Press / Media items

Bacteriële hulpjes lusten pap van afval

Press / Media: Research

30/04/2016

Bacteriële hulpjes lusten pap van afval Amber Dujardin − 30/04/16, 20:12 Bacteriën die plastic afbreken, broeikasgas onschadelijk maken of ammonium omzetten in stikstofgas: de natuur raakt steeds beter opgewassen tegen alle vervuiling waar ze aan wordt blootgesteld. Zijn deze eencellige 'schoonmakers' een uitkomst voor het afvalprobleem? Hoe lastig een stof ook is, de natuur weet er uiteindelijk wel raad mee Sytze Keuning, oprichter en directeur van Bioclear Je ziet hem makkelijk over het hoofd, de verkreukelde zak die in een donker hoekje van de bouwkeet in Katwijk ligt. Het zou zomaar een partij grind of aarde kunnen zijn. Maar schijn bedriegt: binnenin bevindt zich de 'dehalococcoides', een bacterie die straks met miljoenen tegelijk de grond in wordt gepompt om afval op te eten. Het beestje speelt een glansrol bij de grote schoonmaak van de bodem in de Zuid-Hollandse kustplaats. Door een chemische wasserij en een kapotte riolering is de grond er flink verontreinigd, vertelt Lelia Cappon, milieukundig begeleider van Bioclear, het bedrijf dat de saneringswerkzaamheden controleert. Een 'reusachtige vlek' met tetrachlooretheen strekt zich uit in de bodem, afkomstig van onder meer ontvettings- en oplosmiddelen. "Het verspreidt zich te snel", zegt Cappon, wijzend op een papieren tekening. "Als het grondwater te ver doorstroomt, kan de verontreiniging in het oppervlaktewater terechtkomen. Er zijn nu geen gezondheidsrisico's voor bewoners, maar die zouden dan wel kunnen ontstaan. Daarom gaan wij hier in feite de kraan dichtdraaien." Bacteriën knagen aan elektriciteitskabels De microbiële wereld is nu aan het uittesten wat ze allemaal af kunnen breken. Dat kan in de toekomst verstrekkende gevolgen hebben, zegt microbioloog Lubbert Dijkhuizen. “In zijn sciencefictionboek ‘Plastic-Eating Bacteria’ schetst Michael Crichton een doemscenario waarbij bacteriën aan elektriciteitskabels gaan knagen. Daardoor gaan verkeerslichten stuk en kunnen vliegtuigen niet meer goed vliegen.” In de praktijk is dat nog nooit gebeurd, maar in theorie zou het kunnen, denkt de microbioloog. “Men zal er dan rekening mee moeten houden dat er stoffen worden gebruikt die bacteriën juist níet kunnen afbreken. Maar zo’n vaart loopt het niet, dat kan nog duizenden jaren duren.” Biologische oplossingen Het Groningse innovatiebureau Bioclear levert biologische oplossingen om vervuiling in de bodem aan te pakken. Dat wil zeggen: bacteriën. Die zijn namelijk steeds beter in staat om niet alleen biologisch afval zoals aardappelschillen of dode bladeren af te breken, maar ook industriële verbindingen die door mensen in de natuur zijn geloosd - zoals oplosmiddelen en diesel. "De natuur is heel veerkrachtig", verklaart Sytze Keuning, oprichter en directeur van Bioclear. "De gechloreerde verbindingen die in het verleden in de grond zijn beland door chemische wasserijen en de metaalindustrie konden in de jaren vijftig nog niet door bacteriën worden afgebroken. Inmiddels lukt dat wel. Er is sprake van een continue micro-evolutie. Daaraan zie je hoe flexibel de microbiologie is." Cappon wijst naar een paar grote plastic bakken op het kruispunt in Katwijk waar de bacteriën de grond in gaan. Daarin zit - naast water - speciale voeding voor de beestjes: nutrolase (een soort aardappelzetmeel) en een soort olie waar de bacteriën wat langer op kunnen teren. "Dat gebruiken de bacteriën als eten", legt Cappon uit. "En de verontreiniging, het tetrachlooretheen, is hun zuurstof. Ze breken het molecuul voor molecuul af. Uiteindelijk blijft er dan alleen etheen over, een onschadelijke koolwaterstof, en een beetje keukenzout." De afgelopen jaren komen er steeds meer bacteriën aan het licht die hun tanden zetten in menselijk afval. Zo ontdekten Japanse onderzoekers vorige maand een bacterie die polyethyleentereftalaat (PET) weet af te breken - in het dagelijks leven bekend van de petfles uit de supermarkt. Een vondst die Keuning en zijn collega's zeer verbaasde. "We durfden er niet aan te denken dat PET afgebroken zou kunnen worden", zegt Keuning. "Maar er is nu een bacterie gevonden die zelfs dát kan. Hoe lastig een stof ook is, de natuur weet er uiteindelijk wel raad mee." © THINKSTOCK. Bacteriën zijn heel adaptief omdat ze met zoveel zijn: één gram bacteriën bevat al meer exemplaren dan het aantal mensen op aarde Mark van Loosdrecht, milieubiotechnoloog Versnelde evolutie Ook dichter bij huis werd deze maand een bijzonder beestje ontdekt. Mike Jetten, hoogleraar ecologische microbiologie aan de Radboud Universiteit Nijmegen, kwam een nieuwe symbiose op het spoor waarbij bacteriën in de kieuwen van vissen het schadelijke ammonium omzetten in onschadelijk stikstofgas. "Dit soort bacteriën bestaat al honderden miljoenen jaren", zegt Jetten. "Maar we hebben nu de methodes en technieken om ze te ontdekken en isoleren." Ook de 'Japanse' bacterie die PET kan afbreken is al heel oud, denkt hij. "Maar die eigenschap zal inderdaad recentelijk geëvolueerd zijn." De microbioloog beaamt dat de evolutie versneld wordt door al het afval dat mensen de laatste decennia in de oceanen en bodem dumpen. "Bacteriën evolueren onder selectiedruk", zegt Jetten. "Het beschikbaar komen van industriële producten in de natuur helpt die evolutie te versnellen." Begint de natuur langzaam terug te vechten tegen al het afval dat door mensen in de oceanen, bodem en lucht wordt geloosd? Zo werkt het niet, zegt Mark van Loosdrecht, milieubiotechnoloog aan de TU Delft. "Bacteriën passen zich heel snel aan, maar dat is geen kwestie van terugvechten", legt hij uit. "Milieuvervuiling is simpelweg een kans op nog meer eten. Bacteriën zijn heel adaptief omdat ze met zoveel zijn: één gram bacteriën bevat al meer exemplaren dan het aantal mensen op aarde. Daarom moeten ze meer moeite doen om genoeg voedsel te krijgen en gaat hun evolutie veel sneller dan bij mensen." Bacteriën mogen dan steeds 'slimmer' worden - er zijn nog steeds allerlei stoffen waar ze geen raad mee weten Plastic soep Maar dat betekent niet dat we nu zorgeloos al onze colaflessen in een hoekje van de tuin (of die van de buren) kunnen dumpen en wachten tot ze worden opgepeuzeld. Van Loosdrecht noemt bacteriën die PET kunnen afbreken 'vanuit evolutionair oogpunt wel bijzonder, maar qua toepasbaarheid marginaal'. "Het probleem van de plastic soep is hiermee niet opgelost", zegt hij. "Daarin zitten nog zoveel andere soorten verbindingen dan alleen PET. Bovendien zijn de individuele polymeerketens redelijk goed afbreekbaar, maar als ze met elkaar versmolten zijn gaat dat heel moeilijk. Dat geldt trouwens ook voor natuurstoffen zoals cellulose (waar hout grotendeels uit bestaat, red). Als je een eikenboom omhakt, ligt die er decennia later nog." Toch boekt Bioclear goede resultaten met hun minuscule werknemers. Vooral de dehalococcoides ethenogenes (DHC) - die ook in Katwijk wordt gebruikt - is een succesnummer in de bodemsanering, zegt directeur Keuning. Al is het niet echt een snelle jongen: het duurt twee tot vier jaar voor het afval tot de laatste molecuul is afgebroken. "Een overzichtelijke termijn", relativeert Keuning. Ook met andere methodes kan het volgens hem jaren duren om de bodem schoon te krijgen, tenzij je de grond in één keer afgraaft en verbrandt. "Maar dat is razend duur." Andere goed afbreekbare materialen zijn minerale olie en diesel, zegt Keuning. Dat zit bijvoorbeeld in de grond bij benzinestations. "Er zijn veel pseudomonas-soorten die dat af kunnen breken. Sommige daarvan weten ook raad met een derde categorie: de vluchtige aromatische koolwaterstoffen zoals benzeen, dat bijvoorbeeld in oplosmiddelen voor verf zit." Bacteriën mogen dan steeds 'slimmer' worden - er zijn nog steeds allerlei stoffen waar ze geen raad mee weten, weet Keuning. "Sommige pesticiden, zoals DDT, en bepaalde dioxines in het milieu zijn voor bacteriën lastig af te breken. Er komen bovendien telkens nieuwe stoffen bij, zoals antibiotica, bepaalde hormonen of PFOS, dat via blusmiddelen in het milieu komt. Die zogeheten 'emerging contaminants' vormen de uitdagingen voor de toekomst." © THINKSTOCK. Dat bacteriën de zaak helpen versnellen, zou kunnen klinken als een uitnodiging: mensen, ga gewoon maar door met afval produceren Lubbert Dijkhuizen, hoogleraar microbiologie Kweken of verder zoeken? Terwijl microbiologen slootjes en akkers doorploegen op zoek naar nieuwe soorten die milieuvervuiling aan kunnen pakken, wordt er ook in het lab gesleuteld om veelbelovende soorten verder door te kweken. Daarbij krijgen bacteriën grote hoeveelheden van een bepaalde stof aangeboden waardoor er beter aangepaste varianten ontstaan. "Bacteriën willen elkaar het brood uit de mond stoten", verklaart Lubbert Dijkhuizen, hoogleraar microbiologie aan de Rijksuniversiteit Groningen. "Een bepaald gen kan al in de bacterie aanwezig zijn, maar in het lab kan er op die manier een duplicaat ontstaan. Dan heeft hij twee keer het gen om een bepaald enzym af te breken, en gaat het dus sneller." Zowel het zoeken naar nieuwe bacteriën als het 'doorkweken' van bekende soorten zijn nodig, zegt Dijkhuizen. "De onlangs ontdekte bacterie die PET kan afbreken, hoeft bijvoorbeeld niet de meest gelukkige van het stel te zijn. De kans is groot dat er nog meer bacteriën zijn die PET beter kunnen afbreken, maar die kennen we nog niet. We moeten dus voortdurend blijven zoeken naar nieuwe varianten. Het zou ook best kunnen dat dit soort bacteriën gewoon in onze eigen darmen zitten. Dat zou een mooi experiment zijn." Volgens microbioloog Mike Jetten zijn er nu nog 'slechts' zo'n 40.000 bacteriën die we kunnen kweken. "Er zijn nog vele miljoenen soorten die niet bekend zijn. We moeten dus zeker blijven zoeken." Dijkhuizen waarschuwt wel voor een al te euforische kijk op de bacteriële 'hulpjes'. "Dat bacteriën de zaak helpen versnellen, zou kunnen klinken als een uitnodiging: mensen, ga gewoon maar door met afval produceren", zegt hij. "Maar er zijn plekken die zó vervuild zijn dat er bijna geen organismen meer aanwezig zijn, bijvoorbeeld door onkruidverdelgers of pesticides. Die stoffen zijn zo toxisch dat er bijna een steriele omgeving ontstaat. Zo'n doemscenario schetst Rachel Carson in haar boek 'Silent Spring', waarin er zoveel vervuiling is dat de natuur in de lente niet meer op gang komt. Bij nieuwe stoffen wordt daarom streng gekeken of het goed is af te breken." Toch heeft Sytze Keuning van Bioclear goede hoop voor de toekomst. Zowel in Nederland als in andere landen heeft biologische bodemsanering de laatste jaren een vlucht genomen, vertelt hij. "Toen wij in 1988 begonnen was dit helemaal nieuw. Maar je ziet steeds meer aannemers deze technieken gebruiken. Vroeger werd vaak gedacht: ach, die biologie. Dat is allemaal wel schattig, maar niet robuust genoeg. Maar inmiddels wordt meer dan de helft van de verontreiniging in Nederland op deze manier aangepakt. Dit is nog maar het topje van de ijsberg. Er ligt nog een schat aan gereedschap in de bodem op ons te wachten." Nederland op kop Nederland loopt wereldwijd voorop als het gaat om bodemzuivering met bacteriën, zegt Sytze Keuning. "Dat is in de jaren tachtig op gang gekomen. Toen had je het gifschandaal in Lekkerkerk (waar in 1980 een hele wijk gebouwd bleek op verontreinigde grond, red.). Dat veroorzaakte veel opschudding. Daarna is de bodemsanering echt op gang gekomen." Daarnaast is Nederland een klein, dichtbevolkt land. "Als een stuk grond verontreinigd is, kun je niet zomaar verhuizen en de boel achterlaten, zoals op veel andere plekken." Bovendien heerst er in Nederland een sterk plichtsbesef, merkt Keuning. "Dat is toch onze rentmeester-mentaliteit. En ook wel de koopmansmentaliteit: deze technieken kunnen we in het buitenland weer verkopen."

References

ID: 47855755