Pharmazeutika raus dem Abwasser
Einige Arzneimittel werden nach ihrer Verabreichung an Menschen oder Tiere verstoffwechselt, während andere intakt bleiben und letztlich ausgeschieden werden. Diese Mischung aus Metaboliten und unveränderten Wirkstoffen gelangt ins Abwasser und so werden einige Moleküle in Abhängigkeit von ihrer Eigenstabilität während der Aufbereitung nicht entfernt. Das EU-finanzierte Projekt ENDETECH (Enzymatic decontamination technology) entwickelte eine auf Enzymen basierende Wasserdekontaminationsmethode, die umweltverschmutzende pharmazeutische Verbindungen beseitigt. Die Methode konzentrierte sich auf Arzneimittel und endokrin wirksame Verbindungen (EDC), die gegen die am häufigsten eingesetzten Verfahren der Abwasserbehandlung resistent sind. Die Forscher untersuchten dabei die Ökotoxizität der Zielverbindungen sowie möglicher Abbauprodukte. Sie entwickelten überdies mehrere Tests auf Enzymaktivität gegenüber Antibiotika, Hormonen und Carbamazepin (einem häufig verordneten psychiatrischen Arzneimittel). Man screente Enzym- und Metagenombibliotheken, um jene Enzyme zu identifizieren, die diese Schadstoffe aufschließen können. Die Forscher fanden heraus, dass Laccaseenzyme dazu geeignet sind, die biologischen Aktivitäten von Tetracyclin, Hormonen und endokrin wirksamen Verbindungen zu inaktivieren. Sie identifizierten ebenfalls das Esteraseenzym (EreB), das die biologische Aktivität von Erythromycin inaktiviert. Beide Enzyme wurden hergestellt und der durch sie erfolgende Abbau der Zielverbindungen vollständig beschrieben. Die Projektpartner erkundeten gleichermaßen die Immobilisierung von Laccase und EreB an Membranen hinsichtlich Immobilisierungsrate, wiederherstellbarer Aktivität und Stabilität. Die besten immobilisierten Enzyme wurden in einen speziell dafür ausgelegten Pilotbioreaktor eingebunden. Im Pilot-Bioreaktor wurden verschiedene Experimente unter Einsatz von Wasser, das mit 38 pharmazeutischen Zielverbindungen von geringer Konzentration versetzt war, sowie echtem Abwasser aus einem Krankenhaus durchgeführt. Die resultierenden Proben wurden chemisch und ökotoxikologisch analysiert, um zu ermitteln, wie die Schadstoffe abgebaut wurden. Außerdem erstellte das Team ein Modell, das den Abbau von Tetracyclin im Abwasser im industriellen Maßstab für ein Krankenhaus, eine mittelgroße Stadt sowie eine pharmazeutische Produktionsanlage simuliert. Die Resultate dienten als Grundlage der Schätzung der Betriebskosten des Bioreaktors, so dass ENDETECH mit anderen Technologien verglichen werden konnte. Die von ENDETECH durchgeführte Arbeit war Gegenstand einer beträchtlichen Anzahl von Publikationen in von Experten begutachteten Fachzeitschriften und wird die Forschung in der EU auf dem Gebiet der enzymatischen Sanierung beflügeln.
Schlüsselbegriffe
Pharmazeutika, Arzneimittel, Abwasser, enzymatische Dekontaminierung, Ökotoxizität, Laccase, Esteraseenzym
