μBCT

Laboratorium voor microbiële en Bio-Chemische Technologie

Waterrecuperatie is slechts mogelijk na doorgedreven zuivering en in dit kader wordt er onderzoek verricht op het (microbiologisch) verwijderen en zo mogelijk recupereren van de nutriënten N en P uit afvalwater.


Zo loopt er onderzoek op de microbieel ureolytische precipitatie van fosfaat onder de vorm van stru-viet (MgNH4PO4.6H2O) en het recupereren van fosfaat onder de vorm van hydroxyapatiet (Ca5(PO4)3OH). Dit onderzoek loopt zowel op laboratoriumschaal als op pilootschaal. De diepvries-groentebedrijven en dan vooral de aardappelverwerkende bedrijven hebben een grote concentratie fosfaat in hun afvalwater. Dit onderzoek kadert dus in de West-Vlaamse context waar er veel van genoemde bedrijven zijn. Dit type onderzoek kadert ook in het feit dat er op termijn een tekort dreigt aan fosfaat als meststof (de wereldvoorraad fosfaatertsen is beperkt en zit geconcentreerd in een vijftal landen) en dat de productie van fosfaat uit erts erg energieverslindend is. Fosfaatrecuperatie uit afvalwater zal daarom op termijn zonder meer noodzakelijk zijn.

In verband met de stikstofverwijdering wordt er gezocht naar milieuvriendelijke alternatieven voor de klassieke nitrificatie en denitrificatie die o.a. omwille van de beluchting grote hoeveelheden ener-gie consumeert. Zo worden de mogelijkheden van autotrofe stikstofverwijdering (Autotrophic Nitro-gen Removal, ANR) onderzocht. In dit proces wordt er partieel genitriteerd en gebeurt er vervolgens een anaërobe ammoniumoxidatie waarbij het gevormde nitriet combineert met de rest van het am-monium. Omdat er veel minder beluchting nodig is leidt dit tot aanzienlijke energiebesparingen.

In het kader van het waterhergebruik focusseert het onderzoek zich verder op de problematiek van de geconcentreerde stromen (bv concentraten van omgekeerde osmose-installaties). Zo worden o.a. de mogelijkheden van elektrodialyse onderzocht voor de scheiding van organische en anorganische stoffen. Er loopt ook onderzoek naar de selectieve scheiding van sommige ionen met elektrodialyse; ook hier gaat veel aandacht naar het lot van de nutriënten N en P (NH4+, NO3-, H1/2PO42/1-). Dit onder-zoek loopt zowel op laboratoriumschaal als op pilootschaal en wordt uitgevoerd in samenwerking met het COK (Prof Ivo Vankelecom) van het departement M2S en met het departement CIT (prof Bart Van der Bruggen) beide van de KUleuven en met KaHo Sint Lieven (Gent; dr. Luc Pinoy). Het laborato-rium beschikt over de grootste pilootinstallatie voor elektrodialyse van Vlaanderen (2 x 2,5 m2 mem-braan). Ook is er onderzoek naar de randvoorwaarden waaraan ontsmet effluentwater van de water-zuivering moet voldoen om in aanmerking te komen voor hergebruik in de voedingsindustrie. Belang-rijk is hier dat de toegevoegde ontsmettingsmiddelen (NaOCl, ClO2, H2O2, CH3CO-OOH,..) geen nega-tieve invloed hebben op de nutriënten zoals vitamine C.
De fixatie van stikstofgas uit de lucht (het Habor-Boschproces) is een proces met een enorm hoge CO2-voetafdruk. Het is daarom erg contraproductief om het nitraat dat onder het verbruik van grote hoeveelheden energie gevormd geweest is uit ammonium tijdens de nitrificatiestap van de waterzui-vering - onder verbruik van een al dan niet toegevoegde organische stof – bij de denitrificatie weer om te zetten in stikstofgas. Door verschillende technieken (electrodialyse, omgekeerde osmose) te combineren met biologische nitrificatie in een membraanbioreactor (MBR) wordt nagegaan of het mogelijk is uit afvalwater een vloeibare meststof te produceren.

In samenwerking met de KULAK (prof. Koenraad Muylaert) loopt er onderzoek naar het positief ge-bruiken van de nutriënten uit afvalwater voor de kweek van algen. Verder loopt er onderzoek rond de valorisatie van diverse afvalstoffen uit de waterwinning c.q. –zuivering of andere industriële processen. Er wordt o.a. onderzocht of deze stoffen kunnen gebruikt worden voor het binden van zware metalen. In het kader van het SMART PRO2-project (in samen-werking met de departementen MTM en CIT van de KULeuven en HUB; coördinatie Prof. Tom Van Gerven) proberen we een sorbent voor zware metalen te vormen uit slak of vliegas van thermische processen. Deze stoffen kunnen o.a bij de waterzuivering nuttig ingezet worden bij effluentpolishing, maar zouden mogelijks ook een rol kunnen spelen bij bodemsanering.

Enigszins apart van het watergerelateerde onderzoek staat het onderzoek op steviol en de steviolgly-cosiden (=natuurlijke zoetstoffen). Enerzijds loopt er onderzoek op de mogelijkheden van steviolgly-cosiden in de voeding. Zo wordt de stabiliteit van de steviolglycosien in diverse levensmiddelen (zui-velproducten, ijs, koekjes,…) onderzocht en wordt er gezocht naar de oorzaak van de bittere bij-smaak waarmee het gebruik van steviolglycosiden soms gepaard gaat. Dit onderzoek loopt in sa-menwerking met Flanders’Food, ILVO, het Departement Biologie van de KULeuven (Prof. Jan Geuns) en diverse Vlaamse voedingsbedrijven. Anderzijds wordt de microbiële afbraak van zowel steviolgly-cosiden als van steviol bestudeerd. Met micro-organismen opgekweekt uit aarde van steviaplantages kunnen de steviolglycosiden kwantitatief omgezet worden in steviol, een basisstof voor de synthese van steviolderivaten en -analogen maar ook van verbindingen met een sterke anti-tumorale werking. Het verantwoordelijk enzym, een ß-glucosidase biedt op termijn mogelijks toepassingen in andere domeinen. In samenwerking met Departement EES van de KULeuven (prof. Dirk Springael) en de Lessius Hogeschool De Nayer (Mechelen; dr. Bart Lievens) loopt er een programma om het enzym op te zuiveren en op termijn te cloneren in Eschericha coli. Er is ook vastgesteld dat verlengd incuberen van steviol met de micro-organismen leidt tot een uniek afbraakproduct. De eigenschappen van het product en van verschillende derivaten zullen in samenspraak met het Departement Chemie van de KULeuven (prof. Wim Dehaen) bestudeerd worden.


Pilootinstallatie voor Electrodialyse


Pilootinstallatie voor de ureolytische precipitatie van fosfaat onder de vorm van struviet