Metsäteollisuuden sivuvirrat uusiokäyttöön: männynkuori poistaa lääkejäämiä jätevedestä
Oulun yliopistossa kehitetään metsäteollisuuden sivuvirroista, erityisesti männynkuoresta, valmistettavaa vedenpuhdistusmateriaalia. Sen avulla voidaan poistaa jätevedestä muun muassa antibiootti-, kipulääke- ja masennuslääkejäämiä.
“Tutkimuksemme tarjoaa käytännöllisen ja kustannustehokkaan ratkaisun, joka hyödyntää metsäteollisuuden sivuvirtoja ja tukee kiertotalouden periaatteita,” sanoo Mahdiyeh Mohammadzadeh. Hän toteutti väitöskirjatyönsä osana Suomen Akatemian ja Euroopan komission Horizon 2020 AquaticPollutants-ohjelman rahoittamaa REWA-hanketta.
Lääkeaineiden käyttö on kasvanut maailmanlaajuisesti väestön ikääntymisen, sairauksien yleistymisen ja terveydenhuollon laajenemisen myötä. Tämä on lisännyt myös lääkejäämien määrää jätevesissä. Vaikka jätevedenpuhdistamot poistavat suuren osan epäpuhtauksista, kaikkia lääkeaineita ei saada täysin erotettua nykyisillä menetelmillä.
Pieninäkin pitoisuuksina ympäristöön päätyvät ”mikrosaasteet” voivat lisätä esimerkiksi antibioottiresistenssin kehittymistä, jonka Maailman terveysjärjestö (WHO) on luokitellut yhdeksi merkittävimmistä globaaleista kansanterveyden ja kehityksen uhista.
WHO:n arvioiden mukaan bakteerien aiheuttama antimikrobinen resistenssi oli suoraan vastuussa 1,27 miljoonasta kuolemasta maailmanlaajuisesti vuonna 2019 ja myötävaikutti yhteensä 4,95 miljoonaan kuolemaan.
Vesistöjen lääkejäämät kasvava ongelma
Lääkejäämät ovat kasvava ympäristöongelma niiden laajan käytön ja puutteellisen poistumisen vuoksi perinteisissä jätevedenkäsittelyprosesseissa. Erityisesti antibiootit voivat säilyä vesistöissä ja aiheuttaa riskejä ekosysteemeille ja ihmisten terveydelle.
EU:n vuonna 2024 uudistettu jätevesidirektiivi kiristää vaatimuksia mikrosaasteiden poistamiselle, mikä kasvattaa tarvetta uusille vedenpudistusteknologioille.
Mohammadzadehin mukaan männynkuori sisältää runsaasti polyfenolisia yhdisteitä, jotka ovat kasveissa luonnostaan esiintyviä kemiallisia yhdisteitä. Polyfenolit toimivat kasvien suoja-aineina ja niillä on useita fenolirakenteita, joiden ansiosta ne voivat sitoa ja vuorovaikuttaa erilaisten epäpuhtauksien kanssa. Juuri tämä kemiallinen rakenne mahdollistaa männynkuoren muokkaamisen niin, että sitä voidaan hyödyntää lääkejäämien poistossa jätevedestä. Materiaaliin voidaan lisätä rautaa (esim. magnetiittia), mikä helpottaa sen erottamista vedestä käytön jälkeen.
Oulun yliopiston tutkimuksessa kehitetty rautamodifioitu männynkuori ja siihen perustuvat yhdistelmämateriaalit poistivat vedestä useita yleisiä lääkeaineita, kuten antibiootteja (trimetopriimi ja tetrasykliinit), masennuslääkkeitä (venlafaksiini), kipulääkkeitä (ketoprofeeni) ja verenpainelääkkeitä (losartaani).
”Neljä kuukautta kestäneissä pilottitutkimuksissa rautamodifioidun männynkuoren poistoteho vaihteli kymmenistä prosenteista jopa yli 90 prosenttiin lääkeaineesta riippuen. Esimerkiksi trimetopriimi-antibiootin poistoteho oli lähes 100 prosenttia ja venlafaksiini-masennuslääkkeen yli 90 prosenttia”, kertoo Mohammadzadeh.
Osana Maa- ja vesitekniikan tuki ry:n rahoittamaa BIONANOCOMPO-hanketta tutkijat ovat kehittäneet myös koboltti–magnetiittipohjaisia bionanokomposiitteja. Nämä pystyvät hajottamaan tehokkaasti esimerkiksi antibiootteja.
Edullinen vaihtoehto nykytekniikoille
Vaikka aktiivihiili ja otsonointi ovat erittäin tehokkaita lääkejäämien poistossa, rautamodifioitu männynkuori erottuu merkittävästi edullisempana vaihtoehtona.
”Materiaalin runsas saatavuus metsäteollisuuden sivuvirroista tukee kestävää käyttöä”, Mohammadzadeh painottaa. Hänen mukaansa onkin nyt tärkeää, että jätevedenpuhdistamot ja metsäteollisuus löytävät nyt uusia yhteistyömuotoja teknologian käyttöönottoon.
Menetelmän laajamittainen käyttöönotto vaatii vielä lisätutkimusta ja kehitystyötä, Mohammadzadeh toteaa. Keskeisiä selvitettäviä asioita ovat erityisesti materiaalin uudelleenkäyttö, mahdolliset ympäristövaikutukset sekä raudan tai muiden yhdisteiden mahdollinen liukeneminen veteen.
”Männynkuoresta valmistetun materiaalin etuna on sen yksinkertainen ja edullinen valmistus. Korkeita lämpötiloja ei tarvita, ja modifiointi on suoraviivaista”, toteaa tutkimusta ohjannut professori Tiina Leiviskä.
Suuri potentiaali kiertotaloudessa
Tutkimustulokset osoittavat, että metsäteollisuuden sivuvirroilla voisi olla nykyistä paljon suurempi merkitys erilaisissa ympäristöteknologioiden sovelluksissa.
“Kun vähäarvoisia sivuvirtoja voidaan jalostaa kehittyneiksi vedenpuhdistusmateriaaleiksi, se tukee sekä resurssitehokkuutta että kiertotalouden tavoitteita”, Mohammadzadeh painottaa.
Oulun yliopistossa kehitetään myös kuusen kuoren tanniineista vedenpuhdistusmateriaaleja. Esimerkiksi testataan kuinka hyvin tanniinipohjaiset vaahdot sitovat lääkeaineita. Tätä tutkimusta rahoittaa Maa- ja vesitekniikan tuki ry, ja se on osa Mohammadzadehin postdoc‑tutkimusta.
“Jokainen voi omalta osaltaan vähentää lääkeainepäästöjä”, Mohammadzadeh painottaa.
“Käyttämättömiä lääkkeitä ei saa huuhtoa viemäriin eikä heittää sekajätteeseen. Suomessa ne voi palauttaa apteekkiin turvallista hävittämistä varten”, hän muistuttaa.
