Onderzoekers willen bacteriën gebruiken om afvalwater van PFAS te zuiveren.
Økologisk NuPFAS is een grote groep door de mens gemaakte fluorverbindingen die zich hebben verspreid naar de bodem en het watermilieu. Veel van deze stoffen zijn uiterst moeilijk af te breken vanwege de sterke chemische bindingen tussen koolstof en fluor. Tegenwoordig kunnen PFAS uit water worden verwijderd met bijvoorbeeld actieve kool en membraanfiltratie. Deze methoden breken de stoffen echter niet noodzakelijkerwijs af, maar vangen ze op in filters of geconcentreerde restproducten die vervolgens moeten worden verwerkt. Daarnaast kunnen medicijnresten en andere milieuvreemde stoffen de traditionele zuiveringsprocessen passeren en in het watermilieu terechtkomen. Onderzoekers van het Institut for Bio- og Kemiteknologi van Aarhus Universitet willen daarom onderzoeken of bacteriën kunnen helpen om meerdere soorten verontreiniging in één zuiveringsproces af te breken. Daarvoor hebben zij 7,2 miljoen Deense kronen toegekend gekregen van Danmarks Frie Forskningsfond. Het doel is een nieuwe methode te ontwikkelen waarbij gebruik wordt gemaakt van het natuurlijke vermogen van bacteriën om chemische verbindingen te produceren die verschillende verontreinigende stoffen kunnen afbreken, waaronder PFAS, medicijnresten en stikstof. Dat schrijft Aarhus Universitet in een persbericht. „We willen een proces ontwikkelen waarin bacteriën de chemische stoffen produceren die nodig zijn om verontreinigingen af te breken die bij traditionele afvalwaterzuivering moeilijk te verwijderen zijn. PFAS is een belangrijk doel, maar we willen ook onderzoeken of de methode kan worden gebruikt om medicijnresten en andere milieuvreemde stoffen af te breken”, zegt professor Barth F. Smets, die het project leidt. **Bacteriën moeten het chemische werk doen** Wanneer bepaalde bacteriën stikstofverbindingen omzetten, produceren ze reactieve zuurstof- en stikstofverbindingen, ook wel ROS en RNS genoemd. Deze verbindingen kunnen reageren met andere moleculen en hun chemische structuur veranderen. Professor Barth F. Smets heeft eerder aangetoond dat bacteriën deze verbindingen produceren. Daarnaast heeft universitair docent Zongsu Wei laten zien dat reactieve stikstofverbindingen de PFAS-stof PFOA kunnen afbreken in een chemisch systeem in het laboratorium. Nu willen de onderzoekers de twee processen combineren. „We weten dat bacteriën de reactieve verbindingen kunnen produceren en we hebben aangetoond dat deze verbindingen PFOA in een chemisch systeem kunnen afbreken. Het zal moeilijk worden om met behulp van bacteriën de noodzakelijke omstandigheden te creëren, en dat is in feite de grootste wetenschappelijke uitdaging van het project”, zegt Zongsu Wei. **Voortbouwen op bestaande zuiveringsprocessen** De onderzoekers willen ook in kaart brengen welke stoffen tijdens de afbraak ontstaan, om te onderzoeken of het proces mogelijk schadelijke restproducten oplevert. Op langere termijn hopen zij de technologie te kunnen integreren in bestaande zuiveringsinstallaties, waar de methode mogelijk de behoefte aan meer energie-intensieve chemische zuiveringsprocessen kan verminderen. „Als het ons lukt, kunnen we een nieuwe en efficiëntere methode ontwikkelen om PFAS en andere moeilijk afbreekbare milieugifstoffen af te breken. Maar eerst moeten we aantonen dat de bacteriën voldoende reactieve verbindingen kunnen produceren om het proces effectief te laten verlopen”, zegt Zongsu Wei.
PFAS is een grote groep door de mens gemaakte fluorstoffen, die zich hebben verspreid naar de bodem en het watermilieu. Veel van deze stoffen zijn extreem moeilijk af te breken vanwege de sterke chemische bindingen tussen koolstof en fluor.
Tegenwoordig kunnen PFAS uit water worden verwijderd met behulp van bijvoorbeeld actieve kool en membraanfiltratie. De methoden breken de stoffen echter niet noodzakelijkerwijs af, maar vangen ze op in filters of geconcentreerde restproducten, die vervolgens moeten worden verwerkt. Daarnaast kunnen medicijnresten en andere milieuvreemde stoffen de traditionele zuiveringsprocessen passeren en in het watermilieu terechtkomen.
De onderzoekers van het Instituut voor Bio- en Chemische Technologie van de Universiteit van Aarhus willen daarom onderzoeken of bacteriën kunnen helpen om meerdere soorten verontreiniging in hetzelfde zuiveringsproces af te breken. Daarvoor hebben zij 7,2 miljoen Deense kronen toegekend gekregen van het Deense Vrije Onderzoeksfonds. Het doel is een nieuwe methode te ontwikkelen waarbij gebruik wordt gemaakt van het natuurlijke vermogen van bacteriën om chemische verbindingen te produceren die verschillende verontreinigende stoffen kunnen afbreken, waaronder PFAS, medicijnresten en stikstof. Dat schrijft de Universiteit van Aarhus in een persbericht.
"Wij willen een proces ontwikkelen waarin bacteriën de chemische stoffen produceren die verontreiniging moeten afbreken die met de traditionele afvalwaterzuivering moeilijk te verwijderen is. PFAS is een belangrijk doel, maar we willen ook onderzoeken of de methode kan worden gebruikt om medicijnresten en andere milieuvreemde stoffen af te breken," zegt professor Barth F. Smets, die het project leidt.
Bacteriën doen het chemische werk
Wanneer bepaalde bacteriën stikstofverbindingen omzetten, produceren ze reactieve zuurstof- en stikstofverbindingen, ook wel ROS en RNS genoemd. Deze verbindingen kunnen reageren met andere moleculen en hun chemische structuur veranderen.
Professor Barth F. Smets heeft eerder gedocumenteerd dat bacteriën deze verbindingen produceren. Daarnaast heeft universitair docent Zongsu Wei aangetoond dat reactieve stikstofverbindingen de PFAS-stof PFOA kunnen afbreken in een chemisch systeem in het laboratorium.
Nu zullen de onderzoekers proberen de twee processen te combineren.
"We weten dat bacteriën de reactieve verbindingen kunnen produceren en we hebben aangetoond dat de verbindingen PFOA kunnen afbreken in een chemisch systeem. Het zal moeilijk worden om met behulp van bacteriën de noodzakelijke omstandigheden te creëren, en dat is feitelijk de grootste wetenschappelijke uitdaging van het project," zegt Zongsu Wei.
Voortbouwen op bestaande zuiveringsprocessen
De onderzoekers zullen ook in kaart brengen welke stoffen tijdens de afbraak ontstaan, om te onderzoeken of het proces potentieel schadelijke restproducten creëert.
Op langere termijn hopen zij de technologie te kunnen integreren in bestaande zuiveringsinstallaties, waar de methode mogelijk de behoefte aan meer energie-intensieve chemische zuiveringsprocessen kan verminderen.
"Als we slagen, kunnen we een nieuwe en meer hulpbronnenefficiënte methode krijgen om PFAS en andere moeilijk afbreekbare milieugifstoffen af te breken. Maar eerst moeten we aantonen dat de bacteriën voldoende reactieve verbindingen kunnen produceren om het proces effectief te laten werken," zegt Zongsu Wei.