Bacteriën halen kostbaar fosfaat uit afvalwater

Net als fossiele brandstoffen is fosfor een schaarse grondstof. Nieuwe technieken om fosfor te recyclen zijn daarom meer dan welkom. Ierse onderzoekers willen nu fosfaat etende bacteriën ‘shock-therapie’ geven om meer van het schaarse goedje te kunnen oogsten.

Op de conferentie van de Society for General Microbiology in Dublin deze week, hebben wetenschappers een nieuwe manier voorgesteld om fosfaat uit afvalwater te winnen. Ze geven bacteriën die van nature fosfaat uit het water halen een ‘shock-behandeling’, waardoor die een veel grotere hoeveelheid van het goedje in hun cellen opslaan.

Over de precieze aard van de behandeling die de bacteriën ondergaan, wil onderzoeker John Mcrath van Queens University Belfast liever niets kwijt - eerst moet een patent op de methode veilig worden gesteld - maar het resultaat is te vergelijken met wat wij doen voor we in het water duiken. ‘Net zoals wij eerst nog een flinke teug lucht binnenhappen, vullen de bacteriën zich met fosfaat.’

Bacteriën worden nu al gebruikt om fosfaten uit afvalwater te halen. ‘Het water moet daarvoor achtereenvolgens door een anaerobe en aerobe tank (waarin zich respectievelijk  geen en wel zuurstof bevindt, red.) worden geleid’, vertelt Jeroen Deurinck van waterzuiveringsbedrijf Aquafin. ‘Doordat de bouw van zo’n anaerobe tank duur is, passen we de techniek enkel in voldoende grote zuiveringsstations toe.’ Een alternatief is de fosfaten chemisch te laten neerslaan door bijvoorbeeld aluminium of ijzer aan het water toe te voegen, maar ook die methode is duur en levert een grote hoeveelheid slib op.

Volgens McGrath klaren de bacteriën na de shock de klus ook zonder passage door een anaerobe tank. Worden bacteriën vervolgens van de rest van het afvalwater gescheiden, dan levert dat een hoop biomassa op die rijk is aan fosfaat. Met bestaande technieken kan het fosfaat dan worden gerecupereerd en opnieuw als grondstof gebruikt.

Schaarse grondstof
Volgens de onderzoekers kan de nieuwe methode helpen om fosfaat op een efficiëntere en goedkopere manier uit afvalwater te recupereren. Dat is om verschillende redenen belangrijk. Fosfaat dat in het oppervlaktewater terecht komt, kan tot massale algenbloei leiden. Die algen kunnen zoveel zuurstof aan het water onttrekken dat leven er onmogelijk wordt.

Maar fosfor is ook een schaarse grondstof. Het is een essentieel onderdeel van alle levende wezens. Ons DNA is er deels uit opgebouwd en het speelt een rol bij onze energievoorziening - als ATP (adenosinetrifosfaat). Ons lichaam bevat ongeveer 600 gram fosfor, voornamelijk in onze botten. Zo’n 90 procent van de hoeveelheid fosfor die jaarlijks uit fosforhoudende gesteenten wordt ontgonnen, komt terecht in kunstmest, de motor van de productiviteit van onze moderne landbouw. De aarde bevat naar schatting ongeveer 163.000 miljoen ton fosforhoudend gesteente. Niet bepaald weinig, maar slechts een deel van die voorraad is makkelijk exploiteerbaar. Wetenschappers schatten dat de huidige reserves nog volstaan voor 50 à 100 jaar.

De fosforkringloop
Door verwering komt fosfor vrij uit de gesteentes waarin het is opgeslagen. Dan kunnen planten het opnemen en zo komt het in de voedselketen terecht en begint het aan een reis doorheen opeenvolgende levende wezens. Fosfor doorloopt gemiddeld 46 lokale cycli voor het door erosie en via grondwater in rivieren en uiteindelijk in de oceaan terechtkomt. Daar wordt het nog zo’n 800 keer gerecycled voor het naar de zeebodem zakt en wordt opgeslagen in sedimentlagen. Na tientallen miljoenen jaren kan het dan door tektonische bewegingen van de aardkost weer omhoog komen, waarna alles van vooraf aan begint.