I et laboratorium i Trondheim har forskere klart å framstille ørsmå partikler med ettertraktede egenskaper: Partiklene kan fange og bryte ned hormonhermere som har havnet i avfallsvannet vårt. De uønskede stoffene kommer fra forbruksartikler som gjør hverdagen vår enklere – og ikke minst mer behagelig. I første omgang.
– Vi vet at hormonhermere som finnes i rengjøringsmidler, kosmetikk, plast, maling og elektronikk er skadelige for oss. Og at de ikke brytes ned i naturen, fastslår Per Stenstad. De vi har skapt er der og forblir der, og samles i blant annet avfallsvann og jordsmonn.
Forsker Per Stenstad i SINTEF. Foto: Thor Nielsen.
Klikk for å åpne
Stenstad er SINTEF-forsker, kjemiker med utpreget interesse for å anvende fysikkens lover på partikkelnivå. Denne dagen har han altså tatt seg tid til å formidle hva som skapes i laben bak møterommet vi sitter i, og funnet fram tegneblokken med pedagogiske intensjoner.
For teknologien han og hans kolleger står bak, er så liten at den ikke kan sees med det blotte øye – og ganske finurlig. Allikevel påstår forskeren at partikkelen kan framstilles enkelt – og attpåtil i store kvanta til lave priser.
Så – derfor til sakens kjerne, som forøvrig ikke måler mer enn noen mikrometer i diameter:
Skader vår forplantningsevne
Hormonhermere er små molekyler som kan se slik ut, sier Stenstad – og tegner en ringformet struktur.
– Problemet med det, er at kroppen vår ikke klarer å skille dem fra ekte hormoner, som omtrent har samme form. Testosteron og østrogen har for eksempel en helt sentral funksjon for vår forplantningsevne. Fordi hormonhermerne likner på disse kjønnshormonene, blir det problematisk.
Grunnen til det, er at juksehormonene rett og slett passer som hånd i hanske i en rekke reseptorer som finnes i kroppen, spesielt i forplantningsorganene. Skjer det, blokkerer de for at de ekte hormonene som kroppen egentlig er på utkikk etter, forklarer forskeren og tegner to puslespillbiter som passer sammen.
Som svar på dette problemet har Stenstad og kollegene klart å framstille en slags “lokkedue”: En partikkel som ikke bare tiltrekker seg hormonhermere, men bryter dem ned til ufarlige forbindelser. Partiklene er svært porøse; bare ti gram av disse partiklene har en overflate på størrelse med en fotballbane. Med så stor overflate har partiklene en enorm kapasitet til å fange hormonhermere.
Partikkel-byggesett
Årsaken til at de porøse partiklene er i stand til å fange de skadelige stoffene, er at hele overflaten er belagt med enzymet Laccase. Dette er et enzym som effektivt bryter ned hormonhermere: det vil si at enzymet fanger juksehormonene og bryter dem ned til ufarlige forbindelser som slippes ut. Dermed er enzymet klart til en ny runde; enzymene er nemlig en biokatalysator som kan brukes om og om igjen.
– Laccase er derfor veldig godt egnet til å bryte ned hormonhermere, men problemet er at når man tilsetter Laccase i avfallsvann, vil det bokstavelig talt forsvinne med vaskevannet, og vil dermed ikke ha noen effekt. Derfor fester vi enzymet til disse partiklene forklarer Stenstad.
Slik framstilles partikkelen:
Avansert vann-filter
Partikkelen som nå har blitt til i SINTEFs laboratorier har derfor fått egenskaper som gjør at den både kan “huse” det effektive enzymet, og suge til seg hormonhermere. I tillegg er porene i partikkelen store nok til at stoffet kan behandles av enzymet inne i partikkelen, og at det ufarlige stoffet kan transporteres ut.
Fakta om hormonhermere:
- Hormonhermere likner på kroppens egne hormoner, og blir derfor tatt opp av ulike reseptorer i cellene til mennesker og dyr. Kroppen oppfatter hormonhermerne som kjønnshormoner.
- Dette fører til at blant annet fisk er utsatt – fordi de lever i vann hvor hormonhermerne ofte ender opp som et resultat av våre forbruksvaner. Fordi hormonhermerne ender i vannet vårt, og dette resirkuleres, skjer det en akkumulering av de uønskede stoffene i vann.
- Resultatene blir problemer med reproduksjon og misdannelser hos dyr og mennesker. Uhemmet vekst, kreft og allergier er også forbunnet med hormonhermere. Hormonhermere er ikke nedbrytbare og finnes i kosmetikk, i myke plaststoffer, i kjemikalier, rengjøringsmidler og maling, for å nevne noe. Kilde: SINTEF.
– Partiklene plasserer vi i en slags membran-kurv som avløpsvannet strømmer igjennom. Ettersom enzymene er festet til partiklene, vil de ikke vaskes ut og være aktive over lang tid, sier SINTEF-forskeren.
Stor overflate – stor effekt
Partikkelen bygger SINTEFforskerne opp av såkalte monomere, kjemiske byggeklosser som reagerer med hverandre og danner et slags nettverk. For å lage porøse partikler, tilsettes det store molekyler som fungerer som sjablonger; disse molekylene inngår ikke i reaksjonen og kan fjernes i etterkant.
– Dette gjør at molekylene etterlater seg en mengde små hull – noe som gjør partikkelen porøs. Og det er nettopp porøsiteten som gjør partikkelen så effektiv, fordi hulrommene bidrar til å gi den en kjempestor overflate, forklarer Stenstad, mens han tegner noe som kanskje kan likne litt på en godt spekket salamipølse i tverrsnitt.
Til slutt blir partikkelen behandlet med en kjemisk forbindelse som reagerer med det aktive enzymet laccase. Når det skjer, blir enzymene forankret til overflaten i partiklene, slik at de forblir der og er aktivt i lang tid.
– Alt dette kan vi så og si gjøre i et reagensrør, eller oppskalert til en diger tank, om vi vil ha store kvanta av partikkelen, sier Stenstad.
Mange bruksområder
Teknologien er også testet i et pilotanlegg, og resultatene var akkurat som forskerne forventet. Men skal teknologien nå sitt fulle potensiale, må den ut av laboratoriene og inn i vannverkene.
– Vi ser mange bruksmuligheter for denne teknologien, fordi vi har lykkes med å feste aktive enzymer til partikler med kjempeoverflate. Blant annet ønsker vi å prøve ut partiklene i samarbeid med lakseoppdrettsbransjen som er svært opptatt av vannkvalitet, sier Per Stenstad. Metoden også kan brukes til å fange CO2 fra gass, så nå håper vi at flere blir interessert i å ta løsningen vår i bruk, legger han til.
