Ga direct naar: Hoofdnavigatie | Inhoud | Zoeken | Servicemenu

Wonderlijke wormpjes

In het waterlab experimenteert biotechnoloog Steef de Valk met tubifex wormen. De draadvormige beestjes kunnen de hoeveelheid rioolslib bij de afvalwaterzuivering met de helft terugbrengen. Hoe het werkt snapt niemand.

Foto's: Sam Rentmeester
Foto's: Sam Rentmeester

Als ir. Steef de Valk de wormen uit hun container haalt, lijkt het wel een propje donker slijm dat hij in zijn handen heeft. "Dat doen ze altijd als ze gestrest zijn", zegt hij. "Dan gaat ze met zijn allen op een kluitje zitten." Temperatuurschok, beweging, oppakken - allemaal dingen waar tubifex wormpjes niet blij mee zijn.

Waar de draadvormige beestjes wel goed tegen kunnen, is chemische vervuiling. Tegenover insecticide of zware metalen geven ze geen krimp. Binnen bepaalde grenzen natuurlijk. Deze wormpjes komen uit rivierslib in Polen omdat onze rivieren te schoon zijn voor tubifex; ze worden dan verdrongen door andere beestjes.

Promovendus De Valk heeft het kluitje wormen in een glazen potje gedaan en roert behoedzaam door het water. "Chemisch zijn ze heel sterk, maar ze hebben een fragiel lichaam." En inderdaad - de wormpjes die vrijkomen uit de kluit zijn hooguit een millimeter dik en een centimeter lang. Ze zijn rood van kleur omdat ze net als wij een soort hemoglobine in het bloed hebben. Zuurstof halen ze uit het water met hun rondzwiepende staartjes terwijl ze aan de andere kant stukjes rioolslib naar binnen werken. Mjammie. Na een paar minuten zijn de wormen weer naar elkaar toe gekropen en vormen ze drie kluwens. “Ik weet ook niet waarom, maar ze vinden het gewoon lekker om bij elkaar te zitten.”

De Valk is niet de enige die zich verwondert over wormen. Charles Darwin ging hem al voor. In het boek dat hij er in 1881 over schreef vroeg hij zich af: ‘Zouden er nog andere dieren zijn die zo'n belangrijke rol gespeeld hebben in de historie van de wereld als deze nederige en georganiseerde schepsels?’

Temperatuurschok, beweging, oppakken - allemaal dingen waar tubifex wormpjes niet blij mee zijn. "Als de wormen gestrest zijn gaan ze met zijn allen op een kluitje zitten", aldus ir. Steef de Valk.
Temperatuurschok, beweging, oppakken - allemaal dingen waar tubifex wormpjes niet blij mee zijn. "Als de wormen gestrest zijn gaan ze met zijn allen op een kluitje zitten", aldus ir. Steef de Valk.

Schaalmodel
De rechthoekige glazen bak waar De Valk zijn experimenten in doet is een schaalmodel van een 125 kubieke meter grote tank die tussen 2007 tot 2013 bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie van Wolvega heeft gestaan. TU-alumnus ir. Jelmer Tamis was er als biotechnoloog bij betrokken. In zijn eindrapport uit 2010 voor de Stichting toegepast Onderzoek Waterbeheer (Stowa) meldt hij dat wormen in twee jaar tijd daar 193 ton afvalslib (gemeten als droge stof) van de aangeboden 303 ton hadden afgebroken. Afbraak van het slib is van groot economisch belang – ongeveer de helft van de operationele kosten van een waterzuiveringsbedrijf gaat op aan de afvoer van het slib naar verbrandingsovens.

Tamis vatte de resultaten van de praktijkproef samen: een wormenreactor kan makkelijk aan het zuiveringsproces worden toegevoegd (zie infographic pagina 10/11); de reactor levert een afbraak tussen de 60 en 70 procent. Dankzij betere vergisting en biogasproductie levert het proces meer energie dan het kost. Dat klinkt allemaal heel positief, maar er blijft iets knagen: niemand begrijpt precies hoe de wormen zoveel materiaal kunnen afbreken. En als je het proces niet precies snapt, kun je het ook moeilijk optimaliseren.

Ineenstorting
Onderzoek naar slib door wormen begon meer dan dertig jaar geleden naar aanleiding van een toevallige observatie van een afstudeeronderzoek aan de universiteit Wageningen. Dat begon met vrij zwemmende wormen en later ook met soorten die zich aan een oppervlak hechten, zoals ook tubifex dat doet. Onderzoekers meldden enorme slibafbraak, soms wel 75 procent, maar de stabiliteit van de populatie bleek steeds een probleem. Sinds tien jaar vindt veel onderzoek plaats in China onder leiding van professor Yuang-song Wei (Research Center for Eco-Environmental Science) die de techniek in 2001/2002 heeft geleerd tijdens zijn werk als postdoc bij TNO.

Ook in Wolvega heeft men in het begin geworsteld met de wormenpopulaties. De kolonie (Aulophorus) groeide de eerste weken van 2007 hard en voorspoedig, waarna de populatie in week zeven in elkaar stortte. Ook werd Aulophorus door een andere wormensoort (Lumbriculus) verdrongen.

Het duurde even tot men doorhad hoe de populatie van wormen gemanaged moest worden om de cyclus van groei en ineenstorting om te buigen naar een stabiele populatie. De populatie dient daarvoor beheerd te worden qua dichtheid, leeftijd en wormen/slibverhouding. Om het moeilijker te maken: ook plotselinge veranderingen van temperatuur, voeding en stroming kan de wormen van slag brengen.

Uiteindelijk slaagde men erin bij de waterzuivering van het Wetterskip (waterschap) een stabiele wormenreactor te bedrijven die tot 2013 in gebruik is geweest. De slibafbraak in 2007 was 66 procent, en in 2008 werd 61 procent gehaald. Na 2013 is de reactor afgebroken vanwege uitbreiding van de installaties op het terrein in Wolvega.

Invloed
Terug in het Delftse waterlab, waar Steef de Valk goed bekend is met de Friese reactor – hij liep er stage bij Tamis. De Delftse wormen (tubifex) leven op roosters die aan een kant van de testreactor in het rioolwater hangen. Het ‘voedsel’ krijgt De Valk van de afvalwaterzuiveringsinstallatie Harnaschpolder. Het zwarte water zit in een goed afgesloten jerrycan. De proefreactor heeft een middenscheiding en bestaat uit twee gescheiden helften die identiek zijn, op de aanwezigheid van de wormen na. Zo kan hij precies meten wat de invloed van de wormen is. Want daar waren in Wolvega al vragen over gerezen: waren de wormen verantwoordelijk voor de onverklaarbare afbraak, waren het de bacteriën in hun darmen of was het een enzym dat één van de partijen aanmaakte? De Valk: “We weten dat wormen de afbraak versnellen en dat ze tijdens de vergisting de productie van biogas verhogen doordat ze zelf uiteenvallen in de vergister. Maar wat is de verklaring in termen van enzymen? Als we dat weten, kunnen we het enzym maken met een gemodificeerde bacterie. Als je dat enzym toevoegt tijdens de vergisting ben je ook klaar.”

Het is nog onduidelijk wie het afbraakenzym produceert. Dat kan de worm zijn, maar misschien zijn het ook bacteriën in het darmstelsel van de worm die het produceren. Bovendien gaat het misschien wel om een hele reeks van enzymen. “Het onderzoek is een puzzel”, stelt De Valk, die de komende tijd meer duidelijkheid wil krijgen over welke bacteriën in het spel zijn door genetische tests uit te voeren. Door RNA-fragmenten uit het afvalwater te vergelijken met een database hoopt hij te achterhalen welke bacteriën kenmerkend zijn voor de wormenreactor.

Katalysator
“Dat klinkt wanhopig”, vindt Jelmer Tamis, die nu zelf ook als promovendus aan de TU verbonden is en de laatste hand legt aan zijn proefschrift over bioplastics. “Ik zie daar helemaal niks in. Vergelijk gewoon het verschil met en zonder wormen en je ziet dat de afbraak met wormen tien keer zo snel gaat. Wormen zijn katalysator voor de afbraak. Al is het mechanisme dan niet bekend, er is wel wat aan de hand. Als je wat zinnigs wilt doen, moet je een grote reactor bouwen. Als je fundamenteel onderzoek wilt doen, kun je uitzoeken hoe het werkt. Ik ben zelf meer van de toepassing.”

In zijn verslag voor Stowa staat een nieuw ontwerp van een fullscale wormenreactor (inhoud zeshonderd kubieke meter) die als een ring om een bezinkingstank ligt. De investering voor de installatie werd geraamd op 700 duizend euro. Daarnaast moest er een vergister komen. Voor het Wetterskip was dat een brug te ver, zegt voorlichter Michiel Zijlstra desgevraagd. “Het was goedbeschouwd nog een experiment. Als bedrijven er in mee hadden willen investeren, dan hadden we het overwogen. Daar zijn we niet uitgekomen, en als besteding van publiek geld vonden we het te fors.”

Tamis vindt het nog steeds jammer dat het zo gelopen is. “We zijn gewoon te knijperig in Nederland. We rekenden voor dat de investering zich in drie jaar terugverdient door besparingen op de slibafvoer en energieproductie. De Chinezen hoeven daar niet lang over te denken. Die lopen er straks mee weg.” 


23 februari 2015 00.17

Een eiland van eilandjes

Een eiland van eilandjes Na negen weken theorie over een duurzaam Texel reisden 25 TU-studenten af naar het Waddeneiland voor een reality check. Die kregen ze van de eilanders.
09 februari 2015 00.59

Toppers op de TU

Toppers op de TU Studenten die zeer goed presteren, kunnen aan de TU cum laude afstuderen, bij een dreamteam gaan, een tweede bachelor volgen of kiezen voor het Honours Programme Delft. In dit aanvullende studieprogramma kunnen ze extra vakken volgen en ...

09 februari 2015 00.28

Barsten in de brug

Barsten in de brug Ze zuchten en kraken onder de onophoudelijke stroom vrachtauto’s. Talloze stalen bruggen in Nederland moeten in sneltreinvaart verstevigd worden. Dr. Henk Kolstein onderzoekt hoe.
26 januari 2015 00.45

‘Erheen gaan heeft nut als je weet wat je er wilt halen’

De Delftse Bedrijvendagen, die in februari voor de twintigste keer plaatsvinden, trekken ieder jaar massa’s bedrijven die talentvolle studenten aan zich willen binden voordat zij daadwerkelijk op zoek gaan naar een vacature. Hoe ...

26 januari 2015 00.34

Delftse ideeënfabriek

Delftse ideeënfabriek Delft houdt van Het Collectief. Tijdens het ondernemersevenement De Kracht van Delft was het de favoriet van het publiek. Wie zijn deze succesvolle jonge honden? En waarom beginnen ze een café?
26 januari 2015 00.21

Eerste hulp op internet

Eerste hulp op internet Op zoek naar een TU-medewerker? Iets weten over open dagen? Informatie nodig over toelatingseisen? Via social media heb je je vraag zo gesteld. De TU heeft er een speciaal team voor: Webcare.

  Meer