Rietvelden nu ook met BES?

Aan Universiteit Gent werken onder meer buitenlandse onderzoekers. Een van hen onderzoekt hoe bio-elektrochemische systemen helofytenfilters, beter bekend als rietvelden, naar een hoger niveau kunnen tillen.

Oostenrijker Marco Hartl werkt, in kader van project SuPER-W (1), aan een doctoraat met titel ‘Optimale ontwerp- en werkingscriteria van helofytenfilters met bio-elektrochemische systemen, voor de behandeling van afvalwater’. Hij begon daarmee in oktober 2016. Het einde is gepland eind 2019. In het kader van zijn doctoraat werkte hij zes maanden aan Universiteit Gent.

Helofyten en meer

Helofytenfilters zijn waterzuiveringssystemen die zijn begroeid met helofyten: planten die met hun wortels onder water, in de bodem groeien. Het gaat meestal over riet, maar ook andere planten, zoals gele lis, kunnen deel uitmaken van het systeem.

Bio-elektriciteit

Minder bekend dan helofytenfilters zijn bio-elektrochemische systemen, kortweg BES. Marco Hartl: “BES zijn systemen die micro-organismen gebruiken als katalysator om de chemische energie die is opgeslagen in organische substraten, bijvoorbeeld deze in afvalwater, om te zetten in elektriciteit, waterstof en andere stoffen. Ik vind het fascinerend te zien hoe sommige micro-organismen in staat zijn elektronen buiten hun cellen te brengen, dat we dit kunnen waarnemen en daarmee een elektrische stroom kunnen creëren.”

Er zijn intussen verschillende BES-types, stelt hij. “ik werk met twee ervan. Een eerste is de microbiële brandstofcel. De afkorting daarvan is MFC, van Microbial Fuel Cell. In zo’n brandstofcel bevinden zich micro-organismen die ervoor zorgen dat stroom geproduceerd wordt door de oxidatie van organische verbindingen. De hoeveelheden elektriciteit die je zo krijgt, zijn wel nog klein. Je kan er hoogstens enkele ledlampjes mee doen branden. Een ander type waarmee ik werk, is een bijzonder type MFC: de microbiële elektrolysecel, kortweg MEC. Bijzonder aan een MEC is dat we daar een externe stroombron toevoegen. Die verandert de thermodynamica, zodat chemische reacties plaatsvinden die anders moeilijk tot onmogelijk zouden zijn.”

“Er zijn al bedrijven actief met combinaties van helofytenfilters en BES.”

Combinatie

Marco Hartl onderzoekt de implementatie van BES in helofytenfilters. “Een belangrijk nadeel van helofytenfilters is dat ze een relatief groot oppervlak nodig hebben”, klinkt het. “Maar als je er MEC’s in implementeert, en je zet daar een relatief kleine hoeveelheid elektriciteit op, bijvoorbeeld afkomstig van een klein fotovoltaïsch paneeltje, kan je de reacties binnen de helofytenfilters sturen naar een hoger zuiveringsrendement. Dat kan leiden naar een kleinere oppervlakte. Het zou ook kunnen blijken dat die combinatie extra mogelijkheden oplevert om zware metalen te verwijderen. Tevens hopen we op die manier voedingsstoffen zoals fosfor, energie en water terug te winnen.”

“Misschien”, mijmert Marco Hartl, “kunnen we BES-systemen ook gebruiken als biosensor om het gehalte aan organisch materiaal en andere biologisch actieve verbindingen in de helofytenfilter te controleren. Ter plaatse, online en zonder gebruik van chemicaliën.”

Vraag is dan wanneer zo’n systeem marktrijp zou kunnen worden. Marco Hartl: “Er zijn al bedrijven actief met combinaties van helofytenfilters en BES. Ik denk hierbij aan bedrijven zoals iMETland of elektroland.”

(1) SuPER-W (www.superw.ugent.be) is een Europees gezamenlijk doctoraatsproject gefinancierd door het Europese Marie Skłodowska-Curie actions (MSCA) programma.

Door Koen Vandepopuliere

www.ugent.be