Stikstof in jouw urine kan vieze geurtjes in de riolering bestrijden. Iris De Corte, doctoraatsstudente aan de Universiteit Antwerpen, onderzoekt hoe deze stikstof op een efficiënte manier kan worden gedoseerd om zoveel mogelijk geuroverlast te vermijden.
Het is een warme zomeravond in Antwerpen. Een groepje vrienden is rustig op stap, tot ze botsen op een vieze, doordringende, stinkende walm. Rotte eieren? Nee, dit is de geur van het riool. Enkele meters onder hun voeten huist een complex netwerk van rioleringsbuizen, met daarin een nog complexer ecosysteem van bacteriën die verantwoordelijk zijn voor deze geurtjes. Wat de vrienden niet weten, is dat de oplossing enkele meters terug te vinden is: de toiletten waar ze net zijn geweest. Meer specifiek: de stikstof in hun urine.
In Vlaanderen huist een complex netwerk van rioleringsbuizen, met daarin een nog complexer ecosysteem van bacteriën
Om te begrijpen hoe jouw urine rioolgeurtjes kan bestrijden, moeten we eerst onder de grond kijken. Vlaanderen heeft een uitgebreid netwerk van meer dan 50.000 km aan rioleringen. Deze rioolbuizen zijn veel meer dan een transportsysteem voor het afvalwater: ze vormen een grote bioreactor met enorm veel bacteriën die componenten in ons afvalwater afbreken. Onder zuurstofarme omstandigheden produceren de bacteriën zwavelrijke emissies, zoals waterstofsulfide. Dit zorgt niet alleen voor vieze geurtjes, maar kan ook de betonnen buizen aantasten. Op termijn kan dit leiden tot schade aan het rioleringsnetwerk, met dure herstellingen als gevolg.
Bacteriën kunnen voor veel problemen zorgen, maar gelukkig kunnen we ze sturen om ons te helpen. Zo brengt de aanwezigheid van nitraat, een vorm van stikstof, andere reacties teweeg: bacteriën gebruiken het nitraat om waterstofsulfide terug te verwijderen. Bovendien remt het nitraat de productie van nieuwe waterstofsulfide af. We creëren dus de juiste omstandigheden zodat de bacteriën de gewenste reacties uitvoeren. En dat is precies wat bio-ingenieurs doen: wij halen inspiratie uit de natuur om maatschappelijke problemen op te lossen.
We creëren de juiste omstandigheden zodat de bacteriën de gewenste reacties uitvoeren. En dat is precies wat bio-ingenieurs doen: wij halen inspiratie uit de natuur om maatschappelijke problemen op te lossen
Om deze omstandigheden te creëren hebben we voldoende stikstof nodig. Gelukkig vinden we de oplossing in het kleinste kamertje. Wist jij dat 80% van de stikstof in ons afvalwater afkomstig is van urine? Deze kleine, maar zeer geconcentreerde stroom kan met speciale scheidingstoiletten apart worden opgevangen. De stikstof kan dan worden omgezet in nitraat en worden gedoseerd in de riolering tegen waterstofsulfide. Er is echter nog een voordeel: door stikstof al bij de bron uit het afvalwater te halen, ontlasten we de waterzuiveringsinstallaties. Het verwijderen van stikstof uit afvalwater vraagt namelijk veel tijd en energie. Door urine apart te behandelen, kunnen we dus tegelijk de riolering beschermen én de waterzuivering efficiënter maken.
Aangezien we geen oneindige voorraad urine hebben, willen we het nitraat zo efficiënt mogelijk toevoegen aan de riolering. Met zo weinig mogelijk nitraat willen we dus een minimale uitstoot van waterstofsulfide. Bacteriële gemeenschappen zijn echter heel complex. Zo zijn er andere bacteriën die het nitraat gebruiken om koolstofhoudende componenten te verwijderen. Deze bacteriën zijn bovendien veel sneller dan de bacteriën die zich met zwavel voeden. En hier zit net de uitdaging: als deze bacteriën te snel zijn, is het nitraat op en worden er opnieuw vieze geurtjes geproduceerd.
Ook het rioleringsnetwerk is zeer complex. Geen enkele rioolbuis is hetzelfde. Op verschillende plaatsen in de riolering zijn er bijvoorbeeld andere soorten bacteriën te vinden. Bovendien varieert het afvalwater in samenstelling op verschillende locaties en momenten. Zo stroomt het afvalwater ’s nachts trager dan overdag. Al deze variabele parameters beïnvloeden de snelheid van de bacteriële reacties. Wat er zich exact afspeelt bij de bacteriën in de riolering is dus een groot mysterie voor ons.
Gelukkig bestaat er een manier om onder de grond te kijken, zonder in de riolering te moeten kruipen. De oxidatie-reductiepotentiaal (ORP) is een parameter die laat zien of we ons in zuurstofrijke, nitraatrijke of zuurstofarme omstandigheden bevinden. Zo kunnen we afleiden welke bacteriële reacties plaatsvinden en hoe snel ze verlopen.
In mijn doctoraat gebruik ik de ORP als puzzelstukje om het gehele plaatje in de riolering beter te begrijpen. Uitgerust met een kleine rioolreactor in het labo probeer ik de ORP-signalen te linken aan allerlei bacteriële reacties. Mijn uiteindelijke doel is om een controlestrategie te ontwikkelen voor het doseren van nitraat. Zo kunnen we in de toekomst met een ORP-sensor inschatten waar, wanneer en hoeveel urine we in een rioolbuis moeten toedienen om waterstofsulfide tegen te gaan.
Het is een warme zomeravond in Antwerpen. Een groepje vrienden is rustig op stap. Er is geen vuiltje aan de lucht, want enkele meters onder hun voeten wordt het herwonnen nitraat uit hun urine gretig opgepeuzeld door de bacteriën in de riolering. De vrienden feesten verder, en de bacteriën in het riool feesten mee.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.