Fjernelse af globalt brugt angstmedicin fra spildevand til lave omkostninger

En lavpris, et-trins metode til at fjerne angststoffet Diazepam fra genbrugsvand og spildevand, ved hjælp af titaniumdioxid nanofibre er udviklet af forskere ledet af University of Johannesburgs prof Vinod Kumar Gupta. Diazepam bruges over hele verden og er medlem af lægemiddelgruppen benzodiapezin.

Receptpligtig medicin som Diazepam har en tendens til at glide gennem traditionelle spildevandsrensningsanlæg. Disse planter er ikke designet til at fjerne de tusindvis af forskellige lægemidler, der er i brug globalt. Efterhånden som stofforbruget stiger, lovlige og ulovlige lægemidler kommer ud i miljøet gennem renset spildevand og spildevand, der udledes fra lægemiddelfremstilling.

"Eksisterende processer, der kan fjerne diazepam og andre lægemidler i stor skala fra spildevand, er dyre, tidskrævende, ineffektiv, eller alle tre. Nogle bruger også meget energi i flere trin, eller bruge giftige og farlige forbindelser, der er uvenlige for miljøet, " siger prof Gupta, fra Institut for Anvendt Kemi på universitetet.

"Også, Diazepam er ikke let at fjerne fra spildevand ved hjælp af traditionelle metoder. Det er delvist opløseligt og har en lille partikelstørrelse. For effektiv, målrettet fjernelse, avancerede hybride nanomaterialer er nødvendige, " han siger.

Brugt overalt

Benzodiazepiner bruges over hele verden mod angstlidelser, som antikonvulsiva og anti-epileptika, og for uhelbredeligt syge mennesker som en del af listen over vigtige lægemidler fra Verdenssundhedsorganisationen (WHO). WHO-listen inkluderer Diazepam, først markedsført som Valium, samt Midozolam og Lorazepam. Alle tre er psykoaktive stoffer, som påvirker den måde en person tænker og føler.

Diazepam, som kan være vanedannende, er tilgængelig i over 500 mærker globalt. Det er blevet et meget misbrugt receptpligtigt lægemiddel.

I 2017 et hold ledet af en forsker fra New York State University, annonceret en ny metode til samtidigt at teste for 89 lovlige neuropsykiatriske lægemidler og ulovlige stoffer i ufiltreret spildevand og ferskvand. Diazepam og flere andre benzodiapeziner er inkluderet på listen.

Også, i 2017, en gennemgang af syv psykoaktive stoffer, og i hvilket omfang de dukker op i vandmiljøet, blev udgivet af Rio de Janeiro State University (UERJ). Gennemgangen analyserede forskning om Diazepam og fem andre benzodiapeziner.

Forskerne fandt ud af, at tilstedeværelsen og koncentrationen af ​​psykoaktive stoffer (såsom Diazepam) er nogenlunde den samme i renset spildevand og urenset spildevand. De fandt ud af, at lande med lavere indkomst er værre ramt. Også, i overfladevand, psykoaktive stoffer testet for var "for det meste inden for det område, der forårsagede målbare toksiske effekter i økotoksicitetsassays."

Mens verden hurtigt urbaniseres, byernes befolkning vokser markant på korte tidsskalaer. I nogle regioner betyder dette, at ferskvandsressourcerne bliver mere begrænsede. I Cape Town, Sydafrika, beboerne frygter den forestående dag nul, når myndighederne skal lukke for hanerne, fordi der vil være for lidt vand tilbage i byens dæmninger og reservoirer.

Efterhånden som en bys muligheder for ferskvand bliver mere begrænsede, genbrug af spildevand, selv til drikkeformål, bliver en vigtigere mulighed. Imidlertid, for en by i et udviklingsland, fjernelse af lægemidler fra spildevand skal ske på et effektivt, omkostningseffektiv måde. Det behandlede vand kan derefter tilføres tilbage i små mængder til byens vandforsyning, som det allerede er gjort i Orange County, Californien, Singapore og Perth.

Hurtigere, billigere spildevandsrensning

"Implementering af denne vandbehandling i kommunale spildevandsrensningsanlæg bør være relativt hurtig og enkel, " siger prof Gupta.

Titandioxid nanofibre fjerner Diazepam og relaterede lægemidler på en målrettet måde under den fotokatalytiske nedbrydningsproces. Fibrene kan bruges som filtre i kommunale eller industrielle renseanlæg, han siger.

"Filtret og skærmen vil bestå af hybride nanomaterialer, som er yderst effektive til at fjerne skadelige farmaceutiske og andre uorganiske og organiske urenheder fra kommunalt og industrielt spildevand, " siger medforfatter Dr. Ali Fakhri fra Institut for Kemi ved Islamic Azad University, Teheran, Iran. "Vi bruger en modificeret hydrotermisk fremstillingsmetode, som producerer et tæt kædenetværk af hule fibre. Fibrene er tværbundne og stabile, så der er lav risiko for, at der udledes fibre i det rensede spildevand."

Nanofibrene kan bruges til at fjerne industrielle farvestoffer og andre organiske forurenende stoffer, såvel. Imidlertid, de skal først optimere nogle vigtige parametre på fiberstrukturen, han siger.

Prof Gupa siger, "Processen til fremstilling af fibrene er også enkel og omkostningseffektiv. Vi planlægger et pilotanlæg på University of Johannesburg til at fremstille disse nanofibre. Hvert aspekt af pilotanlægget er planlagt for at minimere nanofiberforurening til miljøet.

"Senere vil pilotanlægget blive efterfulgt af et demonstrationsspildevandsrensningsanlæg, at vise, hvordan nanoteknologi kan fjerne en række farmaceutiske urenheder effektivt, hurtigt, og til lave omkostninger."