Water-link en UAntwerpen lanceren ambitieuze leerstoel

Water-link en Universiteit Antwerpen bundelen hun krachten in een leerstoel die focust op nieuwe vormen van vervuiling. Voor het onderzoek wordt een uniek analysetoestel gebruikt dat moet leiden tot een uiterst nauwkeurige screening van water. Beide partijen willen uiteindelijk komen tot een voorspellend systeem dat aankomende vervuiling in oppervlaktewater snel opspoort en waar mogelijk zuivert. In uitzonderlijke gevallen van overmacht kunnen via het systeem ook overheden en burgers geïnformeerd worden.

Aan de Antwerpse universiteit, UAntwerpen, wordt een leerstoel ingesteld die wordt gesponsord door water-link. Jan Cools, projectcoördinator bij Universiteit Antwerpen: “De structurele samenwerking van een privépartner met een bedrijf, in dit geval water-link, noemen we een leerstoel. De focus van de water-link leerstoel ligt bij onderzoek. Om dat uit te voeren, is er een doctoraatsstudente aangesteld: Elena Borregan, afkomstig uit Spanje. Ze wordt begeleid door een groep experten. Die zijn actief in verschillende disciplines. Sommigen ervan werken bij UAntwerpen, sommigen bij water-link, nog anderen bij beide.”

Nieuwe polluenten

De leerstoel richt zich vooral op nieuwe vormen van vervuiling, en dan vooral organische micropolluenten. Cools: “Het is een groep polluenten die persistent, bio-accumulatief en toxisch zijn bij lage concentraties. Tot nu zijn er in Europa 100.000 chemische stoffen geregistreerd die micropolluenten in water kunnen te zijn. Het gaat onder andere over weekmakers -uit de plastiekindustrie-, pesticiden -uit landbouw en tuinbouw-, resten van medicijnen -pil, antibiotica, onstekingsremmers,...-, en cosmetica. Moderne zuiveringstechnieken zoals actieve koolfilters, UV -iltratie, ozonatie en omgekeerde osmose verwijderen het merendeel ervan. Maar zelfs na zo’n behandeling kan een kleine fractie van de micropolluenten nog steeds in het water aanwezig blijken. Op dit moment wordt vermoed dat ze weinig risico opleveren voor de mens. Het onderzoek op de leerstoel gaat de kwestie wel verder uitklaren: ze onderzoekt welke micropolluenten in het Vlaamse oppervlaktewater zitten en wat er vervolgens van overblijft na de zuivering tot drinkwater.”

Vier terreinen

Het onderzoek binnen de leerstoel situeert zich op vier terreinen: chemische analysetechnieken, risicobeoordeling, sociologie en milieu-economie. Cools: “De chemische analysetechnieken gaan over het volgende. In de leerstoel ontwikkelen de partners een methode om oppervlaktewater snel chemisch te screenen op vele mogelijk vervuilende molecules tegelijkertijd. De screening is een methode om kwalitatief te weten welke moleculen aanwezig zijn in het geanalyseerde water. Voor de screening wordt gebruik gemaakt van een uniek toestel waarin twee analysetechnieken zijn geïntegreerd.”

Dan is er nog de risico-beoordeling. “Zodra micropolluenten gevonden zijn, is het van belang in te schatten wat het risico is voor de mens”, gaat de projectcoördinator verder. “Waar mogelijk, wordt zo’n risico ingeschat op basis van bestaande toxicologische testen. Maar voor de meeste micro-polluenten is nog onvoldoende onderzoek gedaan naar toxiciteit, en bestaan er ook geen normen voor. Om overheid en drinkwaterbedrijven toe te laten toch het risico in te schatten, wordt binnen de leerstoel een methode ontwikkeld om op basis van kennisregels en expert judgment het risico in te schatten voor nog onvoldoende onderzochte micro-polluenten,.

Wat het sociologische luik betreft, verduidelijkt Cools dat “communicatie over risico’s en onzekerheden van drinkwaterkwaliteit een gevoelig thema is. Langs de ene kant wil je geen paniek zaaien en een foute indruk wekken. Langs de andere kant wil je toch de bevolking informeren. We zoeken uit hoe best wordt gecommuniceerd, en in welke gevallen. Ook zoeken we uit wat de mogelijkheden zijn voor getrapte communicatie naar verschillende doelgroepen. Zo kan bijvoorbeeld een andere boodschap worden verstuurd naar de drinkwateroperatoren en overheden dan naar de bredere bevolking.”

Tenslotte is er de milieu-economie, een klein onderdeel van het onderzoek. Het houdt vooral verband met het inschatten van de kosten, gekoppeld aan het nemen van acties wanneer een risicovolle verontreiniging met micro-polluenten wordt vastgesteld.

Uniek instrumentarium

Een activiteit binnen de leerstoel is dus die van de chemische analysetechnieken, waar een uniek toestel wordt ingezet waarin twee analysetechnieken zijn geïntegreerd. In combinatie met de specifieke kennis bij water-link en de universiteit moet dat leiden tot een uiterst nauwkeurige screening van drinkwater. “In dat toestel zijn twee analysetechnieken geïntegreerd: een massaspectrometer, kortweg MS, en een chromatograaf, afgekort GC”, verduidelijkt Cools. “De MS is een hoge resolutie ‘time of flight’ massaspectrometer, wat wordt afgekort als TOF MS. De TOF MS identificeert moleculen op basis van de verblijftijd -of ‘vliegtijd’- die nodig is om de detector te bereiken. TOF MS laat toe om het hele spectrum van stoffen in een monster in één keer te analyseren. Dat is een groot voordeel in vergelijking met andere massaspectrometers die een groot aantal metingen achter mekaar moeten doen om het hele massaspectrum te bepalen. Door het gebruik van hoge resolutie MS kan het aantal mogelijke kandidaten voor onbekende stoffen sterk worden gereduceerd, en kunnen we zekerder zijn omtrent de identiteit van een stof.”

Er zijn evenwel moleculen die eenzelfde verblijftijd hebben in de TOF-MS, en daardoor met de MS niet makkelijk te onderscheiden zijn. Cools: “Daarom is in het toestel de TOF-MS gekoppeld aan een gaschromatograaf, een GC dus. Maar we gebruiken niet om het even welke GC. We gebruiken namelijk een tweedimensionale GC: een GCxGC. Die analysetechniek, gecombineerd met TOF MS, levert een ongeziene nauwkeurigheid op. Die nauwkeurigheid is vereist om het brede gamma aan micropolluenten in extreem lage concentraties op te meten. De GCxGC TOF MS is uniek in Vlaanderen voor drinkwateranalyses, en misschien zelfs in Europa.”

Deze oplossing is dus zeer performant. Toch wordt nog een ander toestel ingezet, waarin een vloeistofchromatograaf is gekoppeld aan hoge resolutie massaspectrometrie (LC-HR MS). Dat toestel is heel nuttig om zeer goed wateroplosbare polluenten te identificeren, zoals geneesmiddelen en metabolieten van pesticiden.

De kennis van de apparaten ligt bij water-link; aan UAntwerpen wordt de methode uitgewerkt om de resultaten te interpreteren tot een risico. Ook de expertise rond risico-communicatie en milieu-economie bevindt zich bij UAntwerpen.

Screeningmethode

Het unieke toestel zal toelaten om oppervlaktewater snel en kwalitatief chemisch te screenen, en dat op vele mogelijk vervuilende moleculen tegelijkertijd. Onder ‘kwalitatief’ verstaat Cools dat het de micropolluenten herkent en weergeeft in welke grootteorde ze voorkomen. Maar, voegt hij eraan toe: “De methodologie laat niet toe om de precieze concentraties te bepalen van elk van de micro-polluenten. Hiervoor zijn aanvullende chemische analysen nodig, waarbij het nodig is dat de vermoede stof in een zuivere vorm gekocht wordt. Bij bekende micropolluenten zorgt de koppeling met een databank voor de onmiddellijke identificatie van een geobserveerde chemische molecule. Maar een nog onbepaald aantal micropolluenten wordt niet herkend door de databank. Welnu, naast het bepalen van bekende micropolluenten in het oppervlaktewater, zal de leerstoel ook onderzoeken welke de voorlopig onbekende micropolluenten zijn. Deze zoektocht naar onbekende micropolluenten is het meest innovatieve deel van de leerstoel.”

De slimme en snelle screeningmethode naar bekende én onbekende micropolluenten die ze met deze leerstoel zullen uitwerken, zal worden toegepast op oppervlaktewater en zuiver drinkwater. Tot nu toe zijn de huidige zuiveringsstechnieken voldoende, maar als uit de analyses zou blijken dat bepaalde, voorlopig nog onbekende, micropolluenten onvoldoende worden verwijderd, kan een extra zuiveringsmodule worden gebouwd; dat is dan wel geen onderdeel is van de leerstoel. Ook zal getracht worden om de bronnen van pollutie te identificeren

En er is meer. Cools: “Doordat de screeningmethode veel sneller analyseresultaten oplevert, is er voldoende tijd om actie te ondernemen als mogelijk risicovolle verontreiniging wordt vastgesteld in het oppervlaktewater. Die actie kan er bijvoorbeeld in bestaan water tijdelijk te weren uit de zuiveringsinstallatie. Of de actie kan impliceren dat actieve koolfilters worden gespoeld voor de vuilvracht toekomt. Welke maatregelen nuttig zijn en onder welke omstandigheden, gaat de leerstoel uitwerken.”

Aanleidingen

Met het onderzoek willen UAntwerpen en water-link een antwoord bieden op enkele nieuwe omstandigheden. Zo stelt Cools vast dat er een toenemend aantal vragen is van, en een toenemende alertheid bij het grote publiek, de pers,… Bijvoorbeeld vragen ze zich af: zitten er hormoonverstoorders in ons water? Worden we onvruchtbaar van het drinken van kraantjeswater? Is het kraantjeswater wel veilig? Worden wij resistent voor antibiotica door de resten die via de riolen in het oppervlaktewater terechtkomen?

Daar komt bovenop, gaat Cools verder, dat een recente verandering in de Europese Drinkwaterrichtlijn een nieuwe monitoringsmethode vereist. Vlaanderen heeft twee jaar de tijd, tot eind 2017, om dat te vertalen naar Vlaamse wetgeving. Een voorlopige versie tot gewijzigd Decreet wordt nu besproken door overheid, drinkwaterbedrijven en het parlement. Meer bepaald gaat het over het volgende. De huidige monitoring, van een vastgelegd aantal parameters, volgens het huidige drinkwaterdecreet wordt in de gewijzigde wetgeving vervangen door een nieuw concept: dat van ‘risico-gebaseerde monitoring’. Volgens dit concept moet het drinkwaterbedrijf, samen met de overheid, alle risico’s beheersen. Om de risico’s goed te kunnen beheersen, moeten ze eerst in kaart worden gebracht. En dat gebeurt met de leerstoel.

De samenwerking tussen UAntwerpen en water-link duurt drie jaar. Daarna zullen beide evalueren of ze met de leerstoel verder gaan.

Door Koen Vandepopuliere

www.water-link.be

www.uantwerpen.be

“We beschikken over een toestel dat een ongeziene nauwkeurigheid oplevert. Het is in Vlaanderen uniek voor drinkwateranalyses, en misschien zelfs in Europa.”

“Doordat de screeningmethode veel sneller analyseresultaten oplevert, is er voldoende tijd om actie te ondernemen als een mogelijk risicovolle verontreiniging wordt vastgesteld.”