12
Poročilo za širšo javnost Layman`s Report Razgradnja farmacevtikov v odpadnih vodah domov za ostarele in bolnišnic Degradation of pharmaceuticals in wastewaters from nursing homes and hospitals LIFE+ Okoljska politika in upravljanje LIFE + Environmental Policy and Government LIFE13 ENV/SI/000466

Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Poročilo za širšo javnostLayman`s Report

Razgradnja farmacevtikov v odpadnih vodah domov za ostarele in bolnišnic

Degradation of pharmaceuticals in wastewaters from nursing homes and hospitals

LIFE+ Okoljska politika in upravljanjeLIFE + Environmental Policy and Government

LIFE13 ENV/SI/000466

Page 2: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Kazalo vsebine / Table of Contents

4 Ozadje projekta / Project background5 Aktivnosti projekta / Project activities6 Pilotni objekt LIFE PharmDegrade / Pilot

plant LIFE PharmDegrade7 Inovativne rešitve; proces elektrokemijske

oksidacije / Innovative solutions; electrochemical oxidation process

8 Elektrolitska celica in generator toka / Electrolytic cell and current generator

9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex samples

10 Rezultati projekta / Project results

Trajanje projekta / Project duration:1. september 2014 – 30. november 2016 / 1st September 2014 – 30th November 2016Vrednost projekta / Project value: 1.216.847,00 €Prispevek EU / EU contribution: 41,37% končnih upravičenih stroškov projekekta / of final project eligible costsPrispevek MOP / MESP contribution: 30% končnih upravičenih stroškov projekta / of final project eligible costs

Pridruženi upravičenec / Associated BenefficiaryUniverza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo

Sofinancerji / Co-financers:

Kolofon/Colophon: Poročilo za širšo javnost, Arhel projektiranje in inženiring d.o.o. november 2016Layman`s report, Arhel d.o.o., November 2016Uredništvo / Editorial: Arhel d.o.o.Naklada / Copies: 150Elektronski vir publikacije / Electronic access of the publicationhttp://lifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/Laymans-Report-LIFE-PharmDegrade.pdf

Evropska Komisija Finančni inštrument LIFE / European Commission Financial Instrument LIFE

Upravičenec koordinator / Coordinating BeneficiaryArhel projektiranje in inženiring d.o.o.

Page 3: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Četrta stopnja čiščenja komunalneodpadne vode za odstranjevanjemikroonesnažil

Dezinfekcija vode (zalivanje, pitna voda,balastna voda)

Čiščenje visoko obremenjenih iztokovindustrijske vode

Kontrola cianobakterij (modrozelenih alg)v jezerih in akumulacijah

Že nizke koncentracije ostankov zdravil vvodah negativno vplivajo na ljudi in živali.

Čistilne naprave za čiščenje komunalneodpadne vode niso bile načrtovane zaodstranjevanje obstojnih mikroonesnažil.Mednje spadajo ostanki zdravil.

Za odstranitev mikroonesnažil iz vode jepotrebna naprednejša četrta stopnjačiščenja.

Elektrokemijska oksidacija (EO) spada vskupino naprednih postopkov čiščenjavode.

EO omogoča učinkovito oksidacijoobstojnih onesnažil s tvorbo hidroksilnihradikalov neposredno iz vode.

Even low concentrations of drug residuesin water have a negative impact onhumans and animals.

Wastewater treatment plants for sewagewater have not been designed for theelimination of persistent micropollutants.Pharmaceutical residues are one ofthem.

Advanced fourth stage of wastewatertreatment is needed for the removal ofmicropollutants.

Electrochemical oxidation (EO) belongs toa group of advanced water treatmentprocedures.

EO provides effective oxidation ofpersistent pollutants with the formationof hydroxyl radicals directly from thewater.

Po čiščenju odpadne vode ostajajov njej nizke koncentracijemikroonesnažil

After purification of wastewaterremain therein low concentrationsof micropollutants

Elektrokemijska oksidacija zuporabo električne energije innaprednih elektrodnih materialov

NAPREDNE REŠITVE ČIŠČENJA VODE

ADVANCED WATER TREATMENT SOLUTIONS

Electrochemical oxidation with theuse of electric power and theadvanced electrode materials

The fourth stage of municipal wastewastewater treatment for removal ofmicropollutants

Disinfection of water (irrigation,drinking water, ballast water)

Purification of highly pollutedindustrial effluents

Control of cyanobacteria (blue-greenalgae) in lakes and reservoirs

Page 4: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

OZADJE PROJEKTA PROJECT BACKGROUND

Raba in izpust raznolikih organizmomtujih kemičnih snovi v okolje se odraža vnegativnih vplivih nanje. Naraščajočoskrb predstavljajo ostanki zdravil vvodah.

Use and release of diverse xenobiotics inthe environment result in the negativeimpact on the organisms. Growingconcerns represent residues ofpharmaceuticals in waterAmong the alarming anthropogenic pressures on water,belong, among other things, the occurrence of persistentorganic pollutants, such as pesticides, industrial chemicalsand by-products of incineration. Among the so-callednewly-emerging pollutants belong residues of medicines,diagnostic agents used in hospitals, residues of personalcare products and other xenobiotics. Many studies confirmtheir direct toxicity to aquatic organisms, causing changesin genetic material, dysfunction of endocrine glands and anincrease in the overall resistance of microbes to antibiotics.Due to their presence in very low concentrations, they arecalled micropollutants.

Med skrb vzbujajoče antropogene obremenitve na vodeprištevamo med drugim pojavljanje obstojnih organskihonesnažil, kot so pesticidi, industrijske kemikalije terstranski produkti sežiga. Med tako imenovana novo-pojavljajoča se onesnaževala prištevamo ostanke zdravil,diagnostična sredstva, sredstva za osebno higieno in drugeksenobiotike. Mnoge raziskave potrjujejo njihovoneposredno strupenost za vodne organizme, povzročanjesprememb dednega materiala, motenj delovanja žlez znotranjim izločanjem in naraščanje splošne odpornostimikrobov na antibiotike. Zaradi zastopanosti v vodah v zelonizkih koncentracijah (nanogrami do miligrami na liter), jihimenujemo mikroonesnažila.

Existing wastewater treatment plants were not built for theelimination of persistent micropollutants. Therefore, alarge part of drugs that are ingested passes into theenvironment. A lot of research has confirmed negativeimpact of micropollutants to water organisms, as well aspeople. But information about the actual presence andimpact of different combinations of micropollutants on theenvironment are still inadequate. Determination of theirconcentrations in the range of micro- and nanograms perlitre in complex samples also represents a demandinganalytical challenge. In 2015 European Commissionestablished a Watch List of substances that should bemonitored at EU level. Six pharmacologically activesubstances were also placed on the list. Their regularmonitoring will allow development of new guidelines onthe protection of the aquatic environment againstmicropollutants. Today, it is generally accepted that theexisting wastewater treatment plants for municipalwastewater treatment, would need to be upgraded withthe advanced treatment solutions. However, the mosteffective combination of approaches, which are also energyand cost-effective, still need to be defined.

Natančno vrednotenje nizkihkoncentracij mikroonesnažil, njihovdejanski vpliv na organizme in načinodstranjevanja iz (odpadne) vodeostajajo odprti izzivi.

Obstoječe čistilne naprave za čiščenje komunalneodpadne vode niso bile grajene za odstranjevanjeobstojnih mikroonesnažil. Tako na primer velik delzdravil, ki jih zaužijemo, prehaja v okolje. Mnogo raziskavje potrdilo negativen vpliv mikroonesnažil v vodi naorganizme, kot tudi na ljudi. Informacije o dejanskiprisotnosti in vplivu raznolike kombinacije mikroonesnažilna okolje pa so pomanjkljive. Ravno tako predstavljadoločanje njihovih koncentracij v območju mikro- innanogramov na liter v kompleksnih vzorcih zahtevenanalitski izziv. V letu 2015 je bil sprejet sklep Evropskekomisije o določitvi nadzornega seznama snovi zaspremljanje na ravni Unije. Na seznam snovi je bilouvrščenih tudi šest zdravilnih učinkovin. Redenmonitoring bo omogočil oblikovanje novih smernic napodročju zaščite vodnega okolja pred mikroonesnažili.Splošno sprejeto dejstvo je, da bo potrebno obstoječečistilne naprave za čiščenje odpadne vode nadgraditi znaprednejšimi rešitvami čiščenja. Najti pa je potrebnonajučinkovitejše kombinacije pristopov, ki so tudistroškovno in energetsko sprejemljivi.

Accurate determination of lowconcentrations of micropollutants, theiractual impact on living organisms and themethods of their removal from (waste)water remain open challenges

Page 5: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

V okviru projekta smo na Katedri za biofarmacijo infarmakokinetiko Fakultete za farmacijo Univerze vLjubljani nadgradili analitsko metodo za natančnomerjenje tudi zelo nizkih koncentracij tarčnih snovi vkompleksnih raztopinah, kot so odpadne vode. Zaidentifikacijo in kvantifikacijo tarčnih spojin v odpadnihvodah smo uporabili tekočinsko kromatografijo sklopljenos tandemsko masno spektrometrijo (LC-MS/MS) in večkombinacij predhodnega koncentriranja vzorcev,ekstrakcije in načinov končnega izpiranja s topili.Arhel d.o.o. je ob obstoječi čistilni napravi, v katero sestekajo vode z bližnje bolnišnice, postavil pilotno čistilnonapravo, ki vključuje v zadnji stopnji čiščenjaelektrokemijsko oksidacijo. Začetno stopnjo čiščenjapredstavlja mala biološka čistilna naprava z aeracijoaktivnega blata. Elektrokemijska oksidacija preostalihorganskih snovi v vodi, kot so ostanki zdravil, se odvija velektrolitskih celicah.

V okviru projekta smo nadgradilianalitske metode in predstavilitehnološko rešitev elektrokemijskeoksidacije za odstranjevanje ostankovzdravil iz vode.

In the project, we upgraded the analyticalmethods and demonstrated atechnological solution of electrochemicaloxidation for the removal of residues ofpharmaceuticals from wastewater.

System for extraction of active substances from complex mixtures and their quantitation with LC-MS/MS.

AKTIVNOSTI PROJEKTA PROJECT ACTIVITIES

Within the project, the project team at the Department ofBiopharmacy and Pharmacokinetics of the Faculty ofPharmacy, University of Ljubljana upgraded the analyticalmethod for the precise measurement of even very lowconcentrations of target substances in complex solutionssuch as wastewater. For identification and quantification ofthe target compounds in the wastewater, liquidchromatography coupled with tandem mass spectrometry(LC-MS/MS) was used, and various combinations of thesamples` prior concentration, extraction and final rinsingwith solvents.Arhel d.o.o. built a pilot treatment plant next to theexisting municipal wastewater treatment plant treatingwastewater from a nearby hospital. The initial purificationstage in the pilot plant represents a small biologicaltreatment plant with aerated activated sludge.Electrochemical oxidation of the remaining organic matterin the water, such as drug residues, takes place inelectrolytic cells.

Sistem za ekstrakcijo učinkovin iz kompleksnih raztopin in vrednotenje z LC-MS/MS

Pilotna čistilna naprava LIFE PharmDegrade Pilot treatment plant LIFE PharmDegrade

Page 6: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Pilotni objekt LIFE PharmDegrade

Proces elektrokemijske oksidacijeostankov farmacevtikov v elektrolitskicelici opremljeni z naprednimidiamantnimi elektrodami dopiranimi zborom.

Mala biološka čistilna napravaSmall biological wastewater treatment plant

Dotok vode

Sistem filtrovSystem of filters

Zalogovniki vode za testiranje različnih režimov delovanja v okviru projektaWater containers for testing various operation modes during the project

Elektrolitske celiceElectrolytic cells

Peščeni filterSand filter Izpust očiščene vode

Treated water outflow

Štiri vzporedno vezane elektrolitske celice v katerihpoteka razgradnja mikroonensažil s pomočjohidroksilnih radikalov, ki nastanejo z elektrokemijskooksidacijo vodnih molekul.The four parallel-connected electrolytic cells in whichdegradation of micropollutants take place with the helpof hydroxyl radicals generated by electrochemicaloxidation of the water molecules.

Notranjost elektrolitske celiceInterior of the electrolytic cell

Pilot plant LIFE PharmDegrade

A process of electrochemical oxidation of pharmaceutical residues in the electrolytic cell equipped with diamond electrodes doped with boron.

Water inflow

Page 7: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Projekt je omogočil razvojinovativnih tehnološkihrešitev

Elektrolitske celice z borom dopiranimidiamantnimi (BDD) elektrodami zaelektrokemijsko oksidacijo organskihmolekul

V okviru projekta smo testirali več izvedb elektrolitskih celicv katerih vršimo elektrokemijsko oksidacijo z uporabonaprednih elektrodnih materialov, kot je BDD elektroda.Slednja tvori visok nadpotencial z visoko kapaciteto tvorbehidroksilnih radikalov, ki spadajo med najmočnejšeoksidante, sposobne neselektivne oksidacije tudi najtežjerazgradljivih snovi.

The project enableddevelopment of innovativetechnological solutions

Electrolytic cells with boron dopeddiamond (BDD) electrodes forelectrochemical oxidation of organicmolecules

Within the project, we have tested several versions ofelectrolytic cells in which we perform electrochemicaloxidation using advanced electrode materials, such as BDDelectrodes. They produce a high over-potential with a highcapacity of formation of hydroxyl radicals, which areamong the most powerful oxidants, capable of non-selective oxidation of the most hardly degradablesubstances.

Anodna oksidacija – tvorba hidroksilnih radikalov

Z oksidacijo vode prihaja na anodi elektrolitske celice dotvorbe hidroksilnih radikalov (M(OH•)), ki so rahlo vezani naanodno (M) površino (1). Organska molekula (R) se v stiku zHO• oksidira (2). Konstantna tvorba hidroksilnih radikalovomogoča kontinuirano nastajanje oksidiranih organskihmolekul (RO), ki tako razpadajo v manjše in lažjerazgradljive molekule, oziroma se do konca mineralizirajo.

With the oxidation of the water, hydroxyl radicals (M(OH•)) are produced on the anode of the electrolytic cell,which are lightly bound to the anode (M) surface (1).Organic molecule (R), which comes in contact with HO•,oxidises (2). Constant formation of hydroxyl radicals allowscontinuous formation of oxidised organic molecules (RO),which degrade into smaller and easily degradablemolecules, or completely mineralize.

H2O M(HO•) + H+ + e- (1)

M(HO•) + R M + RO + H+ + e- (2)

Anode oxidation – generation of hydroxyl radicals

OksidantOxidant

Oksidacijski potencial (V)Oxidation potential (V)

Oksidacijski potencial glede na klorOxidation potential compared to Chlorine

Fluor / Fluorine 3,06 2,25

Hidroksilni radikal / Hydroxyl radical 2,80 2,05

Kisik (atomski) / Oxygen (atomic) 2,42 1,78

Ozon / Ozone 2,08 1,52

Vodikov peroksid / Hydrogen peroxide 1,78 1,30

Hipoklorit / Hypochlorite 1,49 1,10

Klor / Chlorine 1,36 1,00

Klorhidroksid / Chlorine dioxide 1,27 0,93

Kisik (molekularni) / Oxygen (molecular 1,23 0,90

Page 8: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Inovativne prilagoditve notranjostielektrolitske celice

V teku razvoja produkta smo nadgradili obliko elektrolitskecelice, ki omogoča laminarni način pretoka vode zadoseganje čim večjega kontakta raztopljenih snovi v vodi spovršino elektrod.

Innovative adjustment of the interior of the electrolytic cells

In the course of the product development, we haveupgraded the water flow through the electrolytic cell toachieve the highest possible contact of substancesdissolved in the water with the surface of the electrodes.

Zunanjost in notranjost elektrolitske celice z odbojniki toka zapreprečevanje nastanka preferenčnih tokov.

The interior of the electrolytic cell with the flow deflectors to preventthe formation of preferential flows.

Količina nastalih radikalov je odvisna od električnega toka,ki teče med elektrodama. V ta namen smo v Arhelu razvilitokovni generator. Le-ta samodejno prilagaja napetost naanodi, tako da ne glede na električne lastnosti tekočine velektrolitski celici, skoznjo teče konstanten tok.Komutirajoč način napajanja elektrolitske celice omogočamenjavanje polaritete na elektrodah, s čimerpreprečujemo nalaganje nečistoč in vodnega kamna naelektrodah. Poseben način menjave polaritete preprečujeobrabo elektrod. Tokovni generator reguliramikroračunalnik v povezavi s SCADA nadzornimprogramom

Razvoj tokovnega generatorjaThe amount of produced radicals depends on the electriccurrent that runs between the electrodes. To this end,Arhel has developed an innovative current generator. Itautomatically adjusts the voltage on the anode to maintaina constant current, irrespective of the electrical propertiesof the liquid in the electrolytic cell. Commutating mode ofthe power supply to the electrolytic cells allows changingthe polarity on the electrodes, which prevents theformation of impurities and limescale on the electrodes. Aspecial way of polarity exchange prevents wear of theelectrodes. The current generator is controlled by amicrocomputer, in conjunction with SCADA controlprogram.

Development of a current generator

Elektrolitske celice s tokovnim generatorjem.Electrolytic cells with a current generator.

Računalniški sistem SCADA za upravljanje pilotne naprave SCADA system for the control of the pilot plant

Page 9: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Ugotavljanje prisotnosti farmacevtikov v vodnih vzorcih

Determination ofpharmaceuticals in watersamples

Za natančno ugotavljanje koncentracij v okoljskih vzorcih jepotrebna ustrezna obdelava vzorca in visoko občutljivainstrumentalna metoda.Metoda prvega izbora je tekočinska kromatografijasklopljena s tandemsko masno spektrometrijo (LC-MS/MS), saj omogoča visoko specifičnost, selektivnost inobčutljivost. Na Fakulteti za farmacijo, UL, smo razvilimetodo, ki bo omogočala hitro in enostavno sočasnoanalizo večjega števila analitov, trenutno že več kot 100različnih farmacevtikov.

In environmental studies, a sensitive analytical method incombination with an appropriate sample preparation is akey to measure the environmental concentrations ofpharmaceuticals.The method of choice is liquid chromatography coupledwith tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), as itprovides high specificity, selectivity and sensitivity. At theFaculty of Pharmacy, we have developed a method thatenables a rapid and sensitive analysis of a large number ofanalytes. Currently, more than 100 differentpharmaceuticals can be analysed simultaneously.

Novo razvita metodologija omogočarutinsko spremljanje farmacevtskihonesnažil v vodnih vzorcih.

New developed methodology allows aroutine monitoring of pharmaceuticalresiduals in water samples.

Vzorčenje:• odpadne vode• površinske in podzemne vode• pitna voda

Polavtomatska ekstrakcija, čiščenje in koncentriranjevzorcev na trdnem nosilcu.

Kvantifikacija z LC-MS/MSLC-MS/MS quantitation

Rezultat analize okoljskih vzorcev je LC-MS kromatogram zločenimi analiti po času in masiThe result of the analysis is LC-MS chromatogram wherethe analytes are separated by time and their molecularmass.

Sampling:• wastewater• surface and ground water• drinking water

Semiautomatic solid phase extraction, sampleclean-up and concentration

Page 10: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

REZULTATI PROJEKTAV odpadnih vodah bolnišnic in domov zaostarele najdemo povišane vrednostiostankov farmacevtikov. Njihov pojav vodpadnih vodah gospodinjstev je ravnotako značilen.

V humani medicini se v Evropski uniji uporablja okoli 3000različnih farmakološko aktivnih učinkovin iz različnihskupin. S staranjem prebivalstva se raba zdravil naprebivalca povečuje in se giblje med starejšo populacijo od5 do 10 vrst različnih zdravil na posameznika.

PROJECT RESULTSIn the wastewater from hospitals andnursing homes, we can found elevatedconcentrations of residues ofpharmacologically active substances.Their presence in the wastewater fromhouseholds is also significant.In the European Union, around 3000 variouspharmacologically active substances are in use in humanmedicine. With the ageing of the population, the use ofmedicines per capita increases, ranging from 5 to 10different drugs per individual among the older population.

V raziskavah opravljenih v okviru projekta smo zasledilipovišane vrednosti posameznih ostankov zdravil vbolnišničnih odpadnih vodah (npr. bisoprolol,ciprofloksacin, metoprolol) in izstopajoče vrednosti npr.karbamazepina v skupni komunalni odpadni vodi, medtemko so bile vrednosti dikofenaka povišane na obeh vzorčnihmestih (Klančar, A. s sod., Levels of pharmaceuticals inSlovene municipal and hospital wastewaters: a preliminarystudy. Arh Hig Rada Toksikol 2016:67:106-115).

In studies carried out in the framework of the project, wefound elevated concentrations of certain drug residues inhospital effluents (e.g., bisoprolol, ciprofloxacin,metoprolol) and outstanding concentrations of for examplecarbamazepine in the municipal wastewater, while theconcentration of diclofenac was elevated at both samplingpoints (Klančar, A. et al., Levels of pharmaceuticals inSlovene municipal and hospital wastewaters: a preliminarystudy. Arh. Hig Rada Toksikol. 2016:67:106-115).

Povprečna koncentracija ostankov farmacevtikov (ng/L) v komunalni (ČN2) in bolnišnični odpadni vodi (ČN1) izmerjenih v okviru projekta.Average concentrations of pharmaceuticals (ng/L) analysed in municipal (ČN2) and hospital wastewater(ČN1) during the project monitoring activities.

Okvirno razmerje med strukturo prebivalstva in deležem prodanih

zdravil.Indicative relationship between

population structure and share of sold drugs.

Page 11: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Testiranja delovanja pilotnega sistemaizkazujejo obetavne rezultate zmanjšanjakoncentracije farmacevtikov različnihfarmakoloških skupin.

Tarčni ostanki zdravil v odpadni vodi, ki smo jim sledili vnaših testiranjih delovanja pilotnega sistema, so biliatorvastatin, bisoprolol, karbamazepin, imatinib,ciprofloksacin, klofibrična kislina, diklofenak, fluoksetin,metoprolol in sertralin.

V grafikonu je predstavljen delež zmanjšanja koncentracijesedmih ostankov najdenih farmacevtikov v komunalniodpadni vodi po čiščenju v biološki čistilni napravi, terenkratnem in dvakratnem prehodu skozi elektrolitskecelice pilotnega sistema. Kontaktni čas z elektrodnimipovršinami je znašal 0,58 in 1,73 sekunde ob uporabljenigostoti toka 25 mA/cm2. Povprečno 80% učinkovitostzmanjšanja koncentracije farmacevtikov dosežemo že v0,58 sekundah kontakta medija z elektrodami. Z daljšanjemtrajanja elektrolize učinkovitost odstranjevanja narašča.

Skupna koncentracija sedmih spremljanih ostankovfarmacevtikov v predstavljenem grafu je znašala 4,3 µg/L. Vprimeru srednje velike čistilne naprave (15.500 PE) ssušnim pretokom 329 m3/h bi znašala letna količina sedmihfarmacevtikov 12,3 kg. S ciljem doseganja 80%učinkovitosti četrte stopnje čiščenja, bi na leto preprečiliizpust ca 10 kg spremljanih farmacevtikov v okolje ali500.476 tablet. Pri tem je potrebno upoštevati, da je v vodiprisotnih več 100 različnih mikroonesnažil, ki se s temprocesom ravno tako razgradijo.

Pilot tests showed promising results in areduction of the concentration ofpharmaceuticals from differentpharmacological groups.

During the test operation of the pilot plant, the followingtarget pharmaceuticals were analysed in the wastewater:atorvastatin, bisoprolol, carbamazepine, imatinib,ciprofloxacin, clofibric acid, diclofenac, fluoxetine,sertraline, and metoprolol.

The chart presents the percentage of the reduction of theseven found pharmaceuticals in the municipal wastewaterafter biological wastewater treatment (WWT) followed bya single and double passage of the wastewater throughthe electrolytic cells of the pilot system (corresponding0,58 and 1,73 seconds contact time of the media with theelectrodes applying 25 mA / cm2 current density). Theaverage 80% removal efficiency was achieved already after0,58 seconds contact time. With the extension of theelectrolysis, the treatment efficiency increased.

The total concentration of the seven pharmaceuticalspresented in the graph was 4,3 µg/L. In the case of amedium size WWTP (15 500 PE) with 329 m3/h dryweather flow, the annual mass load of sevenpharmaceuticals would be 12,3 kg. With design goals toremove 80% of pharmaceuticals in the fourth stage of theWWTP, we would prevent an outflow of about 10kg/year of mentioned pharmaceuticals into theenvironment or 500.476 pills. It should be noted here,that there are several 100 micropollutants in thewastewater, which would also be degraded by thisprocess.

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0

ciprofloxacin

metoprolol

bisoprolol

carbamazepine

sertraline

atorvastatin

diclofenac

Zmanjšanje koncentracije / Reduction of concentration (%)

Tarč

ni f

arm

ace

vtik

/ T

arge

t P

har

mac

eu

tica

l

Primerjava učinkovitosti odstranjevanja farmacevtikov iz odpadne vodeComparison of the removal efficiency of pharmaceuticals from wastewater

Elektrokemijskaoksidacija /Electrochemicaloxidation: contaktni čas /contact time 1,73 s

Elektrokemijskaoksidacija /Electrochemicaloxidation: contaktni čas /contact time 0,58 s

Biološka čistilna naprava/ biological wastewatertreatment plant:zadrževalni čas vode /water retention time: 1dan / 1 day

Page 12: Poročilo za širšo javnost Layman`s Reportlifepharmdegrade.arhel.si/wp-content/uploads/... · 9 Analitika farmacevtikov v kompleksnih vzorcih / Analytics of pharmaceuticals in complex

Koordinator projektaProject coordinator

ARHEL d.o.o.projektiranje in inženiring

Uporaba elektronike in informatike v

okoljskih rešitvah. Razvoj produktov in

storitev za širok spekter uporabe

• R&R po meri naročnikov

• Vgrajene programske rešitve

• Proizvodnja in testiranje končnih produktov

• Serijska proizvodnja

• Rešitve na ključ

• Razvoj prototipov s področja elektronike,

mehanike in senzorjev.

Podpora v različnih fazah razvoja zdravil inanalitike

• Analitska podpora za različne vzorce• Pred-formulacija in stabilnost zdravil• Raztapljanje in metabolizem zdravil• Biološka uporabnost in bioekvivalenca• Farmakokinetične / farmakodinamske študije• Terapevtsko spremljanje zdravil in

personalizirana terapija• Farmakometrika• Svetovanje / izobraževanje

Partner projektaProject partner

BP&PK@FFAKatedra za biofarmacijo in farmakokinetikoFakulteta za farmacijo, Univerza v LjubljaniChair of Biopharmacy and PharmacokineticsFaculty of Pharmacy, University of Ljubljana

Kontakt /Contact:Fakulteta za farmacijo / Faculty of PharmacyAškerčeva 7, 1000 Ljubljana, Slovenia EU

www.ffa.uni-lj.siwww.lifepharmdegrade.arhel.si

Kontakt / Contact:Arhel d.o.o. Pustovrhova 151210 Ljubljana - Šentvid, Slovenia EUE-mail: [email protected]

Application of electronics and

informatics in environmental solutions.

Development of individual solutions with

a wide range of applications

• Customer-specific R&D

• Embedded program solutions

• Production and testing of final products

• Serial production

• Turnkey solutions

• Electronics, mechanics and sensors

prototype development

Know-how support in various phases ofdrug development and analytics

• Analytical support for various samples• Pre-formulation and drug stability• Dissolution and metabolism• Bioavailability and bioequivalence • Pharmacokinetic / pharmacodynamic

studies• Therapeutic drug monitoring and

personalized therapy• Pharmacometrics• Consultancy / training