Läkemedelsresterna i miljön kan minskas med effektiva metoder för rengöring av avloppsvattnet

Finlands miljöcentral SYKE, LUT-universitet och Helsingfors universitet

Den läkemedelsbelastning som hamnar i miljön kan minskas genom rengöring av avloppsvattnet vid de ursprungliga utsläppskällorna på sjukhus, vårdinrättningar, i hushåll och läkemedelsindustrin samt genom att effektivera rengöringen av avloppsvattnet vid kommunala reningsverk. Särskilt förekomsten av de skadligaste läkemedlen bör beaktas vid valet av rengöringsmetoder.

I det omfattande forskningsprojektet producerades ny information om minskningen av läkemedelsutsläpp vid de ursprungliga utsläppskällorna och kommunala reningsverk samt undersöktes lämpliga metoder för att minska dessa utsläpp. I granskningen identifierades också de läkemedelsrester som är skadligast för vattenmiljön och de teknologiska lösningar som effektivast renar dem.

Allt mer läkemedelsrester i avloppsvattnet

Befolkningstillväxten och åldrandet ökar användningen av läkemedel, vilket leder till att rester från dem allt mer hamnar i avloppsvattnet. Urbaniseringen å sin sida gör att läkemedelsutsläppen blir mer lokaliserade. Läkemedelsrester finns i renat avloppsvatten och slam från reningsverk, via vilka de förs ut i miljön. Resterna utgör också en utmaning för återvinningen av näringsämnen i urin och slam från reningsverk.

Läkemedlen har utvecklats för att de ska verka i små halter. Även om miljöhalterna av läkemedel i allmänhet är låga, är de kända för att påverka bl.a. organismernas könsutveckling (hormonrester) och beteende (rester av psykofarmaka). Dessutom känner man ännu inte tillräckligt väl till de kumulativa effekterna mellan dessa rester och blandningar av avloppsvatten i miljön.

”Läkemedelsbelastningen som hamnar i miljön kan minskas genom att ta i bruk effektiva reningstekniker vid utsläppens ursprungliga källor eller kommunala avloppsreningsverk. Vid sidan av de tekniska lösningarna är det nödvändigt att minska miljöbelastningen också med hjälp av styrmedel såsom lagstiftning, rekommendationer och anvisningar samt information bl.a. för att öka en special behandling av läkemedelsavfall och minska onödig läkemedelsbehandling. Undersökningar som kartlägger läkemedelsutsläpp, deras miljörisker och minskningsmetoder främjar det nationella genomförandet av EU:s läkemedelsstrategi”, säger ansvariga projektledaren, ledande experten Taina Nystén vid SYKE.

Luftningsbassäng i Hyvinkää kommunala avloppsreningsverket. © Vanessa Riki.

Finlands miljöcentral SYKE, LUT-universitet och Helsingfors universitet och deras samarbetspartners genomförde med stöd av Business Finland och flera organisationer det nästan fyraåriga EPIC-projektet "Effektivisering av rening av läkemedelsrester i avloppsvatten vid utsläppskällor och effektivare behandling av läkemedelsavfall”. I projektet granskades läkemedelsrester som hamnar i det kommunala avloppsvattnet från olika utsläppskällor såsom sjukhus, vårdinrättningar, läkemedelsindustrin och hushåll. Man bedömde läkemedlens miljörisker, kartlade effektiva tekniska lösningar och styrmedel för att minska de skadligaste utsläppen samt gav rekommendationer för att minska läkemedelsbelastningen.

Läkemedlens skadligaste föreningar

Sjukhusavloppsvattnets sammansättning förklarar en stor del av vissa föreningars belastning som kommer till reningsverket. Till exempel är sjukhusavloppsvattnens antibiotikabelastning större per person än i vanliga hushållsavloppsvatten.

"I det behandlade avloppsvattnet observerades skadliga halter av bland annat trimetoprim bland antibiotikan och diklofenak bland antiinflammatoriska läkemedlen. Halterna av trimetoprim var högre i sjukhusavloppsvattnet än i hushållsavloppsvattnet och halterna av diklofenak tvärtom. I riskbedömningen identifierades också ämnen som inte har uppmätts i miljön i Finland, men vars miljöhalt bedöms överskrida de oskadliga halterna hos oss. Sådana ämnen var bland annat klotrimazol som används för behandling av svampinfektioner och perfenazin som använd som antipsykotiskt medel”, konstaterar Lauri Äystö forskare vid SYKE.

"Det finns fortfarande dålig tillgång till analyser för många läkemedel. Vid bedömningen av miljöbelastningen bör man fästa större uppmärksamhet vid omvandlingsprodukter, som också kan vara toxiska som sådana eller som kan återgå till en aktiv verkningsfull form i miljön. Förutom de kemiska egenskaperna inverkar i synnerhet sättet att administrera läkemedlet på i vilken form läkemedlet utsöndras”, berättar Helsingfors universitets docent, akademiforskare Tiina Siikanen.

Rengöring av de skadligaste läkemedlen

I projektet testades rengöringstekniker som lämpar sig för avlägsnande av läkemedelsrester och kombinationer av dessa. "Oxidering, membranfiltrering och adsorptionsmetoder lämpar sig för avlägsnande av läkemedel. Genom oxidation med koronaurladdningsmetoden (PCD, pulsed corona discharge method) kunde största delen av läkemedlen avlägsnas. För en heltäckande rening av avloppsvattnet är membranfiltrering nästan det enda alternativet. Förutom läkemedel avlägsnar membranfiltreringen med nanofiltrerings- eller omvänd osmosfilm även bakterier, virus och näringsämnen ", konstaterar professor Mika Mänttäri vid LUT-universitetet.

Rengöringsmetodernas kostnader och fördelar

Det är tekniskt effektivare att avlägsna läkemedelsresterna vid de ursprungliga utsläppskällorna där halterna är högre, än att avlägsna dem från det kommunala reningsverkets avloppsvatten, slam eller dricksvatten där halterna är lägre. Om läkemedelsresterna skulle avlägsnas vid de ursprungliga utsläppskällorna, skulle man också minska deras utsläpp i miljön i samband med avloppsläckage, överflöden från pumpstationer eller förbiledningar.

Belastningsuppskattningar som gjorts för olika typer av utsläppskällor, såsom vårdinrättningar och hushåll, hjälper företag och beslutsfattare att rikta reningsmetoderna direkt till utsläppskällorna. För objekt som är under byggnad, såsom sjukhus, skulle man kunna göra utrymmesreserveringar som vid behov skulle möjliggöra förbehandling av avloppsvatten.

"Man gjorde också en bedömning av kostnaderna för reningsmetoderna. Den effektivaste metoden är omvänd osmos, men den är också dyrast både vad gäller investerings- och driftskostnader. Det mest kostnadseffektiva är att kombinera olika metoder för att uppnå ett bra reningsresultat till rimliga kostnader. Man fick en bra uppskattning av de testade reningsmetodernas effekt och kostnader, men mer information behövs i synnerhet om skillnaderna mellan att behandla avloppsvattnet vid utsläppskällan och avloppsreningsverk och om miljöpåverkan av de skadligaste ämnena” säger enhetscheft Jyrki Laitinen vid SYKE.

Projektets omfattande samarbetsnätverk främjar utnyttjandet av resultaten

Utöver forskningsorganisationerna och underleverantören Laki och Vesi Oy deltog även aktörer inom hälso- och sjukvården, avloppsreningsverken, reningstekniken för avloppsvatten, vatten- och miljöbranschen i EPIC-projektet. Sammanlagt deltog 13 aktörer: Samkommunen för Södra Karelens social- och hälsovård, samkommunen HNS, Egentliga Finlands sjukvårdsdistrikt, stiftelsen Rinnekoti, Lappeenrannan Lämpövoima Oy, samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster HRM, Kymen Vesi Oy, Turun Seudun Puhdistamo Oy, Vattenskyddsföreningen för Vanda å och Helsingfors regionen rf (VHVSY), WatMan Engineering Ltd Oy, Watrec Oy, Wapulec Oy och Vattentjänstverkens utvecklingsfond.

Resultaten av projektet och den aktiva interaktionen har ökat konsumenternas, läkemedelsbranschens och hälso- och sjukvårdspersonalens förståelse för miljöriskerna med läkemedel samt behovet av att minska utsläppen av läkemedel. Denna ökade kunskap har i sin tur främjat utvecklingen av vattenreningsteknologin och styrmedlen.

Mer information

• Slutrapport (på engelska) och projektets publikationer på EPIC-projektets webbplats EPIC-projects sidan.
• Ansvarig ledare för EPIC-projektet, ledande expert Taina Nystén, Finlands miljöcentral SYKE, tfn 0295 251 470, fornamn.efternamn@ymparisto.fi
• Utsläpp och identifiering av risker samt styrmedel för hållbar hantering av läkemedel, forskare Lauri Äystö, SYKE, tfn 0295 251 843, fornamn.efternamn@ymparisto.fi
• Testning av teknologi för rening av läkemedel i avloppsvatten och ansvarig forskare, professor vid Villmanstrand-Lahtis tekniska universitet LUT Mika Mänttäri, tfn 040 734 2192, fornamn.efternamn@lut.fi
• Reningsmetodernas kostnadseffektivitet, enhetschef Jyrki Laitinen SYKE,tfn 029525 1 346, fornamn.efternamn@ymparisto.fi
• Ansvarig forskare, docent, akademiforskare vid Farmaceutiska fakulteten vid Helsingfors universitet Tiina Sikanen, fornman.efternamn@helsinki.fi

Exempel på läkemedel som observerades medföra miljörisk i de vattendrag som tar emot behandlat avloppsvatten, och möjliga reningsmetoder som undersökts inom ramen för EPIC-projektet

^a) Äystö m.fl. 2019, Halt som bedömts som ofarlig (Predicted no effect concentration)
^b) Den kalkylerade halten (Predicted environmental concentration, PEC) i avloppsvattnet, eftersom det i denna undersökning och i Finland inte finns tillgång till kemiskt mätningsmaterial. Därför har man inte heller fastställt effekten av reningen av ifrågavarande ämnen i avloppsvattnet. På basis av molmassorna av klorimazol och perfenazin kan man anta att de försvinner till över 95 % vid nanofiltrering.
^c) NF (nanofiltrering), RO (omvänd osmos) och PCD (oxidering med koronaurladdningsmetoden). Ur biologiskt renat samhällsavloppsvatten kan man även avlägsna läkemedel genom adsorption. Genom att öka mängden energi som används vid oxidering kan man effektivera nedbrytningen av föreningarna och även i fråga om metoprolol kan man uppnå en fullständig minskning inom ramen för mätprecisionen.