Bacteriën die afval eten, hoe mooi is dat? In Japan zijn bacteriën ontdekt die plastic laten verdwijnen. Dat geeft hoop: wellicht kunnen microben mensen helpen hun zooi op te ruimen. Op de Nijmeegse campus hebben ze ruime ervaring met bacteriën die dat kunnen. ‘Het is een zeldzaam perfecte technologie.’

Weinig mensen worden warm van bacteriën. Viezigheid en ziekte, dat zijn meestal de eerste associaties. Maar micro-organismen blijken mensen intussen grote diensten te bewijzen. En wel op een vlak waar die mens zelf grote steken laat vallen: de verwerking van zijn eigen afval. Groot nieuws was daarom de recente ontdekking van een bacterie die flessen van dik plastic eet, de zogenaamde petflessen.

De Japanse microbiologen ontdekten ook het geheim van de bacterie: deze hecht zich aan het plastic, besproeit het met een stofje dat de moleculen opsplitst en zuigt het goedje daarna op. Waarschijnlijk heeft de Ideonella sakaiensis, vernoemd naar de Japanse stad Sakai waar hij werd gevonden, zich genetisch aangepast aan met plastic bezaaide vuilstortplaatsen.

Maar deze bacterie is niet de enige van zijn soort die rotzooi opruimt. Op de Nijmeegse campus halen hoogleraar microbiologie Mike Jetten en zijn onderzoeksgroep al jaren bacteriën boven water die dit kunstje beheersen. Neem de anammoxbacterie, die in staat blijkt om zonder zuurstof het schadelijke ammonium om te zetten in schoon stikstofgas en water.

Schoonmaak
De anammoxbacterie wordt ook daadwerkelijk toegepast als schoonmaker van industrieel afvalwater. De patatfabriek van Aviko, bij het Gelderse Dieren, zet het micro-organisme al tien jaar als zodanig in. En de zuiveringsinstallatie die met behulp van anammox het afvalwater van de fabriek schoonmaakt, doet het beter dan verwacht, blijkt uit evaluaties. Het micro-organisme haalt schadelijke stikstofverbindingen uit het afvalwater met minder energie en minder uitstoot van broeikasgas dan de vroegere zuiveringsinstallatie deed. Bovendien neemt de schoonmaak weinig ruimte in beslag.

Inmiddels zijn verspreid over de wereld meer dan honderd van dit soort zuiveringsinstallaties operationeel. Veel zijn opgezet met behulp van het Friese bedrijf Paques, dat de licentie heeft om anammox toe te passen bij de zuivering van afvalwater en samenwerkt met de Nijmeegse microbiologen. In China, in Binnen-Mongolië, staat sinds een paar jaar de grootste, bij een fabriek die een voedingssupplement produceert.

Die Chinese installatie werkt met bacteriën die afkomstig zijn van de Gelderse frietfabriek. Toen ze dood bleken te gaan tijdens het vervoer per schip, haalden de Chinezen ze per jumbojet op.

Walhalla
Wereldwijd zijn veel meer zuiveringsinstallaties die gebruikmaken van afstammelingen van de bacteriën van Aviko. Die op hun beurt weer afstammen van de microben die Jetten meenam vanuit zijn oude onderzoeksplek in Delft.
Daan Speth, onlangs bij Jetten gepromoveerd, wil de Nijmeegse oer-anammox wel even laten zien. ‘Anammox kun je aantreffen in de oceaan en in veengebieden, maar in een lage concentratie”, zegt Speth, terwijl hij het lab van zijn afdeling binnenloopt. “En om goed te kunnen zuiveren heb je veel bacteriën nodig.’

Hij blijft staan voor een vat oranje vloeistof, die nog het meest wegheeft van aanmaaklimonade. Het vat blijkt een walhalla voor de anammox: in elke milliliter – het is een tienlitervat – krioelen een miljard roodachtig gekleurde bacteriën. De bacteriestam wordt zo al vijftien jaar in het Nijmeegse lab in leven gehouden. En de bacterie vindt het er heerlijk, weet Speth.
‘Anammox verdubbelt zich bij ons door de ideale omstandigheden bijna wekelijks, we denken dat dat in de natuur maar eens in de paar maanden gebeurt. Dus stel, je zou als fabriek de bacterie uit de oceaan halen, dan begin je met weinig startmateriaal én je moet heel lang wachten.’
Vandaar dat de industrie aanvankelijk aanklopte bij de microbiologen en nu bij de zuiveringsinstallatie van de patatfabriek, die inmiddels een indrukwekkende hoeveelheid anammox bezit.

‘Het is een zeldzaam perfecte technologie’, zegt Speth over het trucje dat anammox toepast om schadelijke stikstoffen af te breken. De schoonmaakmethode die werd gebruikt vóór anammox was vrij omslachtig, omdat zuurstof nodig was om de stikstofverbindingen uit het afvalwater te halen. Dat vereiste een extra motor in de zuiveringsinstallatie om het zuurstof door het afvalwater te pompen. Bovendien kwam bij de reactie broeikasgas vrij (CO₂).
Anammox gooit ammonium en nitriet op één hoop, eet die mix op en zet deze intussen om in onschadelijk stikstofgas. De bacterie heeft voor zijn schoonmaakactie geen zuurstof nodig en dus ook geen extra brandstof. Broeikasgas komt er al helemaal niet vrij. De anammox zet de energie die vrijkomt in voor eigen gebruik: hij houdt er zijn stofwisseling mee op gang.

23 nieuwe soorten
En anammox blijkt niet het enige schoonmaakwonder in het afvalwater van de patatfabriek. Er reizen ook verstekelingen mee. Speth promoveerde vorige maand op onderzoek naar die verstekelingen. Hij gebruikte een nieuwe methode, metagenomics, om ze op te sporen. ‘Het is moeilijk om bacteriën van elkaar te onderscheiden. Ze zien er onder een microscoop al gauw uit als rondjes of bolletjes. Dat zegt natuurlijk niet zo veel. Met metagenomics kun je ze aan de hand van hun DNA sorteren per soort.’

Speth tapte wat afvalwater af en ontdekte 23 nieuwe soorten. Vijf daarvan zijn onbekende, mysterieuze microben. ‘Dat was best frustrerend. Je komt iets tegen waarvan je zeker weet dat het een bacterie is, maar wat niet lijkt op iets wat iemand al eerder heeft gevonden en besproken. Dat maakt het lastig er iets zinnigs over te zeggen. Het is zoiets als dat je alleen zoogdieren en vogels zou kennen, en opeens een haai tegenkomt.’
Maar het lijkt erop dat de verstekelingen die Speth ontdekte, hun eigen trucjes hebben om het afvalwater schoon te maken. Daarmee halen ze het laatste restje koolstof uit de afvalstroom. Wat het water dus nog eens extra schoon maakt.

Schoonmaakploeg
Of we straks ook het gewone rioolsysteem kunnen schoonmaken met de anammoxbacterie? Jazeker, zegt Mike Jetten. ‘De manier waarop we nu rioolwater zuiveren is heel duur. We stoppen er heel veel energie in en produceren daarbij ook nog eens broeikasgas.’ Dat kan anammox beter, verzekert de hoogleraar, en wel zonder dat broeikasgas vrijkomt. Energie kost het ook niet, integendeel: de schoonmaakoperatie produceert energie. Althans in het lab. ‘In natuurlijke omstandigheden hebben we veel meer variabelen waarmee we rekening moeten houden.’
Maar in het Rotterdamse riool loopt op dit moment een proef met anammoxbacteriën als schoonmaakploeg en die doen hun werk naar behoren. De proef is zo veelbelovend dat we volgens Jetten maar beter vast rekening kunnen gaan houden met het idee dat de anammox zich ook over menselijke uitwerpselen gaat ontfermen. ‘Een kwestie van tijd.’ / Martine Zuidweg

Dit artikel stond eerder in Vox