Sök
Cirkulation 8/18
partners logo

Berndt Björlenius. FOTO: Erik Winnfors Wannberg

partners logo

Christian Baresel. FOTO: Sjöstadsverket

Läkemedelsreningen utvecklas

Det som gör läkemedel bra och effektiva är också det som gör att de går rakt igenom kroppen och oftast också rakt igenom det efterföljande reningsverket. Röster höjs för krav på läkemedelsrening i takt med att rapporterna om skadeverkningar i ­naturen dyker upp. Forskarna kämpar om tid och pengar att förfina reningstekniken samtidigt som utsläppen stadigt ökar.

Text/Tomas Carlsson

Sverige säljs läkemedel för 40 – 50 miljarder om året ungefär. Förbrukningen motsvarar tusentals ton räknat i bara aktiva substanser. Och det ökar stadigt. Grovt räknat har förbrukningen ökat nära tre procent per år under 2000-talet i fjorton Västeuropeiska länder för nio undersökta stora och viktiga läkemedelsgrupper.

– Det finns också en dynamik, så att det kommer nya läkemedel efterhand som ersätter andra, säger Berndt Björlenius, forskare och projektledare på KTH:s avdelning för industriell bioteknik. Han färdigställer just nu den doktorsavhandling om läkemedelsrening och förekomster i Östersjön, som ska försvaras strax före jul.

Grundproblemet är att den medicin vi stoppar i munnen också hamnar i naturen. Orsaken till att vi »läcker« ut läkemedel, är paradoxalt nog att de är konstruerade så. För att läkemedel man stoppar i sig ska fungera måste de vara stabila och klara sig genom magsyran i magsäcken eller tarmsystemet. De måste också vara vattenlösliga för att transporteras runt i blodet. Slutligen måste det till en sådan mängd att de verkligen når fram till och gör nytta på rätt ställe i kroppen. I lever och njurar ses ämnena som onaturliga och skickas ut ur kroppen, när de haft sin verkan. Genom att läkemedlen klarar sig igenom kroppen utan nedbrytning, klarar de sig också oftast igenom reningsprocesserna i ett konventionellt avloppsverk där det mestadels är naturliga processer, precis som i kroppen.

Forskarna som jobbar med att rena bort läkemedel från avloppsvatten måste ta hänsyn till att det finns väldigt många olika mediciner som har extremt olika egenskaper.

För att åskådliggöra problematiken kan nämnas bara ämnet diklofenak, antiinflammatoriskt och smärtstillande, som det säljs 4,5 ton av årligen. Det blev receptfritt 2006 och har därefter blivit en ökat populär substans, inte minst efter alla annonser för Voltaren som innehåller ämnet. Det går igenom kroppen och också igenom ett traditionellt reningsverk. Med ozonering redan vid låga doser reduceras det mer än 90 procent. Kusinmedlet, det receptfria ibuprofenet, renas betydligt sämre med ozon, men kan brytas ned i hög grad redan i verkets ordinarie biosteg.

Diklofenak är ett typiskt ämne som skulle kunna minskas redan »uppströms« reningsverken. Om det gjordes receptbelagt igen skulle användningen minskas med mer än hälften. Troligen skulle minskningen bli ganska mycket mera än så, eftersom allvarliga biverkningar har gjort läkarna mera restriktiva med att skriva ut det.

Hårdare krav på receptbeläggning, inventeringar av patienters medicinlistor, motionsrecept och informationsspridning i samhället, är bara några exempel på uppströmsarbete som diskuteras. Green chemistry, att göra preparaten så att de lätt bryts ned i naturen, är en helt ny trend som också kan minska belastningen kraftigt. Men det har just börjat och utmaningen är enorm att göra lättnedbrytbara ämnen som klarar resan genom mag-tarm-systemet.

Problemen som uppstår i naturen är de som drabbar vattenlevande varelser. Man har sett mycket tydliga effekter av hur kvinnligt könshormon påverkar fisk. Ångestdämpande medel har gjort abborrar modigare och därmed lättare byte för rovfisk. Det finns många försök i världen som visar tydlig negativ påverkan på naturen av läkemedelsrester efter utsläpp från reningsverk. Politiskt ställs det därför krav på utbyggd rening i Sverige. I Schweiz finns en lag om läkemedelsrening och utbyggnad pågår. Tyskland ligger också långt framme med utbyggnad. Det mesta handlar än så länge om ozonering där, men olika tekniker med aktivt kol prövas också.

Läkemedelsrening kan ske genom en rad olika metoder. Synen på framförallt kostnadsläget har påverkat vilken metod som ansetts bäst. Ny forskning visar att det inte självklart är bara en metod som är att föredra. Många andra faktorer påverkar, exempelvis känsligheten i recipienten eller vilken reningsmetod som används i grunden. Här är de vanligaste metoderna för läkemedelsrening:

  • Nedbrytning av molekyler genom oxidation med ozon eller andra oxidativa ämnen.
  • Adsorptionsavskiljning med aktivterat kol.
  • Avskiljning med nanofilter eller omvänd osmos.
  • Nedbrytning genom spjälkning med enzymer.

Ozonbehandling har varit mest förespråkat hittills, men det kan komma att ändras i takt med att andra metoder förfinas, så som exempelvis utarbetas med aktivt kol i Kristianstad. Ozonering är tekniskt relativt enkelt och det är inte alls omständligt att tillsätta ozon för att sedan låta hela flödet fortsätta förbi reningssteget, jämfört med olika andra tekniker där läkemedlen avskiljs och skapar ett nytt flöde som ska tas omhand.

Ett olöst problem med ozonering är dock att man inte vet exakt vilka nedbrytningsprodukter som bildas och om de är giftiga. Det är extremt dyrt att analysera efter alla möjliga förekommande ämnen, så kallad non-target screening. Själva ozoneringstekniken i sig anses vara den billigaste idag, men då har man inte tagit hänsyn till någon efterpolering.

– Det behövs ett biofilter efter ozoneringen så att nedbrytningsprodukterna kan brytas ned ytterligare, säger Christian Baresel, forskningskoordinator vid IVL Svenska Miljöinstitutet och föreståndare för Hammarby Sjöstadsverket.

Annons:
Xylem 2019


Fullskaleförsöken i Knivsta, där man förutom att installera enkla biofilter också kollade om akvariefavoriten zebrafisk påverkades av ozonerat utgående avloppsvatten, gav inte något utslag som pekade på att vattnet var giftigt, tvärtom. Dess­utom gjordes en omfattande studie av djuren i den mottagande recipienten Knivstaån.

– Nattslända, dagslända och sötvattenmussla, arter som är markörer för god ekologisk status, ökade tydligt i Knivstaån när avloppsvattnet ozonerades. Det blev ingen varningsflagga för nya farliga nedbrytningsprodukter. Vi såg också att reproduktionen hos zebrafiskarna allmänt ökade jämfört med kontrollvatten, något vi inte vet ännu vad det beror på, säger Jerker Fick, forskare vid Umeå universitet och projektledare för forskningen i Knivsta.

Om det uppstår giftiga ämnen kan dessa i sin tur vara så kortlivade att de i sin tur bryts ned innan man hinner märka av dem. I Knivsta efterpolerades med ett grovkornigt biofilter. Ozontekniken blir bäst om det är låg partikelhalt. Ju renare vattnet är, desto lägre blir ozondosen och därmed kostnaderna.

Vid Högskolan i Kristianstad sammanställs just nu 4,5 års forskning om läkemedelsrening med aktivt kol från projektet Fram.

– Vi kommer att visa att tekniken med granulerat aktivt kol fungerar bra när rapporten snart är klar, säger Erland Björklund, professor i analytisk kemi, som arbetar med frågan tillsammans med forskaren Ola Svahn.

– Huvudpoängen är att läkemedlen och andra mikroföroreningar avskiljs från vattnet och lyfts ut för destruktion istället för att bara slås sönder till nya molekyler och skickas vidare ut i våra omgivande vatten, tillägger Björklund.

Fördelarna de sett är att teknik är enkel, robust och driftsäker, med hög förmåga att avskilja ett stort antal mikroföroreningar som har totalt skilda egenskaper. Det aktiva kolet kan återanvändas några gånger innan det till slut bränns och energin tas till vara.

– När kolet regenereras förstörs läkemedelsresterna eftersom vi i studierna sett att de bryts ned vid temperaturer över 300 grader. När energivärdet till slut plockas ut blir det koldioxid och vatten av det, förklarar Björklund.

Björklund och Svahn har också i studien Luska kartlagt utsläpp av 22 olika läkemedel från åtta skånska reningsverk. Allra högst utgående koncentrationer var det av hjärtmedicin, antiinflammatoriskt och ångestdämpande. Studien följs nu av EU-projektet Morpheus där konsumtionen av utvalda läkemedel kartläggs i länderna runt södra Östersjön.

– Syftet är att se om vi kan hitta ett samband mellan konsumtion och förekomst av ämnena vattnet i södra Östersjön, säger Erland Björklund och tillägger att rapporten om detta publiceras i början av nästa år.

Täta filter som nanofilter och omvänd osmos är alldeles för energikrävande för att i nuläget vara relevanta vid avloppsrening. Enzymmetoderna är inte i nuläget tillräckligt utarbetade för att vara ett alternativ till ozon och aktivt kol. UV och väteperoxid i kombination är också något som nämns, men som behöver undersökas mer. Kombinationsmetoder nämns återkommande och kan vara det som blir vanligast när läkemedelsrening börjar införas generellt som »det fjärde reningssteget«.

Reningsmetoderna är inte specialiserade på vissa ämnen, utan har bred effekt både på läkemedel och andra kemiska oönskade ämnen. Kunde man specialisera sig på vissa av alla tusentals substanser utkristalliseras några stycken där effekterna visats väldigt tydligt:

– De viktigaste ämnena att rena bort är könshormonet etinylestradiol, antiinflammatoriska diklofenak och det ångestdämpande oxacepam, föreslår Jerker Fick.

Hormonerna förekommer i låga halter i naturen, men är istället de mest potenta att påverka djurlivet negativt.
I handboken Rening av mikroföroreningar vid avloppsreningsverk från IVL m fl finns förslag på vilka reningsmetoder som ska användas vid olika typer av verk. Förslagen är:

  • MBR-verk – biofilter med granulerat aktivt kol.
  • Aktiv slam-verk med bra kväverening – ozonering + biofilter med aktivt kol-
  • Aktiv slam-verk med sämre kväverening – ozonering + ultrafilter+biofilter med aktivt kol.
  • Verk med dålig kväverening bör i först hand förbättra den reningen och vänta med mikroföroreningarna.

En alldeles ny studie från Australien antyder att man egentligen inte först och främst borde mäta läkemedelshalterna i vatten, utan kanske hellre i vattenlevande varelser. I studien tittade man på vattenlevande insekter och spindlar som livnär sig på dessa insekter. Halterna av över 60 läkemedel kunde vara 10 – 100 gånger mångfalt högre nedströms reningsverk än i renare miljöer. Beräkningar baserade på dessa resultat visar att en del av de större rovdjuren kunde av vissa läkemedel få i sig en halv mänsklig dagsdos om dagen genom sin mat.

– Kemikalierna fördelar sig mellan vattnet och insekterna så det är intressant att mäta vad de vattenlevande varelserna tar upp. Det som inte tas upp i naturen är mindre intressant, säger Jerker Fick.

De har via Forskarhjälpen fått hjälp från högstadieelever vid 30 skolor över hela Sverige att samla in spindlar och även ta vattenprover där spindlarna fångades.

– Ofta har de fångat dem både uppströms och nedströms reningsverket så vi får en väldigt bred bild av hur det ser ut i Sverige just nu, förklarar Jerker Frick, som just håller på med analys och sammanställning av resultaten inför ett seminarium i början av december.

Naturvårdsverket kommer att dela ut sammanlagt 90 miljoner kronor som investeringsbidrag för läkemedelsrening vid avloppsreningsverk mellan 2018 och 2020. Överhuvudtaget verkar alla typer av ekonomiska anslag vara välkomna då det finns många idéer i projekten men pengarna har sinat överallt och tid läggs på att söka nya pengar istället för på själva forskningen.

Många, både i Sverige och internationellt, kommer med intressanta rapporter under den närmaste tiden, vilket med all sannolikhet kommer att ge ytterligare bränsle åt debatten om läkemedelsreningens vara eller icke vara.

Publicerad 2018-12-05 08:00

Uppdaterad 2018-12-05 08:00