Lachgas kennen wij als lachgaspatronen voor bijvoorbeeld slagroomspuiten of als narcosemiddel in het ziekenhuis. Maar dit krachtige broeikasgas komt bijvoorbeeld ook vrij bij waterzuiveringsinstallaties en vormt daarmee een bedreiging voor ons klimaat. Onderzoeker Nina Roothans (TU Delft) heeft echter bruikbare strategieën kunnen identificeren om de uitstoot van lachgas te verminderen. Het baanbrekende onderzoek is gepubliceerd in Nature Water.
Lachgas (N₂O) komt bij afvalwaterzuivering voornamelijk vrij door de activiteit van micro-organismen die ons afvalwater zuiveren. Deze micro-organismen leven in complexe gemeenschappen, waarbij elke groep een specifieke rol vervult. De lachgasuitstoot varieert gedurende de dag en met de seizoenen. Hoewel goed bekend is wanneer deze emissies optreden, blijft het onderliggende proces binnen de micro-organismen die lachgas produceren grotendeels onbegrepen. Dit maakt het lastig om effectieve maatregelen te ontwikkelen om de uitstoot te beperken.
De balans tussen micro-organismen begrijpen
Gemotiveerd door de behoefte om dit hardnekkige vraagstuk op te lossen, bundelden Michele Laureni (Universitair Docent Bioprocess Engineering) en Mark van Loosdrecht (Professor Milieubiotechnologie) de krachten met de Nederlandse waterschappen en STOWA. Onder hun begeleiding analyseerde de inmiddels gepromoveerde Nina Roothans twee jaar lang hoe individuele micro-organismen in de afvalwaterzuiveringsinstallaties elkaar beïnvloeden. Dit deed zij met geavanceerde technieken — waaronder DNA- en eiwitanalyses.
De afvalwaterzuivering van Amsterdam West van Waterschap Amstel, Gooi en Vecht, beheerd door Waternet, diende als modelsysteem. Het onderzoek laat zien hoe verschillende omgevings- en milieufactoren, zoals temperatuur en zuurstof, de uitstoot van lachgas beïnvloeden.
Zuurstof beïnvloedt uitstoot
Eén van de dingen die Roothans ontdekte, is dat de opbouw van nitriet – een tussenproduct bij de afbraak van stikstofverbindingen – samenhangt met een disbalans tussen twee soorten bacteriën: bacteriën die ammonium omzetten in nitriet, en bacteriën die nitriet omzetten in nitraat. Omdat nitriet een voorloper is van lachgas, lijkt deze disbalans de voornaamste oorzaak van de uitstoot van lachgas. Cruciaal was ook Roothans’ bevinding dat de zuurstofconcentratie — een parameter waarop operators directe controle hebben — de belangrijkste factor is die deze disbalans veroorzaakt.
En precies daar ligt volgens Laureni de kans: “Het mooie is dat de oplossing in principe geen grote infrastructurele aanpassingen vereist. Het idee is dat het geleidelijk verhogen van het zuurstofniveau in de winter, in plaats van abrupt, al kan leiden tot een aanzienlijke vermindering in de uitstoot. Bovendien is dit een prachtig voorbeeld van hoe fundamenteel onderzoek direct kan leiden tot toepasbare technische inzichten.”
Eenvoudig en kosteneffectief
Deze bevindingen zijn van bijzonder belang voor de waterschappen, omdat ze niet alleen wijzen op manieren om lachgasemissies te verminderen, maar ook suggereren dat de benodigde ingrepen zowel eenvoudig als kosteneffectief kunnen zijn. Of de voorgestelde strategie in de praktijk succesvol blijkt, zal de komende jaren moeten blijken. Twee nieuwe promovendi werken inmiddels aan de verdere ontwikkeling en validatie, in samenwerking met de waterschappen en Royal HaskoningDHV. De fundamentele inzichten uit Roothans’ onderzoek zouden bovendien van waarde kunnen zijn voor de landbouwsector, waar microbiële lachgas-uitstoot een nog grotere uitdaging vormt.
Lees de thesis: Ecophysiology of N₂O-emitting microbial communities
Blijf op de hoogte met de nieuwsbrief. Meld je hier aan.
( Je kunt ons ook steunen door lid te worden of te doneren )
