Puupohjainen lanka sieppaa hormonit jätevedestä

Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkijat ovat kehittäneet puupohjaisesta sellukuitulangasta edullisen ratkaisun sieppaamaan jätevesien kautta vesistöihin päätyviä lääkeaineita - erityisesti ehkäisypillerien etinyyliestradiolihormonia.

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 lääkeyhdisteitä voidaan sitoa muutamassa minuutissa vedessä turpoavan kuidun pintoihin ja onkaloihin. Yksi gramma kuitulankaa pystyi kokeiden mukaan sieppaamaan noin 2,5 milligrammaa hormonia.  

"Hormonien kerääminen kannattaisi tehdä jätevedenpuhdistamoissa ja sairaaloissa, koska niissä käsitellään suurempia pitoisuuksia sisältäviä jätevesiä. 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.

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. Myös tässä tutkimuksessa käytettiin ympäristöystävällistä DES-liuotinta.

Hormonien ja muiden lääkeaineiden päätyminen vesistöihin on erityisen suuri ongelma Keski-Euroopassa ja Yhdysvalloissa, missä estrogeenihormonien pitoisuuksien on raportoitu yltävän jopa 0.83 mikrogrammaan litraa kohti. Näitä hormoneja kutsutaan hormonihäiriköiksi, koska ne vaikuttavat kalojen sukupuoleen ja muuttavat uroskaloja naaraiksi. Nykyisin jätevesipuhdistamoissa käytettävät aktiivilietealtaat eivät pysty poistamaan lääkeaineita riittävän tehokkaasti.

Materiaalin kehitys alkoi vuonna 2015 VTT:n ja Aalto-yliopiston yhteistyönä Tekesin, nykyisen Business Finlandin. tukemassaDesign Driven Value Chains in the World of Cellulose II -projektissa. Materiaalin kehitystyö ja suunnittelu jatkuu Suomen Akatemian tukemana täysin uudentyyppisiä biomateriaaleja kehittävässä FinnCERES-lippulaivaohjelmassa. Puhdas ilma ja vesi on yksi FinnCERES-lippulaivan tutkimuksellisista pääteemoista.

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

Lisätietoja:

Erikoistutkija Hannes Orelma, VTT
puh. 040 354 3143
hannes.orelma@vtt.fi

FinnCERES