Navigation

Rening av läkemedelsrester med ozon

Det finns omkring 100 000 registrerade kemikalier i Europeiska unionen (EU). Av dessa 100 000 är cirka 30 000 distribuerade i stora mängder om ca ett ton per år eller mer för mänsklig konsumtion. Under produktion, avfallshantering och efter vanlig användning, når en väsentlig del av dessa aktiva substanser (mikroföroreningar) oundvikligen vattenmiljön.
Läkemedel är en av de viktigaste klasserna av nya föroreningar i vattenreningsprocesser och har direkt påverkan på mänskligt välbefinnande och vattenlevande organismer. Källorna till läkemedelsutsläppen inkluderar bl.a. rester från djuruppfödning, sjukhus, fiskodlingar, samt kommunala och industriella avloppsutsläpp. Behandling av avloppsvatten har dessutom blivit allt svårare på grund av flera orsaker:

  • Avloppsvattnet innehåller kluster av mikroföroreningar (dvs. farmaceutiska aktiva substanser) som är resistenta mot befintliga avloppsbehandlingsprocesser
  • Sjukhus är en av huvudkällorna för utsläpp av resistenta patogener
  • Strikta regler om avloppsvattnets utsläppsgränser

I följande text kommer fokus att ligga på några centrala läkemedelssubstanser som typexempel för allmän rening av läkemedelsrester. Dessa substanser inkluderar: paracetamol, kodein, diklofenak, och propofol. 

Paracetamol

Paracetamol (N-acetyl-4-aminofenol) är en grupp av läkemedel (t.ex. Alvedon) som finns i milda analgetika eller icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel som säljs i stora mängder. De används ofta för att minska smärtor och febersymptom. Den beräknade årliga världsproduktionen av paracetamol är ca 145 000 ton. I korthet består paracetamolmolekylen av en bensenring i kärnan som är substituerad med en hydroxylgrupp och med kväveatomen på en acetamid.

Kodein

Kodein (3-Metylmorfin) är ett narkotiskt läkemedel (t.ex. Oramorph) som används för att behandla måttlig smärta och hosta. Den består av en aromatisk ring och en kvarternär kolatom bunden till en tertiär amingrupp med två andra kolatomer. Denna kemiska egenskap är även känd som morfinregeln. Molekylen består av totalt fem ringar, varav tre är i samma plan.

Diklofenac

Diklofenak 2-(2, 6-dichloranillino) fenylättiksyra är en icke-steroid antiinflammatoriskt receptfritt läkemedel (t.ex. Voltaren). Flera hundra ton säljs varje år. Den består av två närliggande aromatiska ringar, med en karboxylat-ring och en fenylring bundet till två orto-klorid grupper.

Propofol 

Propofol (2,6-bis (1-metyletyl) fenol) är en stabil molekyl och ett intravenöst anestetiskt medel (t ex Propoven). 

Propofol består av en bensenring och två isopropylgrupper. Propofol, liksom de andra föreningar som nämnts ovan, kan brytas ned till under detektionsgräns med hjälp av ozon. Propofol i synnerhet har visat en första ordningens reaktion i ett typiskt avloppsvattenflöde från läkemedelsindustrin. Inga skaliga biprodukter kan heller identifieras under ozonbehandling.

Ovanstående läkemedel är komplexa molekyler som inte lätt behandlas i traditionella kommunala och industriella biologiska reningsverk.

Översikt av ytterligare läkemedelsrester


Här listas några andra läkemedelsföroreningar som är vanligt förekommande i avloppsströmmen:

Farmaceutiska föreningarVerkningsMolekyl
HydroklortiazidAnti hypertensiva
MetoprololAnti hypertensiva
FurosemidDiuretika
OxazepamSedativ
KarbamazepinSedativ

Paracetamol - nedbrytningsexempel

Internt utförda pilotskaletester i samarbete med industrin påvisade > 99 % borttagande av paracetamol direkt från en produktionsanläggning med hjälp av ozonbehandling. En av reaktionsmekanismerna för nedbrytning av paracetamol under behandlingsprocessen med ozon är radikalrekationer på den aromatiska ringen med efterföljande hydroxylering. Farmaceutiska föreningar har en reaktionshastighet som är direkt beroende av koncentrationen av aktiv substans som är närvarande i blandningen. En schematisk figur presenteras nedan, där oxidationsvägen och reaktionsordningen visas. 

Kort information om reaktionsordning

Det finns olika typer av kemiska reaktioner. Ordningen för alla kemiska reaktioner definieras som reaktionshastighetens beroende av koncentrationen av reaktanter i lösningen. Representativa grafer för 1:a, 2:a, och 3:e ordningens reaktion visas här nedan:

Det är viktigt att bestämma reaktionskinetik för att skala ett fullskaligt ozonsystem. Ozonetech erbjuder konsulttjänster inom rening på pilot- och fullskala för att fastställa de specifika kraven som erfordras på ett ozonbaserat reningssytem, bland annat för läkemedelsindustrin och avloppsvatten från sjukhus. Kontakta oss för mer information!

Ozone tech