Mark van Loosdrecht
Bijzondere bacteriën Professor Mark van Loosdrecht is hoogleraar Milieubiotechnologie bij de faculteit Technische Natuurwetenschappen (TNW). Met zijn sectie stond hij aan de wieg van twee belangrijke nieuwe waterzuiveringstechnologieën, Anammox en korrelslibtechnologie. Technologiestichting STW eerde hem daarom in oktober 2013 met de belangrijkste Nederlandse prijs voor technisch-wetenschappelijk onderzoek, de Simon Stevin Meester-prijs.
V
ooral doen wat je leuk vindt, dat is volgens Mark van Loosdrecht een sleutel tot succes. “Als je je werk met plezier doet, ben je er ook goed in, dat gaat meestal samen”. Voor hem moest dat iets met biologie zijn, wist hij na de middelbare school. “Een pure biologieopleiding trok me niet aan; dat was te veel feitenkennis. In Wageningen kon ik Milieuhygiëne doen, waar behalve biologie ook natuuren scheikunde bij kwam kijken”, vertelt hij. “Die combinatie zie je bij mijn afstuderen en in mijn proefschrift terug. En eigenlijk werk ik nog steeds op dat snijvlak.”
van biofilms ondergeschikt aan de procescondities.” Een cruciaal inzicht, want bij industriële toepassingen kun je die procescondities nu juist controleren. En de praktische toepassing van kennis is volgens Van Loosdrecht onlosmakelijk met het werk van de ingenieur verbonden. “Het is belangrijk dat je als ingenieur problemen oplost. Dat je daadwerkelijk bijdraagt aan veranderingen, in mijn geval in de milieubiotechnologie. Het meeste van wat we doen heeft dan ook twee componenten, een wetenschappelijke en een toegepaste.”
Biofilms
Die toegepaste kant richt zich onder meer op de afvalwaterzuivering. Zuiveringsinstallaties werken vaak met micro-organismen die de afvalstoffen verteren. Normaal klonteren zulke organismen in vlokken samen, die dan langzaam bezinken. Een doorbraak van Van Loosdrecht en collega’s is dat ze die bacteriën kunnen laten groeien in compacte korrels die snel bezinken. Wat bepaalt nu of zich vlokken of juist korrels vormen? Kijken we naar neerslag dan zien we ook korrels of vlokken: hagel en sneeuw. De fysische principes achter de vorming van kristallen zijn vergelijkbaar met wat er in de zuiveringsreactor gebeurt. “Als je de basisprincipes van kristallisatie begrijpt,
Van Loosdrecht promoveerde op bacteriële adhesie, het verschijnsel dat bacteriën zich aan elkaar hechten of zich als slijmlaagjes – biofilms – aan een oppervlak hechten. “Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in waarom een systeem functioneert, en wat daarvan de onderliggende mechanismen zijn”. Uit zijn promotieen verdere onderzoek naar de morfogenese van biofilms bleek dat die mechanismen vooral fysisch van aard zijn in plaats van biologisch, zoals lange tijd gedacht werd. “Biologen gaan er a priori van uit dat de micro-organismen de structuur bepalen. Dat is niet zo, de rol van de organismen is bij de vorming
Korrelslibtechnologie
kun je die toepassen om de processen in de reactor te controleren, zodat je weet wanneer je vlokken of korrels krijgt. Jouw ontwerp van het systeem bepaalt dan wat er gebeurt.” Daarnaast spelen stofwisselings- en groeiprocessen een rol. Om korrels te krijgen, moet je selecteren op microorganismen die langzaam groeien. Onder welke procescondities kan dat? “Je kunt de bacteriën eerst voedsel laten opnemen uit het afvalwater en dan de toevoer afsluiten. Dus eerst vetmesten door ze al het organisch materiaal op te laten nemen en vervolgens laten groeien. De groei op vetreserves gaat namelijk langzamer, waardoor de bacteriën zich minder snel zullen delen. Zo kunnen zich korrels vormen”, legt van Loosdrecht uit. Dit proces van ‘vetmesten en verhongeren’ is onderdeel van de succesvolle Nereda-technologie die in steeds meer zuiveringsinstallaties in binnen- en buitenland wordt toegepast. In een cyclus van voeden met afvalwater, beluchten en bezinken, vinden alle processen binnen een reactor plaats, waar vroeger meerdere reactoren en een bezinkingstank nodig waren. Dat betekent veel compactere installaties en een minder tijdrovend proces. Het spaart ook energie, aangezien er geen waterstromen hoeven te worden rondgepompt van tank naar tank.
Highlights TU Delft 2013
- 17 -