Eutrofie bestrijden met groenwier; Alg om alg

Overmatige algengroei, veroorzaakt door fosfaten en nitraten uit mest en riool, teistert al jaren onze binnenwateren. Volgens de kersverse hoogleraar dr. Luc Mur uit Amsterdam is de overlast deels te ondervangen met... algen.

Het zijn schitterende kleine wondertjes van de natuur, maar in Nederland zien waterbeheerders en recreanten ze vooral als vervelende lastpakken: algen. De microscopisch kleine, meestal eencellige plantjes krijgen in onze plassen en meren veel te veel gelegenheid om zich te vermenigvuldigen doordat het water onnatuurlijk rijk is aan fosfaten en nitraten.

De snelle groeiers nemen licht en lucht weg voor het overige waterleven en vertroebelen daarmee het hele ecosysteem. In extreme gevallen (waterbloei) kan dat zelfs leiden tot stinkende lagen smurrie, drijvend op pikdonker dood water.

Al zo'n dertig jaar wordt in ons land het probleem van de eutrofiering (overvoeding) van de oppervlaktewateren onderkend, maar nauwelijks bestreden. De op zichzelf niet giftige, maar via de algengroei schadelijke fosfaten en nitraten stromen nog steeds in veel te hoge concentraties via de riolen, de industrie, de uitgereden landbouwmest en de Rijn het binnenwater in. Vooral fosfaat is een probleem. In veel meren is een teruggang van maar liefst 90 tot 99 procent van de fosfaatbelasting nodig om de algengroei tot aanvaardbare proporties terug te brengen.

Dr. Luc Mur van de Vakgroep Microbiologie van de Universiteit van Amsterdam houdt zich al jarenlang bezig met de bestudering van het groeigedrag van algen en is als onderzoeker nauw betrokken bij pogingen tot restauratie van geeutrofieerde plassen en meren. Sinds kort beproeft hij in zijn laboratorium een nieuw, onconventioneel strijdwapen tegen eutrofiering, waarbij de alg als schoonmaker in plaats van boosdoener fungeert. Afgelopen maandag schetste hij, in zijn inaugurele rede bij de aanvaarding van een part-time hoogleraarschap in de aquatische milieubiologie, waarom juist algen zich bij uitstek lenen om te worden ingezet bij de bestrijding van algenoverlast.

Mur: “ Het idee is simpel en eigenlijk ook niet nieuw: kweek algen om de fosfaten en nitraten weg te vangen en oogst ze. Met de geoogste biomassa kun je nuttige dingen doen. Je kunt die massa gebruiken als veevoer en zelfs omzetten in brandstof voor auto's.”

Een soortgelijk plan werd al in de jaren vijftig en zestig door een Wageningse hoogleraar geopperd, maar al weer snel verworpen omdat het proces in het lichtarme Nederland niet efficient genoeg zou zijn. Maar dat is volgens Mur “ echt onzin. In ons land is een lichtsterkte van 200 Watt-m heel gewoon - zelfs op sombere dagen duikt hij niet snel onder de 150 W-m. Terwijl een lichtsterkte van 40 watt-m voor veel algensoorten al verzadigend is voor de groei. Alleen in de wintermaanden, van november tot half januari, vormt licht een probleem - voor de rest van het jaar hoeven we hier niet onder te doen voor de tropen. En aan een andere seizoensgevoelige sleutelvariabele, de temperatuur, kun je zelf iets doen, bijvoorbeeld door opgewarmde lucht uit een bio-industriestal langs de kweekvijver te leiden. Zo sla je twee vliegen in een klap.”

tk

Mestverwerking

Het wegvangen van fosfaat en nitraat moet geconcentreerd geschieden, omdat zelfs in het meest verontreinigde meer de algendichtheden veel te laag zijn om oogsten tot een praktische en economisch rendabele zaak te maken. De kweek moet dus plaatshebben in speciale vijvers, die kunnen worden aangelegd bij mestvaalten, uitlaten van rioleringssystemen of andere bronnen van eutrofiering. Het oogsten gebeurt met behulp van microzeven.

Een promovendus van Mur, Bernd Kroon, verkreeg de afgelopen jaren in een experimentele algenvijver in Glasgow al gunstige resultaten met de productie van algenbiomassa uit de vloeibare fase van landbouwmest. Mur: “ Dat is voor ons proces de meest voor de hand liggende bron om aan te pakken. Maar daarnaast is het ook aantrekkelijk voor campings, die vaak afgelegen liggen en niet zijn aangesloten op een centraal rioleringssysteem. We hebben het procede met goed resultaat op laboratoriumschaal uitgetest, en daarnaast verkennend praktijkwerk gedaan in Schotland. We zouden nu dolgraag in Nederland twee proefvijvers beginnen om de technologie verder te ontwikkelen. Dat zou goed kunnen bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie van Amsterdam-Oost, maar jammer genoeg heeft de beoogde geldschieter, het ministerie voor VROM, daar een paar maanden geleden negatief over geadviseerd. Men denkt daar nog altijd in klassieke technieken en staat nog niet open voor oncoventionele oplossingen als deze. Maar vroeg of laat komen die vijvers er, want we gaan gewoon door.”

Laatkomers

Algen zijn laatkomers in de biotechnologie. In tegenstelling tot andere micro-organismen als gist en bacterien hebben ze nooit een rol van betekenis gespeeld bij de productie en conservering van voedingsmiddelen, noch bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen. Als gevolg daarvan is bijvoorbeeld hun genetica nog weinig onderzocht en wordt er nog niet of nauwelijks gewerkt met genetisch gemodificeerde algen.

Toch worden algen al hier en daar commercieel ingezet bij de fabricage van chemicalien. Zo wordt voor de productie van beta-caroteen (dat als gele kleurstof wordt toegepast in tal van voedselprodukten, waaronder margarine) gebruik gemaakt van de zoutwater-alg Dunaliella, gekweekt in open bassins zeewater, bij een relatief hoge temperatuur. De praktische mogelijkheden en commerciele haalbaarheid van zulke kweekvijvers zijn dus al bewezen.

Het kweken van algen louter om hun biomassa (en niet om het een of andere produkt) is in beginsel nog een stuk eenvoudiger. Mur: “ Het kan gewoon gebeuren in een open systeem, dat wil zeggen in vijvers onder de open lucht. Kweken doen we met een doodgewone, robuuste groene alg, Chlorella. Je kunt je wel voornemen om er andere fraaie soorten in te enten, maar Chlorella wint het op den duur toch altijd. Onder optimale groeicondities bedraagt de generatietijd van een groenwier als Chlorella een halve tot een hele dag. Dat betekent elke dag een verdubbeling tot verviervudiging in biomassa, wat bijzonder efficient is. Vergelijk je dat met de groei van macroscopische groene planten, dan zie je een verschil van een factor tien tot twintig. Die vergelijking is niet zonder betekenis, want er zijn ook voorstellen geweest om brandstof te produceren uit landbouwprodukten die in de EG overschieten, zoals graan en plantaardige olie. Maar algen zouden door hun flexibiliteit voor die taak duidelijk veel efficienter zijn.”

Een van de mogelijke bestemmingen van de geproduceerde algen is veevoer. De algenmassa hoeft daarvoor niet eens te worden gedroogd, maar kan ook als slurrie worden bijgemengd in vast veevoeder. Volgens Mur zijn varkens en koeien voor dit nieuwe voedingsbestanddeel niet te kieskeurig: “ Ik heb zelf wel eens koekjes gegeten met daarin het groenwier Scenedesmus. Dat ging best. Het smaakt een beetje naar spinazie. Het enige probleem met gebruik als veevoer is dat de algen een vrij hoog gehalte aan RNA hebben, wat bij overmatige consumptie kan leiden tot nierproblemen. Maar het moet mogelijk zijn om de beesten voor 30% met algen bij te voederen.”

SPELEN MET LICHT .

Afhankelijk van de groeicondities kan men algen met een hoog eiwit- dan wel koolhydraatgehalte kweken. Het is vooral een kwestie van 'spelen met licht': een koolhydraatrijk produkt ontstaat door de algen vlak voor de oogst veel licht te geven, een eiwitrijk door ze consequent 'kort te houden' met weinig licht. Koolhydraatrijke algenslurrie (tot 70% koolhydraat) kan als grondstof dienen voor brandstof (bijvoorbeeld door vergisting tot alcohol).

Volgens Mur zal de algenkweekvijver een goede deeloplossing vormen binnen een integrale aanpak van het Nederlandse eutrofieringsprobleem. “ Het is uiteraard geen panacee, maar als je de methode gericht toepast, kun je er veel mee bereiken. We denken in het bijzonder aan een aanvulling van de industriele mestverwerking, waar de vaste fase van de mest wordt omgezet in veevoerkorrels. Of, en zo ja waar, de methode zal worden toegepast hangt uiteindelijk af van de waterbeheerder. Want er is nog wel een probleem, en dat is de afvoer van het effluent uit de vijver. De voedingsstoffen halen de algen er wel uit, maar in mest zit nog meer, bijvoorbeeld chloride. Dat betekent dat je zo'n vijver niet zo maar overal neer kunt zetten. Aan de bovenloop van de Dommel of een kwestbare beek is het niet verstandig, maar halverwege de Rijn kan het weer heel goed. De mogelijkheden moeten van geval tot geval worden bekeken.”

foto: Experimenteel zuiveringssysteem voor de vloeibare fase van varkensmest in Glasgow. Een aanpassing van dit design is te gebruiken voor het oogsten van biomassa.

    • Felix Eijgenraam