Medicijnetende microben maken water schoon

Doorslikken met een slokje water. Het is de makkelijkste manier om pillen in te nemen. Daar eindigt de levensloop van medicijnen echter niet: een groot deel plas je weer uit, en gaat door de wc, via het riool naar de rioolwaterzuivering. Daar wordt het goedje afgebroken of weggevangen. Helaas blijkt dat vaak lastig: een deel van de medicijnresten komt door de waterzuivering en belandt zo in oppervlaktewateren als rivieren, sloten, en meren.

Dat is een probleem, want de resten van medicijnen kunnen een negatief effect hebben op planten en dieren in het water. Berucht zijn de voorbeelden van vissen die door een hoge concentratie hormonen uit de anticonceptiepil moeite hebben met hun voortplanting en zo minder nakomelingen krijgen. Pijnstillers kunnen het weefsel van vissen aantasten; antipsychotica hebben invloed op het gedrag van kleine waterkreeftjes. “En van veel medicijnen weten we nog niet wat hun effect op het milieu is”, waarschuwt Cornelia Welte, microbioloog aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Zij onderzoekt de rol die micro-organismen kunnen spelen bij het afbreken van deze vervelende medicijnresten.

Pijnstillers

Afbraak van vervuilende organische stoffen is één van de belangrijke stappen in het zuiveren van rioolwater. Er zijn microben die medicijnresten als een voedselbron gebruiken. Welte keek in haar onderzoek specifiek naar de pijnstillers paracetamol en diclofenac, twee medicijnen die na uitplassen in het riool terechtkomen en zo bij een rioolwaterzuiveringsintallatie (rwzi) belanden. “Daar verschillen ze in hoe goed ze afgebroken worden in de zuivering. En dat viel al te voorspellen, aan de hand van de molecuulstructuur van de stoffen.” Een stof als paracetamol lijkt meer op structuren die al bekend zijn in de natuur dan een stof als diclofenac. Daarom was de verwachting dat paracetamol goed afbreekt en diclofenac niet. Het microleven in de natuur heeft zich kunnen aanpassen aan dit soort stoffen. “Voor de voorspelling gebruikten we sterke computermodellen van collega’s van Milieuwetenschappen en die bleek te kloppen: paracetamol wordt volledig afgebroken in rwzi’s; diclofenac maar voor een klein gedeelte.”

Verplaatsen probleem

Diclofenac kan dus door de rioolwaterzuivering heen komen. Gelukkig zijn er nog methoden om toch van dit middel, en andere overblijvende medicijnresten, af te komen, in samenwerking met micro-organismen. Welte: “Een optie is ozonisatie. Met ozon kun je een extra zuurstofatoom (O) aan je medicijnmolecuul plakken. Daarmee maak je het molecuul als het ware actiever, en makkelijker aan te pakken voor micro-organismen. Dan kunnen ze het vaker toch afbreken.” Bij een rwzi in Houten is sinds vorig jaar deze methode toegevoegd aan de zuiveringsstappen.

Een andere optie is het gebruiken van actieve kool als extra filter. “De structuur van kool is heel poreus. Het heeft veel gaatjes. Verontreinigingen als medicijnresten blijven aan de kool plakken. En door de vele gaatjes is er veel oppervlakte om aan te blijven plakken.” Ook deze methode is inmiddels in gebruik bij een enkele rioolwaterzuivering. Toch is Welte niet onverdeeld positief over deze oplossing. “Eigenlijk is het een verplaatsing van je probleem. Het water is dan wel schoon, maar vervolgens is je kool het vervuilde product waar je iets mee moet. Het is veel beter als de stoffen echt volledig afgebroken worden.” De grote kans ligt in de combinatie van oplossingen. “Op de actieve kool gaan veel microben bij elkaar zitten in een biofilm. Zo kunnen ze veel beter hun werk doen dan los rondzwemmend. Bovendien is er zo dicht op elkaar zittend ook een grotere kans op evolutie.” (Zie kader ‘Dieetevolutie’.)

Deze extra stappen zijn nog niet standaard onderdeel van rwzi’s. Vandaar dat diclofenac soms in het oppervlaktewater wordt teruggevonden. Maar let op, dat betekent nog niet dat ons drinkwater met diclofenac vervuild is. “Een belangrijk verschil om te benoemen is dat oppervlaktewater en drinkwater niet hetzelfde is”, benadrukt Peer Timmers, onderzoeker bij drinkwateronderzoeksinstituut KWR. “Rwzi’s filteren het rioolwater, om het daarna op als oppervlaktewater te lozen. Drinkwaterbedrijven maken van het oppervlaktewater of van grondwater ons drinkwater. Een stof als diclofenac vind je echt niet terug in je drinkwater. De waterbedrijven voeren nog een aantal zuiveringsstappen uit om het Nederlandse drinkwater veilig maken. En ook daar helpen micro-organismen mee.”

Catalogus

Waterbedrijven maken gebruik van zandfiltratie. “Dat zijn bakken tot wel enkele meters groot, met meerdere lagen zand erin, waar het water doorheen loopt. Oorspronkelijk was het plan om na die filterstap het water chemisch te reinigen. Maar wat bleek, al snel groeiden er vanzelf micro-organismen in die zandlaag die allerlei problemen al voor ons oplossen. Met ons onderzoek willen we dit soort kunstjes van microben nog meer stimuleren en slim gebruiken.”

Daarnaast ziet hij langzaam het gebruik van technische oplossingen toenemen, zonder inzet van microben. “Omgekeerde osmose met membraanfiltratie, bijvoorbeeld. Daarbij wordt onder hele hoge druk het vervuilde water door een membraan geperst. Het kost veel stroom. En de verontreinigingen blijven achter, je breekt ze niet af. Ik zie veel liever dat we microben nog meer inzetten om zo veel mogelijk vervuilende stoffen helemaal af te breken.”