Diverse strategieën kunnen helpen de uitstoot van distikstofoxide (N₂O), in de volksmond bekend als lachgas, door waterzuiveringsinstallaties terug te dringen. Zo kan de milieu-impact van waterzuivering worden verminderd.
N₂O komt bij waterzuiveringsinstallaties voornamelijk vrij door de activiteiten van micro-organismen, die het afvalwater zuiveren. Zij leven in complexe gemeenschappen, waarbij elke groep een eigen specifieke rol vervult. Bekend is dat de uitstoot van N₂O gedurende de dag en het seizoen.
Onderliggende proces grotendeels onbegrepen
Het onderliggende proces binnen micro-organismen die N₂O produceren is echter grotendeels onbegrepen. Tot nu toe was het daardoor lastig effectieve maatregelen te ontwikkelen om de uitstoot van N₂O te beperken.
Onderzoek van Michele Laureni (Universitair Docent Bioprocess Engineering) en Mark van Loosdrecht (Professor Milieubiotechnologie) in samenwerking met de Nederlandse waterschappen en STOWA brengt hier verandering in. De inmiddels gepromoveerde Nina Roothans onderzocht onder leiding van deze partijen twee jaar lang hoe individuele micro-organismen in de afvalwaterzuiveringsinstallaties elkaar beïnvloeden. Zij maakte daarbij gebruik van geavanceerde technieken, waaronder DNA- en eiwitanalyses.
Verschillende factoren zijn van invloed
Het onderzoek is uitgevoerd bij de afvalwaterzuivering Amsterdam West van Waterschap Amstel, Gooi en Vecht, dat onder beheer staat van Waternet. De afvalwaterzuivering diende daarbij als modelsysteem. Het onderzoek toont aan dat verschillende omgevings- en milieufactoren waaronder temperatuur en zuurstof van invloed zijn op de uitstoot van N₂O.
Het onderzoek toont onder meer aan dat de opbouw van nitriet – een tussenproduct bij de afbraak van stikstofverbindingen – samenhangt met de disbalans tussen twee soorten bacteriën. Enerzijds gaat het daarbij om bacteriën die ammonium omzetten in nitriet, terwijl het anderzijds gaat om bacteriën die nitriet omzetten in nitraat. Aangezien nitriet een voorloper is van lachgas, lijkt deze disbalans de voornaamste oorzaak van de uitstoot van lachgas.
Zuurstofconcentratie speelt belangrijke rol in disbalans
Ook blijkt dat de zuurstofconcentratie de belangrijkste factor is die deze disbalans veroorzaakt. Belangrijk, aangezien de zuurstofconcentratie een parameter is waarop operators directe 9invloed hebben.
Laureni: “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.”
‘Ingrepen kunnen eenvoudig en kosteneffectief zijn’
De bevindingen van het onderzoek kunnen waterschappen helpen met het reduceren van de uitstoot van N₂O door waterzuivering. Belangrijk daarbij is ook dat de benodigde ingrepen volgens het onderzoek zowel eenvoudig als kosteneffectief kunnen zijn.
Of de voorgestelde strategie in de praktijk daadwerkelijk succesvol zijn moet de komende jaren blijken. twee nieuwe promovendi buigen zich in samenwerking met de waterschappen en Royal HaskoningDHV over de verdere ontwikkeling en validatie van de strategieën.
Ook van waarde voor landbouwsector
De fundamentele inzichten uit Roothans’ onderzoek kunnen ook van waarde zijn voor de landbouwsector meldt de TU Delft. In deze sector vormt microbiële lachgas-uitstoot een nog grotere uitdaging.
Meer informatie is te vinden in een artikel dat door de onderzoekers is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
