Vedenpuhdistus ja kestävä lääkekehitys avainasemassa lääkeainejäämien ehkäisyssä

Lääkeaineet vesistöissä ovat puhuttaneet vuosikymmeniä. Haittavaikutukset ihmisille ja luonnon monimuotoisuudelle ymmärretään edelleen vasta osittain. Ketjun alkupäässä on lääkkeiden jopa vuosikymmeniä kestänyt kehitystyö ja lopussa pahimmillaan sukupuuttoon kuollut eläinlaji.

Vedenpuhdistus

Yhteiskunnalliset muutokset, kuten kaupungistuminen, väestönkasvu ja väestön ikääntyminen, ovat nopeuttaneet lääkeaineiden kertymistä ympäristöön. Erityisen haitalliseksi ympäristölle muodostuvat hormoni- ja antibioottijäämät. Maapallon eri osien ja kulttuurien välillä on suuria eroja ympäristöriskien osalta, ja haasteita on myös siellä missä kuluttajien saatavissa oleva juomavesi on maailman puhtainta.

"Korkean teknologian teollisuusmaissa, esimerkiksi meillä Suomessa, puhdistuksen tekniikoista puhutaan edelleen liian vähän. Saisimme jo nykyisillä tekniikoilla lähes kaikki lääkeainejäämät pois vedenpuhdistamoilla, mutta toteutus törmää kustannusseikkoihin", sanoo membraanisuodatuksen asiantuntija, professori Mika Mänttäri.

Pitkä ketju lääkekehityksestä jäämiin vesistöissä

Mika Mänttäri tutkimusryhmineen on mukana kestävän lääkekehityksen laajassa SUDDEN-hankkeessa. Suomen Akatemian rahoittama tutkimuskokonaisuus tähtää minimoimaan lääkkeiden valmistukseen, käyttöön ja hävitykseen liittyvät ympäristöuhat sekä edistämään lääkealan kestävää kasvua Suomessa.

"Aivan ensimmäiseksi pitäisi ymmärtää, mitkä ainesosat ovat haitallisia millekin osalle ekosysteemiä, ja miten eri lääkeaineet käyttäytyvät elimistössä ja vedenpuhdistuksessa. Osa lääkeaineiden komponenteista tulee sellaisenaan elimistön ja puhdistusprosessin läpi, osa taas muuntuu matkan varrella toiseksi", havainnollistaa Mänttäri haastavaa tutkimuskokonaisuutta.

Kun eri aineiden ja molekyylien käyttäytyminen ymmärretään, voidaan veden puhdistamista tehostaa. LUTin tutkijat keskittyvät SUDDEN-hankkeessa kolmeen eri puhdistustapaan.

Lääkeaineita voidaan poistaa vesistä erottamalla ne vedestä membraanisuodatuksella. Tällöin jätevesi saadaan puhdistettua lääkeainevapaaksi vedeksi ja lääkeaineet jäävät väkevöityneenä membraanin läpäisemättömään jakeeseen. Toinen LUTissa tutkittava menetelmä on sitoa lääkeaineet vedestä kiinteään aineeseen eli adsorbentiin. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää esimerkiksi aktiivihiiltä tai LUTissa kehitettyä sahanpuruadsorbenttia.

Kolmas tutkintalinja on tutkia lääkeainemolekyylien hajottamista pienemmiksi yhdisteiksi. Tässä tutkitaan erityisesti LUTissa kehitettyä koronapurkausmenetelmää, joka hapettaa eli pilkkoo lääkeainemolekyylejä perinteisiä hapettimia, kuten otsonia, energiatehokkaammin. 

"Tuotamme osaltamme tietoa puhdistamisen haasteista, jotta lääketeollisuus voisi jatkossa suosia ainesosia, joiden puhdistus onnistuu paremmin, tai jotka ovat lähtökohtaisesti ympäristövaikutuksiltaan vähemmän haitallisia."

Vedenpuhdistamojen modernisointia tulisi vauhdittaa

Kestävä kehitys ei sen paremmin lääkeaineissa kuin esimerkiksi ravinnetaloudessakaan etene kovin vauhdikkaasti. Haitallisia jäämiä tulee aina olemaan vesistössä, mutta nykytekniikoiden turvin niiden määrän tai laadun voi jo pitkälti määritellä.

Puhdistamojen nykytilannetta voitaisiin parantaa usein nopeastikin. Päätöksien osalta katse kääntyy tyypillisesti kunnalliseen tai muuhun alueelliseen päätöksentekoon – ja siihen, ollaanko paremmasta puhdistustuloksesta valmiita maksamaan?

Kuinka kauan Suomessa hyväksytään, että vedenpuhdistamot toimivat kuten tähänkin asti?

Mari Kallioinen, dosentti, tutkimusalustan johtaja

"Kuinka kauan Suomessa hyväksytään, että vedenpuhdistamot toimivat kuten tähänkin asti? Jäteveden jakaminen osiin ja useampien haitta- tai raaka-aineiden erottaminen omina prosesseinaan tulisi olla keskustelussa selvästi useammin kuin nyt", sanoo LUTin dosentti Mari Kallioinen.

Kallioinen on tutkinut membraanisuodatusta pitkään ja toimii Mänttärin tavoin SUDDEN-hankkeessa tutkijana. Hän uskoo, että raja-arvot puhtausvaatimuksille kiristyvät lähivuosina.

"Esimerkiksi Sveitsistä löytyy jo kunnianhimoisia tavoitearvoja tietyille lääkeaineille. Väistämättä kasvavia kustannuksia jaetaan käsittääkseni myös yhteiskunnassa laajemmalle, jolloin yksittäinen kunta tai sen taloustilanne ei ole jarruna parannuksille."

Lääkeaineista puhuttaessa kohdepoistaminen sairaaloiden jätevesistä on Mänttärin ja Kallioisen mukaan varteenotettava vaihtoehto. Sen sijaan että sairaaloiden jätevedet menevät laimentuneena suoraan osaksi kunnallista vedenpuhdistusta, olisi niistä järkevää täsmäpoistaa lääkeaineita heti sairaalan yhteydessä.

"Tilanne poistamisen kannalta on aivan eri, kun lääkeaineita sisältävä vesi on laimentunut osaksi alueen muuta jätevettä. Uusien sairaaloiden rakentamisessa tämä tulisi ehdottomasti huomioida", sanoo Mänttäri.

Kallioinen toimii LUTissa myös kiertotalouden RE-SOURCE-tutkimusalustajan johtajana ja palaa puheessaan tasaisin väliajoin haitta-aineiden poistamisesta fiksuun raaka-aineen kiertoon.

"Hyödyntämättömiä raaka-aineita on jätevirroissa yhä valtavasti, myös jätevesissä. Nykyiset prosessit kuluttavat vielä tällä hetkellä eri vaiheissa liikaa energiaa, eivätkä silti ota talteen läheskään kaikkea arvokasta. Tutkittavaa ja jalkautettavaa riittää, se on varmaa".

Kuluttajaa voi auttaa tekemään kestäviä lääkevalintoja

Lääkkeiden käytössä kuluttaja ei ole pelkästään passiivinen vastaanottaja tai välikappale. Haitallisten lääkejäämien määrä vesistöissä voi pienentyä kuluttajien valintojen seurauksena. Kestävän kuluttajakäyttäytymisen tukeminen onkin keskeinen osa lääkkeiden ympäristövaikutusten minimointia.

"Ibuprofeeni on esimerkki lääkeaineesta, jonka käyttäytyminen vedenpuhdistamolla tunnetaan jo aika tarkasti, ja siihen nyt käytössä olevat puhdistustekniikat myös purevat hyvin. Kuluttajan valitessa esimerkiksi päänsärkylääkettä tai kipugeeliä, on sitä sisältävä tuote ympäristölle parempi kuin moni muu", havainnollistaa Mari Kallioinen.

"Esimerkiksi Ruotsissa lääkäri voi jo tänä päivänä tukeutua käsikirjaan, joka kertoo potilaan tarvitseman lääkityksen ympäristökuormituksesta. Lääkäri voi näin keskustella potilaansa kanssa samaa tarkoitusta palvelevien lääkkeiden eroista, ja potilas voi omalla valinnallaan toimia ympäristömyönteisesti. Tämä on tietenkin pitkän tähtäimen tavoitteena myös Suomessa", päättää Mänttäri.

SUDDEN-hanke kuuluu Suomen Akatemian Strategisen tutkimuksen neuvoston (STN) Kestävän kasvun avaimet –ohjelmaan. SUDDEN käynnistyi loppuvuodesta 2018, ja tutkimuskonsortiota johtaa Helsingin yliopiston Jari Yli-Kauhaluoma.

Lisätietoja:
Mika Mänttäri, professori, LUT School of Engineering Science, puh: 040 734 2192, etunimi.sukunimi@lut.fi
Mari Kallioinen, dosentti, tutkimusalustan johtaja, LUT School of Engineering Science, puh: 040 593 9881, etunimi.sukunimi@lut.fi, Twitter: @MariKallioinen

Lue lisää: