Microalgen verwijderen antibioticaresiduen uit afvalwater en verminderen milieuv contaminatie

Microalgen verwijderen antibioticaresiduen uit afvalwater

Microalgen van de soort Monoraphidium contortum hebben de mogelijkheid om antibioticaresten uit water te verwijderen, met name sulfamethoxazol en trimethoprim. Dit vermindert het risico op milieuvervuiling en voorkomt ernstige gevolgen voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid.

Deze conclusie is het resultaat van een studie uitgevoerd door Braziliaanse onderzoekers van de Federale Universiteit van ABC (UFABC) in Santo André, de Federale Universiteit van Itajubá (UNIFEI) in de staat Minas Gerais en de Universiteit van São Paulo (USP). Het onderzoek, dat is gepubliceerd in het Biochemical Engineering Journal, had twee hoofdthema’s.

“Op een van deze fronten hebben we de microalgensoort gekweekt in een fotobioreactor, een bioreactor die de juiste belichting biedt voor de micro-organismen om fotosynthese uit te voeren, in aanwezigheid van antibiotica die vaak in Brazilië worden gebruikt en in afvalwater en waterlichamen worden aangetroffen. Dit zijn afvalstoffen van menselijke activiteiten die niet zijn verwijderd in de afvalwaterzuiveringsinstallatie en die in het milieu kunnen worden vrijgegeven,” legt Marcelo Chuei Matsudo uit, professor biotechnologie aan UFABC en corresponderend auteur van het artikel.

Om het scenario dat vaak in de Braziliaanse natuur voorkomt te simuleren, gebruikten de onderzoekers sulfamethoxazol en trimethoprim, die de afgelopen jaren tot de 10 meest gebruikte antibiotica in het land behoren. “We hebben ontdekt dat bij lage concentraties, een toestand die in afvalwater wordt aangetroffen, er geen schade was aan de groei van de microalgen, die tussen de 27% en 42% van de aan het medium toegevoegde medicijnen verwijderden,” zegt Matsudo.

De onderzoeker wijst er ook op dat de microalgen in dit proces een biomassa produceerden met potentieel commercieel waarde, omdat deze levensvatbaarheid toonde voor de productie van biodiesel. Aan de andere kant heeft onderzoeker Marcus Vinicius Xavier Senra het genoom van deze microalg onderzocht en met behulp van bioinformatica-tools de aanwezigheid van het gen dat verantwoordelijk is voor het produceren van een enzym dat deze verontreinigingen potentieel kan afbreken, gedetecteerd.

Project met milieu- en gezondheidsimpact

De verkregen resultaten kunnen nog niet in de praktijk worden gebracht. “Naast dit werk willen we bestuderen hoe dit gedrag zou zijn onder natuurlijke omstandigheden, in het effluent van de rioleringszuiveringsinstallatie, waar de aangetroffen omstandigheden niet dezelfde zijn als die geoptimaliseerd in een fotobioreactor met synthetisch kweekmedium voor het kweken van microalgen,” zegt Matsudo.

Desondanks opent dit werk een belangrijke weg voor verschillende andere studies die nog moeten worden uitgevoerd en van groot belang zijn voor de bevolking. Dit komt omdat antibiotica niet volledig worden gemetaboliseerd door het menselijk en dierlijk lichaam, en de resterende fractie wordt uitgescheiden in feces en urine, wat uiteindelijk in rioleringszuiveringsinstallaties terechtkomt.

De meeste van deze stoffen worden niet verwijderd door conventionele zuiveringsinstallaties omdat de behandelingsprocessen hier niet voor zijn ontworpen, wat kan leiden tot milieuvervuiling met ernstige gevolgen voor ecosystemen en de menselijke gezondheid door de toegenomen selectie en proliferatie van antibiotica-resistente bacteriestammen.

Er is daarom een dringende behoefte aan technologieën die in staat zijn deze micropollutanten te verwijderen. Ozonering, adsorptie met actieve kool en geavanceerde oxidatie- en membraanscheidingsprocessen zijn enkele van de technologieën die hiervoor zijn getest, maar de hoge operationele kosten en de mogelijkheid van het produceren van zelfs toxische bijproducten beperken de implementatie van deze technologieën.

“In deze context is bioremediatie op basis van microalgen naar voren gekomen als een veelbelovende benadering in combinatie met tertiaire behandeling van riool- en industrieel afvalwater,” zegt de onderzoeker.