Elk jaar in Canada, zes biljoen liter gemeentelijk afvalwater wordt gedeeltelijk gezuiverd en in het milieu geloosd, terwijl nog eens 150 miljard liter onbehandeld rioolwater rechtstreeks in het ongerepte oppervlaktewater wordt geloosd.

Nu hebben onderzoekers een manier gevonden om die stroom tegen te gaan:door het afval door de wortels van wilgen te filteren. Experimenteren met een plantage in Quebec, de wetenschappers schatten dat jaarlijks meer dan 30 miljoen liter primair afvalwater per hectare kan worden gezuiverd met behulp van 'bioraffinaderij'.

Hun resultaten werden op 14 juni gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap van de totale omgeving .

"We leren nog steeds hoe deze bomen zulke grote hoeveelheden afvalwater kunnen verdragen en behandelen, maar de complexe 'fyto'-chemische toolkit van wilgen geeft ons opwindende aanwijzingen, " zei Eszter Sas, hoofdauteur van de studie en een Ph.D. student aan de Université de Montréal.

Wilgen zijn van nature tolerant voor vervuiling en hun wortels filteren de hoge stikstof in rioolwater, daadwerkelijk verdrievoudigen van de geproduceerde biomassa, die vervolgens kunnen worden geoogst voor hernieuwbare lignocellulose-biobrandstoffen, een alternatief voor fossiele brandstoffen.

Tweede generatie biobrandstoffen

Deze biomassa kan vervolgens worden verzameld om hernieuwbare lignocellulose-biobrandstoffen te maken. Een alternatief voor fossiele brandstoffen, deze zogenaamde tweede generatie biobrandstoffen concurreren niet direct om grondstoffen in de voedselketen

In hun onderzoek hebben Sas en een Canadees-Brits team van gewaswetenschappers, biochemici en chemische ingenieurs van UdeM en Imperial College London gebruikten geavanceerde metabolomische (chemische) profileringstechnologie om ook nieuwe extraheerbare 'groene' chemicaliën te identificeren die door de bomen worden geproduceerd.

Naast salicylzuur (het best bekend als het hoofdbestanddeel van aspirine), die wilgen in grote hoeveelheden produceren, een reeks 'groene' chemicaliën werd verrijkt door rioolfiltratie, die een belangrijke antioxidant bevatten, tegen kanker, ontstekingsremmende en antimicrobiële eigenschappen.

"Hoewel de meeste van de geïnduceerde chemische verbindingen nog niet eerder zijn gezien in wilgen, sommige zijn waargenomen in zouttolerante planten zoals zoethout en mangroven en staan ​​bekend als krachtige antioxidanten, " zei Sas.

"Intrigerend, een aantal van de geïnduceerde chemicaliën zijn volledig onbekend en een mysterie. Het is verbazingwekkend hoeveel nieuwe plantenchemie er nog te ontdekken is, zelfs in wilgen, die al duizenden jaren bestaan, " voegde ze eraan toe.

"Het lijkt waarschijnlijk dat we nog steeds slechts aan het oppervlak van de natuurlijke chemische complexiteit van deze bomen krabben, die kunnen worden ingezet om milieuproblemen aan te pakken."

Verrassend hoge opbrengsten

Kijkend naar de impact die afvalwaterzuivering door wilgen zou hebben op de jaarlijkse opbrengsten van lignocellulose biobrandstof en 'groene' chemische stoffen, Het team van Sas had negatieve gevolgen verwacht van het irrigeren van hun experimentele plantage met rioolwater.

Echter, ze waren verrast toen de opbrengsten zo hoog opliepen.

"Een van de voordelen van het gebruik van natuurlijke oplossingen om milieu-uitdagingen zoals afvalwaterzuivering aan te pakken, is dat we aanvullende bioproducten kunnen genereren, zoals hernieuwbare bio-energie en groene chemie, " zei Sas's Ph.D.-supervisor bij UdeM, senior auteur Frédéric Pitre.

"Dit concept van een bioraffinaderij lijkt fantastisch om nieuwe milieutechnologieën economisch te laten concurreren met de gevestigde markten van op aardolie gebaseerde fossiele brandstoffen en chemicaliën, terwijl het ook helpt om de voortdurende menselijke schade aan het ecosysteem te verminderen."