Sök
Cirkulation 2/15
partners logo

Christian Daughton var en av de första med att leta läkemedelsrester i avloppet. Bild: EPA

partners logo

Susanne Tumlin, Gryaab, presenterade redan på VA-mässan i höstas möjligheterna att spåra vår vardag i avloppet. Bild: Elmia

Levnadsvanorna finns att spåra i avloppsvattnet

Att avloppsvatten kan vara användbart som gödningsmedel och för att utvinna bioenergi visste du nog redan. Men vet du om att det kan användas till en hel del annat också? Idag ­pratar forskarna om avloppsvatten som en kemisk informationscentral som rymmer en gigantisk bank av data. Med hjälp av dessa data hoppas forskarna kunna avslöja det mesta i våra liv – hur vi mår, vad vi äter, vilka droger vi tar och vem det egentligen är som tillverkar de där bomberna.

Text/Ulrika Jönsson Belyazid

Artikeln ursprungligen publicerad 20150324
Det började i slutet av 1990-talet. Christian Daughton vid US Environmental Protection Agency publicerade en artikel som skulle komma att bli en milstolpe inom miljöforskningen. I artikeln redogjorde han, tillsammans med en tysk kollega, för vad som händer med hygienartiklar och läkemedel när de utsöndras via urinen eller när vi spolar ner dem i toaletten: de hamnar i våra vatten.

Christian Daughtons stora intresse var egentligen de förorenande effekterna av dessa ämnen. Men hans fynd var betydligt större än så: han visade att olika ämnen finns kvar långt efter det att vi inte längre ser dem. År 2001 kom han så med förslaget som kom att revolutionera synen på avloppsvatten: avloppsvatten skulle kunna användas för att undersöka användningen av olagliga droger. US Environmental Protection Agency följde upp förslaget, och hittade såväl metamfetamin som ecstasy i avrinningsvattnet från tre amerikanska reningsverk. Men tjänstemännen på verket var betydligt mindre intresserade av var drogerna kom ifrån än vart de skulle – det vill säga till sjöar, hav och andra vattendrag.

Det var först år 2005, när massmedia uppmärksammade att en italiensk forskargrupp från Mario Negri Institute for Pharmacological Research i Milano hade upptäckt avsevärda mängder bensoylekgonin (en metabolit av kokain) vid fyra italienska reningsverk samt i floden Po, som forskningen om avloppsvatten som en indikator på droganvändning vaknade till liv på riktigt och började blomstra. På mindre än tio år har forskningsfältet expanderat från enstaka undersökningar av enskilda droger till koordinerade studier där flera olika städer och en cocktail av ämnen (såsom cannabis, kokain, amfetamin och metamfetamin och många andra) ingår.

Fördelarna med att använda avloppsvatten? Forskarna kan köra precisa och anonyma tester på en hel population utan att någonsin behöva be någon om ett urintest eller att fylla i en enkät om sina drogvanor. Det sistnämnda är annars ett av de vanligaste sätten att försöka kartlägga människors droganvändning. Problemet är att det inte finns någon kontroll av vilka som väljer att svara eller av hur tillförlitliga svaren är. Risken finns att de som använder mycket droger inte svarar alls, eller inte är helt sanningsenliga i sina svar. Förespråkarna för avloppsmetoden hävdar dessutom att enkätundersökningar ofta är tidskrävande, medan analyser av avloppsvatten skulle kunna ge nästintill realtidsdata över droganvändningen.

Men Christian Daughton då? Vad hände med honom? Jo, han fortsatte med sin forskning. Tio år efter förslaget att använda avloppsvatten för att drogtesta populationer kom han så med sin nästa idé. Att använda avloppsvatten för att undersöka människors hälsa. I ungefär samma veva dök liknande förslag upp från en rad andra forskare, däribland några svenska. En av dem är Heléne Norder, docent vid Avdelningen för klinisk mikrobiologi och virologi vid Sahlgrenska akademin i Göteborg.

– Jag har länge drömt om att titta på vilka virus som finns i avloppsvatten för att på så sätt kunna förutsäga när till exempel vinterkräksjukan bryter ut, säger hon.

Tillsammans med några kolleger provtog hon under våren 2013 regelbundet obehandlat avloppsvatten från Ryaverket i Göteborg för att sedan analysera innehållet. Resultatet? Forskarna hittade flera olika virus, bland annat två olika norovirus (som orsakar vinterkräksjukan), rotavirus (som ger diarré) samt hepatit A och E (som är allmänfarliga). Och precis som Heléne Norder hade hoppats hittade de höga frekvenser av norovirus redan två till tre veckor innan de stora utbrotten av vinterkräksjuka började.

– Det här innebär att om man provtar avloppsvatten regelbundet skulle man kunna varna att nu är vinterkräksjukan på gång igen, något som skulle kunna vara väldigt användbart för många inom sjukvården och särskilt de som arbetar med känsliga individer. Man skulle också kunna öka hygienkraven innan det drar igång på riktigt och på så sätt kanske kunna minska smittspridningen något, säger Heléne Norder.

Ett annat intressant och oväntat resultat var fynden av höga frekvenser av aichi-virus. Detta är ett virus som man tidigare inte har trott förekommer i någon större utsträckning i Sverige och som man därför inte har analyserat för rutinmässigt. Nu diskuterar man dock möjligheterna att börja testa för detta virus hos personer som kommer in till sjukhusen med svåra diarréer.

– Vi ser ju i och med denna studie att aichi-virus skulle kunna ligga bakom en del av de fall vi får in här, säger Heléne Norder.

Avloppsvatten verkar alltså kunna användas både som en tidig indikator på sjukdomsutbrott och för att upptäcka sjukdomar vi inte visste om att vi hade. Men det kommer troligen att kunna användas till mer än så. Med hjälp av så kallade biomarkörer (biologiska variabler som speglar en fysiologisk förändring till följd av sjukdom, läkemedelsbehandling eller annan yttre påverkan) tror Christian Daughton och många andra forskare att flera ännu outforskade aspekter av vår hälsa skulle kunna utvärderas. En av de biomarkörer som verkar lovande är en grupp av ämnen som kallas isoprostaner. Isoprostaner är ämnen som produceras i ökad mängd i kroppen vid flera olika sjukdomstillstånd samt vid stress. Genom att mäta nivåerna av dessa ämnen i avloppsvattnet skulle man kunna få ett sammanslaget mått på en viss populations hälsa, utan att behöva utföra provtagningar på en enda person.

– Jag tänker mig något som kanske närmast skulle kunna liknas vid vår nuvarande tillgång till väderprognoser, men här handlar det om att ha tillgång till uppdaterad information om en populations hälsa och också kunna följa denna över tid, säger Christian Daughton.

Förhoppningen är att på längre sikt, och med hjälp av jämförande studier mellan olika populationer, kunna koppla exponering för olika faktorer till sjukdomstillstånd och även se effekter av olika hälsofrämjande åtgärder. Men forskarna står inför en rad utmaningar. En av dem är att provta avloppsströmmar som är representativa för hela den population som är ansluten till ett visst reningsverk. Andra utmaningar handlar om att identifiera variabler, såsom ålder, diet, mediciner eller kosttillskott, som skulle kunna påverka produktionen och utsöndringen av olika biomarkörer, och att hitta snabba och kostnadseffektiva metoder för att analysera dem.

– Jag skulle tro att det tar mellan 5 och 15 år innan biomarkörer kommer att användas i större skala, säger Christian Daughton och hänvisar till att det tog tio år innan avloppsvatten började användas på allvar när det gällde droger.

Ett annat användningsområde, som ännu inte har rönt internationell uppmärksamhet, är att använda avloppsvatten för att studera våra matvanor. Susanne Tumlin är utvecklingsingenjör på Gryaab i Göteborg.

– Det hela började med att vi registrerade ökande kvävehalter i avloppsvattnet här i Göteborg. När vi sedan tittade vidare på sex andra reningsverk såg vi samma sak. Vi funderade på vad detta berodde på. Att det berodde på industrierna var osannolikt eftersom de data vi får in visar att industrierna har minskat och fortsätter att minska sin kvävebelastning. Efter beräkningar kunde vi även utesluta befolkningsökningen eftersom kvävehalterna ökade betydligt mer än vad befolkningen gjorde, berättar hon.

Annons:
Grundfos 2020


Susanne Tumlin och hennes kollegor hade hört talas om att köttkonsumtionen i Sverige ökat under de senaste decennierna och började fundera på om det möjligen var det som låg bakom de ökande halterna. Med hjälp av hushållsspillvattenundersökningen, en undersökning som genomfördes i de två stadsdelarna Tuve och Askim år 1988 och år 2006/2007, kunde de konstatera att så var fallet.

– Vi kunde se en tydlig ökning i mängden kväve per person och dygn i båda stadsdelarna. Men det som var ännu mer intressant var att den rikare stadsdelen, Askim, hade en större ökning än det fattigare Tuve.

Exakt varför det är så kan Susanne Tumlin och hennes kollegor bara spekulera kring. Men troligen beror det på att man i den rikare stadsdelen har råd att äta mer kött, och troligen även kött av högre kvalité (det vill säga med högre proteininnehåll).

– Det vore jätteintressant att använda avloppsvatten för att studera även andra aspekter av våra matvanor, till exempel för att titta på andelen fett, kolhydrater och protein och därigenom bedöma om människor har en sund kosthållning, säger Susanne Tumlin.

Så vitt hon vet är dock hennes studie hittills den enda i sitt slag.

Något annat unikt står FOI (Totalförsvarets forskningsinstitut) för. I deras nyutvecklade system Emphasis (Explosive Material Production Hidden Agile Search and Intelligence System) används avloppsvatten för att spåra bombfabriker. Emphasis ingår som en del inom forskningsområdet Security of explosives, vars verksamhet syftar till att minska hotet från, och konsekvenserna av, hemmagjorda bomber och improviserade laddningar. Henric Östmark är forskningschef för energetiska material på FOI.

– Det är nästintill omöjligt att hitta terroristbomber när de befinner sig i en väska eller på en person ute på stan. Det är alldeles för mycket folk som rör sig i till exempel en tunnelbana. Tillverkningen av bomber tar däremot lång tid, ofta flera månader, och restprodukterna från tillverkningen hamnar oftast i avloppet, säger han.

Det är det sistnämnda som forskarna vid FOI har tagit fasta på, och med hjälp av sensorer i avloppsvattnet ska man nu försöka att spåra bombfabrikerna snarare än bomberna. Det sker bland annat med hjälp av regelbundna on-line mätningar av avloppsvatten. När spår av sprängämnen detekteras skickas signaler om halter och vilken typ av ämne det rör sig om, samt var och när ämnet har detekterats, till en kommandocentral. Där utvärderas informationen och lämpliga åtgärder vidtas. Men det är inte bara avloppet som används. Systemet bygger på ett nätverk av sensorer, som förutom att mäta ämnen i avloppet även mäter gaser i luften och partiklar på till exempel fönster och dörrhandtag.

– Det enskilda hushållet där tillverkningen sker kan inte identifieras enbart med hjälp av avloppet. Det krävs en kombination av tekniker, säger Henric Östmark.

Vilka ämnen det är de letar efter vill han dock inte tala om.

– Vi vill inte sprida information om vilka ämnen som kan användas för att tillverka bomber och inte heller specificera vad det är vi letar efter. Det jag kan säga är att vi letar efter ämnen som normalt inte förekommer i avloppet.

Systemet är ännu så länge på forskningsstadiet. Det har testats i kontrollerade miljöer, men måste testas betydligt mer innan det är dags att börja använda det på riktigt. Något som kommer att ske inom ett par år, hoppas Henric Östmark. Sensorerna kommer att placeras där man misstänker aktivitet, och kommer alltså inte att finnas överallt i avloppssystemen. Det skulle bli alldeles för dyrt. Men Henric Östmark tror definitivt att systemet har en framtid.

– Sensorerna blir hela tiden billigare och bättre så jag tror att vi kommer att få se betydligt fler av dem i samhället i framtiden. Sensorer i avloppet kommer säkerligen att vara en del av detta, säger han.

Även Susanne Tumlin är övertygad om avloppsvattnets förträfflighet som informationskälla.

– När det gäller droger tror jag att det bara kommer att bli vanligare och vanligare att använda avloppsvatten. Det här är ett nytt verktyg som är mycket enklare att använda än de traditionella metoderna, säger hon och fortsätter:

– Men även när det gäller sjukdomar och hälsa tror jag att detta kommer att slå.

Heléne Norder håller med.

– Jag tror definitivt att man kommer att använda sig av det här i framtiden. Jag tror att arbetssättet att hitta sjukdomarna den här vägen skulle kunna hjälpa sjukvården väldigt mycket, säger hon.

För Heléne Norder handlar det nu om att fortsätta arbeta med den metod som hon och hennes kollegor har utvecklat för att se om den håller. Fungerar metoden i större skala? Är det i så fall ekonomiskt möjligt att använda den? Kan forskarna hitta ännu fler virus och bakterier? Men några forskningsmedel för detta har hon ännu inte fått.
 
I USA, däremot, verkar brist på forskningsmedel inom detta ämnesområde inte vara något problem. Vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) startade nyligen projektet Underworlds. Med hjälp av fyra miljoner dollar kommer forskarna, enligt The Boston Globe, att analysera avloppsvattnet i först Cambridge, och senare i Kuwait City, för att undersöka förekomsten av virus och bakterier, läkemedel, olagliga droger och isoprostaner. Enligt forskarna vid MIT kommer man med hjälp av deras data att kunna förutsäga epidemier såväl som följa upp effekterna av legalisering av droger och olika typer av hälsofrämjande kampanjer (till exempel sådana som syftar till att få människor att äta mindre transfetter).

Men vägen dit är lång. Först måste forskarna vid MIT klura ut vid vilken tidpunkt på dygnet det är bäst att provta avloppsvattnet, bygga en robotprovtagare som kan processa och analysera vattnet samt konstruera ett mjukvarusystem som kan hantera all den information som kommer att strömma in från Cambridges alla kloaker, och som dessutom kan korrelera dessa data med demografisk information om till exempel etnicitet och ålder. Det finns också flera problem med att implementera systemet i större skala. Ett av dem är den höga kostnaden för den teknologi som används.

Filtren som fångar upp bakterier, virus och andra substanser kostar enligt The Boston Globe tiotusentals dollar. Ett annat problem är enligt amerikanarna den ökade kontrollen av avloppssystemen och vad som finns däri, något som kan påverka människors integritet. Forskarna menar dock att det är nästintill omöjligt att spåra något ända tillbaka till den enskilda toaletten – oavsett vilket ämne det gäller.

Forskningsledaren på MIT, Yaniv J Turgeman, hoppas dock enligt The Boston Globe på att människor snart kommer att ha möjlighet att köpa sin egen smarta toalett – utrustad med sensorer som mäter vad som passerar genom dem. En toalett som varje gång vi använder den ger en slags realtidsuppdatering om vårt hälsotillstånd helt enkelt. Om det kommer att slå? Ja varför inte, menar Susanne Tumlin.

– Människor vill ju logga, lägga ut och köra statistik på allt nuförtiden.

Om den smarta toaletten blir verklighet och vi väljer att koppla den till nätet löper vi en verklig risk att spola vårt privatliv. Till dess kommer det att finnas spår av oss alla i avloppsvattnet. Och det vattnet berättar en helt annan kollektiv historia. En historia som enligt Christian Daughton ger enorma möjligheter att förbättra folkhälsan.

Läs mer:
Corona avdödas troligen i reningsverk (200508)
(Heléne Norders forskning idag)

Publicerad 2015-03-25 08:00

Uppdaterad 2015-03-25 08:00