Az emberek rengeteg orvosságot szednek – télen különösen sok antibiotikumot –, és az elfogyasztott gyógyszer jelentős része, 60–80 százaléka változatlan formában ürül ki a szervezetből, a vizelettel együtt pedig bejut a csatornába. Az a maradék, amely kifejtheti a hatását, lebomlik, és metabolit formájában kerül a vizeletbe, a csatornába, végül a szennyvíztisztító telepre. Minderről Takács Erzsébet professzor, a MTA Energiatudományi Kutatóközpont Energia- és Környezetbiztonsági Intézetében működő Sugárkémiai Laboratórium vezetője beszél, aki nemrégiben zárta le „nagy költségű” projektjét (NK 105802). A fő tisztítási lépés – folytatja – a biológiai kezelés: ennek során baktériumok bontják le a vízbeli szerves szennyeződéseket. De egy antibiotikum és egy baktérium találkozásából rendszerint a gyógyszer kerül ki győztesen: inkább az pusztítja el a baktériumot, és nem a baktérium bontja le az antibiotikumot. Az antibiotikumok lebontásának hatásfoka elenyészőnek tekinthető a szennyvíztisztítóban. Sőt, az is elfordulhat, hogy egy antibiotikum „bemenő koncentrációja” kisebb, mint a „kimenő koncentráció” – amit az is előidézhet, hogy a gyógyszer bomlásából keletkező metabolitok egy része a szennyvíztelepen visszaalakul gyógyszerré.

Az antibiotikumokkal, egyéb gyógyszerekkel a baktériumok azért nem tudnak megbirkózni, mert a gyógyszergyártók – érthető módon – olyan molekulákat igyekeznek előállítani, amelyek stabilak, nehezen bomlanak le. A tisztított szennyvíz azonban kikerül az élő vízbe, mondjuk, a budapesti szennyvíztelepről a Dunába, és bár az élő vizekben természetes lebomlással számolhatunk, ezeknek a gyógyszervegyületeknek a természetes lebomlása is nagyon lassú.

Az antibiotikumok azért különösen veszélyesek, mert a biológiai tisztítás hosszú időt vesz igénybe a szennyvíztelep „lagúnáiban”, így a baktériumok és az antibiotikumok akár két hétig is egymás közelében lehetnek: a lagúna az antibiotikum-rezisztencia kialakulásának a melegágya. Viszonylag kis koncentrációban ugyan, de sokféle antibiotikum és baktérium találkozik egymással, és később az antibiotikumokkal együtt az akár rezisztenssé váló baktériumok is belekerülnek az élővízbe.

Többen felvetik, hogy a kis koncentráció miatt nem kell nagyon aggódni a gyógyszermaradványok miatt, csakhogy a többféle szennyeződés hatása összegződhet – és nem tudjuk, milyen hatást fejtenek a szervezetünkre a kis koncentrációban jelen levő mérgező anyagok. Mi lesz annak a következménye, ha hosszú időn keresztül naponta olyan vizet iszunk, olyan vízben fürdünk, amelyben mindig van egy kevés gyógyszermaradék?

Ezért baj, hogy a szennyvíztisztítás után egyelőre nincs utókezelés. A maradék veszélyes szennyeződések eltüntetéséhez hatékony módszerekre van szükség – ezeken már körülbelül húsz éve dolgoznak a kutatók. Az egyik módszercsalád neve „nagy hatékonyságú oxidációs eljárás”.

Ezekkel az eljárásokkal megbontható például a gyógyszervegyületek nagyon stabil szerkezete, és ha az így megbontott szerkezet kikerül a természetbe, akkor a napfény és az élő vízben jelen levő baktériumok hatására felgyorsul a további lebomlás. Az utókezelés nélkül egy gyógyszer akár öt–tíz évig sem bomlik le. Mondok egy friss példát. Egy Genfi-tó melletti kutatócsoporttal állunk kapcsolatban, amely szintén nagy hatékonyságú oxidációs eljárást használ. A tó körül kb. félmillió ember él, a háztartásaik szennyvize a tóba ömlik, és az ivóvizük is a tóból származik. Már a hatóságok is észrevették, hogy nő a mérgező szennyezőanyagok koncentrációja, a kutatókat pedig felkérték, hogy sürgősen dolgozzanak ki eljárást a tisztított szennyvíz kezelésére, mert a káros vegyületeknek már az ivóvízben is nő a koncentrációjuk.

Mi nagy energiájú ionizáló sugárzást alkalmazunk a vízben oldott, mérgező szerves vegyületek eltávolítására. A sugárzás hatására lejátszódó folyamatokat több mint 15 éve tanulmányozzuk. Eleinte kimondottan alapkutatások folytak, de egyre inkább szeretnénk eljutni az alkalmazáshoz. Ebben a projektünkben nagyszámú, biológiai úton nem, vagy nehezen bontható vegyület példáján mutattuk be, hogy nagy energiájú ionizáló sugárzással, gazdaságos technológiával, biológiailag lebonthatókká alakíthatók át ezek a vegyületek. A tanulmányozott antibiotikumok esetében kis dózissal besugárzott oldatoknál is eltűnt az antimikrobiális aktivitás. Az alkalmazott dózisokkal a szennyvíztelepek kifolyóvizében lévő baktériumok is életképtelenné tehetők. A baktériumok ártalmatlanítására a szennyvíztelepeken jelenleg sokkal kevésbé hatékony módszereket alkalmaznak.

A munkát eredetileg a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség javaslatára indítottuk, és 2000 óta koordinált kutatási programokban veszünk részt, amelyeknek az a célja, hogy a világ minden részéről „összehozza” azokat a kutatókat, akik ionizáló sugárzással bontják le a mérgező vegyületeket vizes oldatban: így rendszeresesen kicseréljük a tapasztalataikat. Már vannak olyan projektek, amelyek eljutottak a félüzemi szintig, sőt, Dél-Koreában egy üzemi berendezést is használnak. A félüzemi berendezésük 10 m3/nap teljesítményt ért el, és a biztató eredmények alapján ma már szennyvíztelepen is működik egy egység 10 000 m3/nap teljesítménnyel. Ezen a szennyvíztelepen összesen 100 000 m3/nap szennyvizet tisztítanak. Az ionizáló sugárzás keltésére elektrongyorsítót használnak. A gyorsítón kívül természetesen szükség van „reaktorra” is: olyan berendezésre, amely elvezeti a vizet az elektronsugár alatt. A gyorsított elektronok nem hatolnak nagyon mélyen a vízbe. A behatolási mélységük az energiájuktól függ, és 1–2 MeV-nál nagyobb gyorsítóenergiát általában nem alkalmaznak ezen a területen, ami azt jelenti, hogy csak néhány milliméteres mélységig hatnak a gyorsított elektronok. Az elektronsugár alatt ezért filmrétegszerűen halad át a víz. Így folyamatos üzemben kezelik a vizet, és gazdaságosan előállítható dózissal ártalmatlanítják a szennyezőket.

Szennyvízkezelés gyorsított elektronokkal

Kínában is működik egy félüzemi gyorsító, és már készülnek az üzemi alkalmazásra. Mi szintén szeretnénk egy félüzemi méretű berendezést, és pályázni próbálunk rá, mert a gyorsítóberendezés és a sugárvédelem nagyon drága. Ez az eljárás nem veszélyes a környezetre, hiszen az elektrongyorsító betonbunkerben működik, amely nem engedi ki a sugárzást. A sugárvédelmi rendszer azt sem engedi, hogy a telepen dolgozók a sugárzás közelébe jussanak, ha pedig lekapcsoljuk a gyorsítót, nincs sugárzás. Az itt alkalmazott dózis nem aktiválja a besugárzott anyagot, tehát a víz nem fog sugározni. Ahogy mondtam: az eljárás nem veszélyes, de a veszélyes anyagokat/organizmusokat ártalmatlanítja.

2017. január