Sign In

Puupohjainen lanka sieppaa hormonit jätevedestä

4.11.2019

Hormonien ja muiden lääkeaineiden päätyminen vesistöihin aiheuttaa huomattavia ympäristöhaittoja maailmanlaajuisesti. VTT ja Aalto-yliopisto ovat kehittäneet puupohjaisesta sellukuitulangasta edullisen ratkaisun sieppaamaan jätevesien kautta vesistöihin päätyviä lääkeaineita - erityisesti ehkäisypillerien etinyyliestradiolihormonia.

- Hormonien kerääminen kannattaisi tehdä jätevedenpuhdistamoissa ja sairaaloissa, joissa käsitellään suurempia pitoisuuksia sisältäviä jätevesiä, joten niissä myös kerääminen olisi tehokkainta. Kehitämme puupohjaista, edullista materiaalia, jonka voisi heittää jätevedenpuhdistamon altaaseen tai kiinnittää suodattimeksi altaan putkeen, josta se kerätään mekaanisesti. Se hävitetään polttamalla, mutta myös lääkeaineiden irrottaminen ja materiaalin uudelleenkäyttö on mahdollista, kertoo erikoistutkija Hannes Orelma VTT:stä.

Yhdistämällä sellukuidun pintaan syklistä sokeria tutkijat loivat materiaalin, joka sieppaa tehokkaasti ehkäisypillereissä käytettävää etinyyliestradiolihormonia (EE2). Sykliset sokerit kiinnitetään kemiallisesti langan pintaan. Sokerin sisälle muodostuu tasku, johon lääkeaineet vettä hylkivinä pyrkivät tunkeutumaan. Näin voidaan sitoa muutamassa minuutissa lääkeyhdisteitä vedessä turpoavan kuidun pintoihin ja onkaloihin. Yksi gramma kuitulankaa pystyi kokeiden mukaan sieppaamaan noin 2,5 milligrammaa hormonia.  

Kehitystyössä on käytetty puusellusta valmistettua kuitulankaa, joka on tehty VTT:n kehittämällä menetelmällä syväeutektisten liuoksien (DES-liuottimet, Deep Eutectic Solvents) avulla. DES-liuottimet edustavat uutta orgaanisten liuottimien sukupolvea, jotka voivat olla hyvin ympäristöystävällisiä. Tässä tutkimustyössä käytettiin ympäristöystävällistä DES-liuotinta.

- Olisi mielenkiintoista päästä kokeilemaan sellulankojen hormoni- ja lääkejäämien puhdistustehoa jätevesistä suuremmassa mittakaavassa, toteaa Orelma.

VTT on patentoinut menetelmän ja testannut sitä laboratoriomittakaavassa. Tutkimustulokset on julkaistu BioMacromolecules-julkaisussa vuonna 2018: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.biomac.7b01765

Hormonien ja muiden lääkeaineiden päätyminen vesistöihin on erityisen suuri ongelma Keski-Euroopassa ja Yhdysvalloissa, joissa estrogeenihormonien pitoisuuksien on raportoitu yltävän jopa 0.83 mikrogrammaan litraa kohti. Näitä hormoneja kutsutaan hormonihäiriköiksi, koska ne vaikuttavat kalojen sukupuoleen ja muuttavat uroskaloja naaraiksi. EU:ssa lääkeaineiden päätyminen vesistöihin on tunnistettu vaikeasti ratkaistavana ongelmana, koska jätevedenpuhdistamoissa ei pystytä erottelemaan lääkeaineita riittävän tehokkaasti. Tällä hetkellä lääkeaineita poistetaan jätevedenpuhdistamoilla aktiivilietealtailla, joista kuitenkin osa pääsee läpi vesistöihin asti käsittelemättä.

Materiaalin kehitys alkoi vuonna 2015 VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteistyönä Tekesin rahoituksen tuella (nyk. Business Finland) Design Driven Value Chains in the World of Cellulose II -projektissa. Materiaalin kehitystyö ja suunnittelu jatkuu tällä hetkellä Suomen Akatemian tukemana täysin uudentyyppisiä biomateriaaleja kehittävässä FinnCERES-lippulaivaohjelmassa. Puhdas ilma ja vesi on yksi FinnCERES-lippulaivan tutkimuksellisista pääteemoista.

MEDIAMATERIAALI

KUVATEKSTI: Tutkijat kehittivät sellulangasta tehokkaan materiaaliin sieppaamaan hormoneja ja muita lääkeaineita. Langan pintaan yhdistetään syklistä sokeria, joka sieppaa tehokkaasti yhdisteitä vedessä turpoavan kuidun onkaloihin.