Hľadáme metódy na odstránenie mikropolutantov

Začína obdobie chorôb, kedy sa mnohí nevyhneme antibiotikám. Vedci varujú  – treba ich užívať rozumne.  Cez odpadové vody sa totiž zvyšky liekov dostávajú do životného prostredia. Odborníci na STU hľadajú metódy, ako zvyšky liekov, drog, vírusy a baktérie rezistentné voči antibiotikám z vôd odstrániť. V hre sú chemické formy čistenia, použitie nanodiamantových vrstiev, železanov, fotoaktívnych práškov, ale aj biologické formy ako využitie vodných rastlín. Niektoré postupy budú chrániť patenty.

Tím z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity sleduje zloženie odpadových vôd na vstupe aj na výstupe z čistiarne už v desiatkach slovenských miest a ôsmych nemocniciach. Sleduje prítomnosť viac ako 30 typov drog a 120 typov liečiv a prítomnosť baktérií rezistentných na antibiotiká.

„Čistiarne odpadových vôd sú schopné s vysokou účinnosťou odstraňovať látky, ktoré určuje zákon. Ide najmä o dusíkaté znečistenie ako amoniak či organické znečistenie ako cukry, tuky, bielkoviny. V prípade mikropolutantov ako spomínané liečivá, pesticídy, hormóny a iné látky – nie sú také účinné. Dôvodom je, že technológia čistenia vody je stará zhruba sto rokov. Za toto obdobie sa výrazne nezmenila. Pred vedcami tak stojí nová výzva,“ hovorí Tomáš Mackuľak z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU, ktorý tím vedcov vedie.

Merania v odpadových vodách vykonávajú odborníci priebežne počas roka. Koncentrácie látok sa menia – v zimných a jarných mesiacoch sú zvýšené koncentrácie antibiotík, v lete antihistaminík. Počas celého roka sú prítomné antidepresíva, lieky na kardiovaskulárne ochorenia či vysoký krvný tlak. Z pohľadu drog potvrdzujú merania obľúbenosť marihuany či metamfetamínu na Slovensku. Cez víkend najmä vo väčších mestách stúpa spotreba extázy. Výrazne vyššia je však spotreba „legálnych drog“, najmä cigariet.

Vedci sledujú aj prítomnosť rezistentných baktérií. Ide o jedny z najrozšírenejších baktérií, ktoré sú prítomné v hrubom čreve, alebo na pokožke a sú potenciálne patogénne - enterokoky, stafylokoky a koliformné baktérie, najmä Escherichia coli či Staphylococcus aureus.

„Pri analýze odpadových vôd, ktoré pritekajú na čistiareň, pozorujeme omnoho vyššie počty baktérií odolných voči antibiotikám, v porovnaní s vodami odtekajúcimi z čistiarne. Vysoké počty rezistentných baktérií sme však zaznamenali aj v stabilizovanom kale. Za zváženie preto stojí, ako s kalom nakladať. V niektorých krajinách a rovnako u nás sa používa pri spracovaní na kompost. V Nemecku ho spaľujú,“ vysvetľuje Lucia Bírošová z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU, ktorá sa v tíme venuje výskumu rezistentných baktérií.

Boj s mikrobiálnou rezistenciou je aj prioritou Európskej únie. Najnovšie výskumy naznačujú, že aj keď sa podarí zničiť baktériu, vo vode istú dobu môže prežiť jej DNA a odovzdať ďalej schopnosť odolávať antibiotikám. Tím L. Bírošovej sa chce zamerať práve na schopnosť DNA baktérií prežiť vo vode čistenej niektorou z metód vyvíjanou na STU.

Vedci STU overujú niekoľko metód čistenia a dezinfekcie vôd -  od vodných rastlín cez chemické postupy až po nanomateriály. Testuje sa použitie grafén oxidov či nanodiamantových vrstiev. „Vyvíjame bórom dopované diamantové elektródy, ktoré majú schopnosť odbúrať z vody aj tie najzložitejšie molekuly akými sú liečivá, pesticídy, drogy či dokonca rezistentné baktérie. Ide o nové super odolné materiály, ktoré majú schopnosť nielen čistiť a dezinfikovať, ale v prípade potreby v mieste znečistenia aj určiť prítomnosť  škodlivín. Naše nanodiamantové elektródy by sa tak mohli využívať nielen na analýzu látok vo vodách, ale aj na detekciu látok v krvi a v moči,“ vysvetľuje Marian Vojs z Fakulty elektrotechniky a informatiky STU.

Veľmi efektívne sa ukazuje aj použitie železanov. „Železany dokážu zlikvidovať biologické znečistenie – teda mikróby či baktérie, ale dokážu z vody odstrániť aj životunebezpečné chemikálie. Znečistenie pri použití železanov zoxiduje, teda sa naviaže na ich povrch,“ vysvetľuje Miroslav Gál z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU. Tím aktuálne hľadá spôsoby, ako železany skladovať. Na 3D tlačiarni vyvíja vhodný obal, ktorý sa pôsobením železanov nerozpadne, avšak vo vode sa dokáže rozpustiť.

Najlacnejšie sa ukazujú chemické postupy  - chemická oxidácia na báze radikálov, alebo použitie vodných rastlín. Takéto, „koreňové čistiarne“ dokážu zadržať mikropolutanty, nie však dostatočne rezistentné baktérie.

"Vzhľadom na vysoké náklady zatiaľ vyvíjaných metód sa pravdepodobne v budúcnosti zmení prístup a budeme čistiť vodu priamo pri zdroji - u najväčších znečisťovateľov ako sú nemocnice, liečebne. V niektorých krajinách sa to už dnes deje – pri väčších epidémiách dezinfikujú odpadovú vodu v kanalizácii priamo pri nemocniciach. Ideálne by však bolo ísť ešte na začiatok a znížiť užívanie antibiotík a liekov. Na Slovensku sa ich predpisuje veľké množstvo,“ hovorí Mackuľak.

Zdroj: http://www.stuba.sk/sk/diani-na-stu/prehlad-aktualit/hladame-metody-na-odstranenie-mikropolutantov.html?page_id=10428