Regenwormen en kleine watervlooien kunnen helpen om miljarden mensen in afgelegen gebieden van de wereld van schoon water te voorzien door afvalwater en andere vervuiling op te eten.

Naar schatting 2,3 miljard mensen over de hele wereld zijn zonder sanitaire voorzieningen, terwijl 844 miljoen mensen geen toegang hebben tot schoon water, ondanks dat beide als essentiële mensenrechten worden beschouwd. Zelfs in Europa hebben naar schatting 62 miljoen mensen geen toegang tot adequate sanitaire voorzieningen en hebben 14 miljoen mensen geen elementaire drinkwaterbron.

Het zuiveren van afvalwater en het leveren van drinkbaar water vereist vaak grote, dure installaties die veel energie verbruiken om in bedrijf te blijven. Dit betekent dat mensen op afgelegen locaties of arme gebieden vaak zonder dergelijke diensten zitten.

Maar onderzoekers denken dat het mogelijk is om op deze plaatsen betaalbare waterzuivering te leveren met behulp van kleine dieren die de vervuiling in het water opslokken. Wetenschappers die werken aan een project genaamd INNOQUA, ontwikkelen biofilters die levende wezens gebruiken om water te filteren - regenwormen en kleine schaaldieren genaamd Daphnia .

Deze wezens verslinden het slib en andere verontreinigende stoffen, zoals ammonium, als onderdeel van een reeks waterreinigingsmodules die kunnen worden opgesteld en zonder onderhoud kunnen worden gebruikt.

"De meeste mensen zullen een idee hebben van de rol die regenwormen spelen in de bodem, " zei dr. Eoghan Clifford, een burgerlijk ingenieur aan de National University of Ireland, in Galway, en technisch directeur van het INNOQUA-project. "Ze doen iets soortgelijks in de afvalwatertechnologieën die we gebruiken."

in de bodem, regenwormen zullen zich een weg banen door plantenresten en mest om het uit elkaar te halen, terwijl ook chemicaliën zoals stikstof en fosfor uit het materiaal worden gehaald.

In plaats daarvan gebruikt het INNOQUA-project regenwormen om het slib af te breken dat vaak filters bij rioolwaterzuiveringsinstallaties verstopt. Het probeert de wezens te gebruiken als onderdeel van een filter dat houtsnippers en grind bevat om vast materiaal uit het ongezuiverde rioolwater op te vangen, zodat de wormen het vervolgens kunnen afbreken.

uitgescheiden

Bacteriën die in de houtsnippers leven, voltooien het werk vervolgens door het materiaal dat door de wormen wordt uitgescheiden, verder af te breken.

"De wormen breken het slib en de vaste stof af, waardoor het systeem niet verstopt raakt, " verklaarde Dr. Clifford. "Dit betekent dat het veel minder onderhoud vereist dan andere soorten systemen. Dit is belangrijk voor kleinschalige systemen op afgelegen locaties."

Het INNOQUA-project heeft tot doel 11 demonstratieprojecten op te zetten in verschillende landen over de hele wereld om te testen hoe het op dieren gebaseerde filtersysteem in verschillende omgevingen zal werken. Een van die locaties bevindt zich in een afgelegen gemeenschap in de buurt van het hooglanddorp Littlemill, in Nairn, Schotland.

Schots water, die een van de partners in het project is, moet momenteel vrachtwagens honderden kilometers sturen om slib uit septic tanks in afgelegen gemeenschappen te verzamelen. In sommige gevallen, deze tankers moeten lange veerbootreizen maken om eilandgemeenschappen te bereiken waar geen lokale afvalwaterzuivering is.

Het is gehoopt, echter, dat het filtersysteem dat wordt opgezet door INNOQUA in staat zal zijn om het afvalwater te zuiveren dat wordt geproduceerd door een gemeenschap van 19 mensen op de locatie in Schotland.

Dr. Clifford zei dat vroege resultaten van een prototype filter dat gebruik maakt van gemeentelijk rioolwater in Galway hebben aangetoond dat de regenwormen meer dan 90% van het ammonium en meer dan 95% van de organische koolstof uit het afvalwater kunnen verwijderen. hoewel ze nu de limieten testen van hoeveel afvalwater het systeem aankan terwijl ze proberen de omvang ervan te verkleinen.

"We zijn behoorlijk verrast door hoe effectief dit filter is geweest, " zei hij. "Maar de regenwormtechnologie zal op zichzelf het afvalwater niet behandelen tot een herbruikbare standaard, dus het moet worden gecombineerd met andere technologieën om het water verder te behandelen."

Dit is waar de Daphnia – ook wel watervlooien genoemd – kom binnen. De visie van INNOQUA is om verschillende waterbehandelingssystemen samen te gebruiken als modules die kunnen worden gecombineerd om water te zuiveren volgens de normen die in verschillende landen of toepassingen worden vereist.

Opgeschort

Daphnia zijn kleine filtervoeders die materiaal consumeren dat in water is gesuspendeerd, inclusief potentieel schadelijke bacteriën. Een prototype van dit filter wordt getest door de Universiteit van Girona, Spanje, op een afvalwaterzuiveringslocatie buiten het dorp Quart, slechts een paar kilometer buiten Girona zelf.

"De Daphnia zijn verantwoordelijk voor het opruimen van deeltjes nadat het grootste deel van de koolstof en stikstof is verwijderd, " zei Dr. Narcís Pous Rodríguez van de Universiteit van Girona, wie leidt het testen van de Daphnia filter. "Ons systeem kan momenteel een stroombereik van 700 tot 3 aan, 000 liter per dag."

Demonstratielocaties voor het project zijn onder meer Ierland, Schotland, Indië en Ecuador, met een breed scala aan verschillende omstandigheden. Daphnia zijn temperatuurgevoelig, dus een oplossing zou kunnen zijn om het filter ondergronds te installeren in landen waar ze mogelijk worden beïnvloed.

Na de Daphnia behandeling, afvalwater kan verdere behandeling met ultraviolet licht nodig hebben, bijvoorbeeld, voordat het in de meeste landen als veilig kan worden beschouwd voor hergebruik.

Er kunnen ook vaak andere synthetische chemicaliën in afvalwater zitten die moeilijk te verwijderen zijn zonder dure industriële processen. Verontreinigende stoffen zoals polychloorbifenylen (PCB's), waarvan nu wordt gedacht dat ze kanker veroorzaken bij mensen, werden ooit veel gebruikt in veel consumentenproducten als koelvloeistof, smeermiddelen en additieven, maar gaan lang mee als ze in het milieu terechtkomen en wereldwijd een belangrijke verontreiniging in de watervoorziening zijn geworden.

De meest gebruikelijke manier om PCB's te vernietigen is om verontreinigde gronden te verbranden of vervuild water te behandelen met andere chemicaliën om ze af te breken.

Maar onderzoekers die werken aan een project genaamd Cryo-bacteria-reactor, willen levende organismen gebruiken om deze verontreinigende stoffen aan te pakken. Ze hebben een methode ontwikkeld om bacteriën in poreuze structuren te immobiliseren, zodat ze PCB's uit het water kunnen strippen terwijl het door het materiaal wordt gefilterd.

"Er zijn al enkele pogingen gedaan om bacteriën te gebruiken, maar als vrije cellen in het slib van waterbehandelingssystemen of met behulp van bioreactoren met geïmmobiliseerde bacteriën, " zei dr. Irina Savina, een chemicus aan de Universiteit van Brighton, VK, wie het project leidt. "Er zijn moeilijkheden om de bacteriële biofilm stabiel te houden in deze bestaande systemen en ze kunnen vaak relatief inefficiënt zijn.

"We zijn erin geslaagd om met een minimale hoeveelheid polymeer rechtstreeks uit bacteriën een driedimensionaal poreus materiaal te produceren."

Momenteel heeft het Cryo-bacteriën-reactorteam hun techniek getest met bacteriën die chemicaliën afbreken die ze gebruiken als modellen voor PCB's. De levende bacteriën zitten vast in een sponsachtig materiaal met poriën van 20-150 micrometer groot. Ze waren in staat om relatief hoge concentraties van de chemische verontreinigingen gedurende 2,5 tot 5 dagen biologisch af te breken om slechts sporen achter te laten.

Deze bacteriesponzen kunnen minimaal 10 keer worden hergebruikt, volgens het onderzoek van het project, terwijl ze ook kunnen worden ingevroren voor opslag, voordat het later opnieuw wordt geactiveerd.

"We kunnen de bioreactor aanpassen om lokale bacteriesoorten te gebruiken die het vermogen hebben om verschillende chemicaliën aan te pakken, " zei Dr. Savina. "Het geeft ons een milieuvriendelijke manier om verontreinigende stoffen uit water te verwijderen."