Gode bakterier renser vores spildevand
De fleste mennesker har en naturlig angst for bakterier. Men når det kommer til rensning af spildevand, er de små kræ rent faktisk vores redningsmænd. Danske forskere har udviklet en metode til at identificere bakterie-arter i renseanlæg.

Der er mange forskellige arter bakterier i et renseanlæg. Det er vigtigt at kunne identificere dem . (Foto: Aalborg Universitet)

På verdensplan renses der hver dag ufattelige mængder af spildevand, men desværre ikke altid lige godt. Ny viden om bakteriernes levevis og funktioner er derfor nødvendig, hvis vi ikke skal kvæles af vores eget spildevand.

Forskere på Sektion for Bioteknologi på Aalborg Universitet er blandt de førende i verden inden for området, og de har blandt andet udviklet en 'værktøjskasse' til identifikation af bakterier, som lover rigtig godt for fremtidens spildevandsrensning.

Kend din bakterie

Biologiske renseanlæg har eksisteret i mange år, men alligevel er det først nu, at forskerne for alvor forstår processerne.

»Et renseanlæg er fyldt med mange forskellige arter af bakterier. Nogle er gavnlige for renseprocessen, og andre er direkte skadelige. For at kunne optimere betingelserne for de gavnlige skal man imidlertid først kunne identificere dem, og det har tidligere været meget svært. Gennem de seneste år har vi forsket intenst i netop identifikation, og nu er vi nået så langt, at vi har udviklet en værktøjskasse, som gør det muligt på en forholdsvis simpel måde at foretage en hurtig og korrekt identifikation,« fortæller professor Per Halkjær Nielsen.

»Metoden går ud på, at vi kigger på bakteriens arveanlæg, dens dna. Ved at hæfte en selvlysende markør på bakteriernes dna kan man gøre bestemte bakteriearter selvlysende, og derved kan vi skelne dem fra andre bakterier,« forklarer han.

»Det nye ved dette er dog ikke kun identifikationsprocessen, men at vi gennem værktøjskassen gør metoden tilgængelig og anvendelig for alle andre. Metoden kan anvendes overalt i verden, og det har selvsagt store perspektiver i forhold til en bedre global spildevandsrensning.«

Nu ved vi, hvad de spiser

Forskerne har lavet en database over gode og dårlige bakterier. (Foto: Colourbox)

Selve identifikationen er dog kun første skridt til en optimering af renseprocessen.

»Identifikationen fortæller os ikke altid noget om, hvad bakterien gør, og derfor kan vi ikke alene på baggrund af dette sige noget om bakteriernes betydning for renseanlægget. Vi skal, lidt populært sagt, først finde ud af, hvad de spiser. Dette har også tidligere været en stor udfordring, for vi kan ikke dyrke bakterierne i laboratorierne og dermed heller ikke studere de vigtige processer. Men det har vi heldigvis også fundet en løsning på.«

»Ved at fodre bakterierne med radioaktivt mærket mad bliver de bakterier, som spiser disse også radioaktive. På den måde kan vi indirekte se, hvad bakteriernes funktion i renseanlægget er,« siger Per Halkjær Nielsen.

Standard-biomasse sparer penge

Forskerne samarbejder med over 50 danske renseanlæg, og de har fundet ud af, at forskellen mellem bakteriearter fra ét anlæg til et andet er overraskende lille.

»Det er de samme typer af bakterier, vi finder i renseanlæggene, men i varierende omfang. Vi har etableret en database over, hvilke bakterier som er gode, og hvilke som er dårlige. På baggrund af dette er vi kommet frem til noget nær den optimale bakteriesammensætning..«

»Vi har så at sige defineret, hvad der er god 'standard-biomasse'. Derfor kan vi ud fra prøver af bakteriebiomassen fra anlæggene hurtigt diagnosticere et anlægs sundhedstilstand og forklare, hvad man skal gøre for at optimere renseprocessen. Det har allerede sparet renseanlæggene for mange udgifter og skånet miljøet,« forklarer professoren og tilføjer:

Alt tyder på, at denne standard også kan bruges i resten af verden. Der er nemlig stort set ingen forskel på bakterierne i et dansk og thailandsk rensningsanlæg, så der er grund til at være optimistisk på vandmiljøets vegne

Professor Per Halkjær Nielsen

»Alt tyder på, at denne standard også kan bruges i resten af verden. Der er nemlig stort set ingen forskel på bakterierne i et dansk og thailandsk rensningsanlæg, så der er grund til at være optimistisk på vandmiljøets vegne.«

Designerbakterier

Når spildevand renses, gror bakterierne på alle de forurenende stoffer og producerer derfor en masse biomasse, ofte kaldet aktivt slam eller bare slam. Det brændes normalt og er dermed medvirkende til at producere energi i form af biogas, el og varme.

Med andre ord så er et velfungerende renseanlæg i dag faktisk energiproducerende og ikke som for bare få år siden energiforbrugende. Det er vigtigt ikke mindst set i perspektivet af vort ønske om at reducere olieforbruget.

Men også på andre måder kan man udnytte spildevandets ressourcer. Inden for en nær fremtid vil forskerne kunne udvælge og designe bakterierne til at producere bestemte gavnlige stoffer.

Bakterier kan lave plastik

»Man kan finde bakterier, som er i stand til at producere næsten hvad som helst. Et område, som er i spirende vækst, er industriel mikrobiel økologi, som for eksempel gør det muligt at få bakterierne til at producere bio-plastik som deres spildprodukt. Et spildprodukt som vi kan udnytte. Bio-plastik bliver blandt andet brugt til produktion af bæreposer, og da det er muligt at få 60-70 procent af bakteriernes affald til at bestå af bio-plastik, er det en mulighed, som industrien holder godt øje med.«

»Man kan også udvælge bakterierne til at optage fosfor, som efterhånden også er en temmelig udpint ressource. Overslag viser, at de kendte fosforlagre vil være udtømt om 100 år. I flere lande er der restriktioner på vej på brugen af fosfor, som ellers er en af landbrugets vigtigste gødningsstoffer. Men gennem bakterierne kan man altså genbruge det fosfor, som bliver skyllet ud med spildevandet. Der er med andre ord ikke længere kun miljømæssige perspektiver i spildevandsrensning, men i høj grad også energimæssige og økonomiske,« afslutter Per Halkjær Nielsen.

Artiklen er lavet i samarbejde med Aalborg Universitet

De gode bakterier

Identifikation af bakterier i renseanlæg - og de fleste andre steder - vanskeliggøres af, at man sjældent kan isolere dem og dyrke dem i laboratoriet. Derfor må såkaldte dyrkningsuafhængige metoder benyttes. De baserer sig på at undersøge sammensætningen af bestemte gener i bakteriernes arveanlæg. Næsten på samme måde, som man identificerer farlige kriminelle. På den måde kan vi ud fra få milligram biomasse se, hvorledes bakteriesammensætningen er i et helt renseanlæg.

På trods af, at der findes millionvis af forskellige bakterier i naturen, så ved vi nu, at der kun findes en 20-30 almindelige arter, som dominerer i de fleste renseanlæg. Dermed kan man også ved hjælp af viden om disse og teorier fra populationsbiologien ('mikrobiel økologi') søge at styre og kontrollere sammensætningen af disse bakteriesamfund, således man fortrinsvis får de 'gode' bakterier. Bakterier der kan fjerne fosfor og kvælstof eller at producere bioplastik eller andre nyttige komponenter.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud