Bacteriemengsels zijn goed te temmen

Afgelopen vrijdag hield Van Loosdrecht zijn intreerede.

Werken met open mengculturen werd lang als onwetenschappelijk gezien. De nieuwe hoogleraar milieubiotechnologie Mark van Loosdrecht laat tijdens zijn intreerede enkele citaten zien waaruit dat blijkt. De citaten komen uit de periode van 1880 tot 1990, de periode waarin Delftse microbiologen school maakten met het isoleren van allerlei bacteriën via reinculturen.

In een reincultuur groeit slechts één bacterie, alle anderen worden buiten de deur gehouden. In open mengcultures gebeurt dat niet. Wel worden de groeiomstandigheden zo aangepast dat slechts één bacteriegroep er goed in groeit. Die groep vermeerdert zich zo snel dat hij alle andere aanwezige micro-organismen verdringt.

De meeste biotechnologen werken ook nu nog onder steriele omstandigheden. Ze zetten in hun bioreactoren steeds slechts één bacterie aan het werk en zorgen ervoor dat er geen andere micro-organismen bij kunnen komen.

Volgens Van Loosdrecht bestaan er veel bacteriën die tot op heden niet in reinculturen te kweken zijn en wel in bijvoorbeeld een afvalwaterzuiveringsinstallatie. Deze bacteriën groeien juist goed onder sterk wisselende omstandigheden, zoals grote variaties in de hoeveelheid aanwezige voedingsstoffen en zuurstof.

Milieubiotechnologen ontkomen er niet aan om met mengsels te werken omdat er altijd bacteriën zitten in het afvalwater dat ze willen zuiveren. Milieubiotechnologen moeten daarom zorgen dat het mengsel bacteriën dat voor hen aan het werk is zich goed voelt in de bioreactor en niet in te groten getale met het afvalwater mee de reactor uitspoelt.

,,Als we de omstandigheden voor één type omzetting optimaliseren, levert dat een ophopingscultuur van verschillende soorten bacteriën met min of meer dezelfde fysiologie. Zo’n groep bacteriën beschouwen we als één virtueel organisme waarvoor we nagaan hoe de omzettingen precies verlopen en hoe die zijn te optimaliseren”, aldus Van Loosdrecht.

In hun laboratorium leggen de Delftse milieubiotechnologen daarom in kleine bioreactoren omstandigheden aan die ook in een afvalwaterzuiveringsinstallatie voorkomen. Ze laten echter geen afvalwater door de reactor stromen, maar een bekend mengsel van voedingsstoffen waarvan de concentraties wel in de tijd variëren, net zoals in een zuiveringsinstallatie.

Richtlijnen

Eén groep bacteriën die zich niet makkelijk in een reincultuur laat kweken zijn de bacteriën die bij afvalwaterzuivering zorgen voor biologische fosfaatreiniging. Onderzoekers hebben bijna twintig jaar lang onderzoek gedaan naar de ‘verkeerde’ fosfaatverwijderaar, een bacterie die wel in reincultuur te kweken was, vertelt VanLoosdrecht. In 1999 bleek dat er andere type bacteriën in biologische afvalwaterzuivering aan het werk zijn dan de meeste microbiologische onderzoekers tot dan toe dachten.

De lange onduidelijkheid over welke fosfaatverwijderende bacteriën aan het werk zijn bij afvalwaterzuivering en hoe ze dat precies doen, heeft er voor gezorgd dat het proces in de praktijk zeer traag werd ingevoerd. ,,Als wetenschappers twijfelen aan hoe een proces precies werkt, wagen mensen uit de praktijk zich er vaak niet aan.”

Uiteindelijk moeten praktijkmensen precies weten onder welke condities een mengsel van bacteriën goede prestaties levert. ,,Als dat duidelijk is hoeven ze niet bang te zijn dat de organismen niet doen wat zij willen en durven ze sneller de overstap te maken van chemische naar biologische zuivering”, stelt Van Loosdrecht. ,,Wij willen hen laten zien dat je met mengcultures van bacteriën ook een stabiel proces kan ontwikkelen. En daarvoor moet je operators van een zuiveringsinstallatie hele duidelijke richtlijnen kunnen geven.

Prof.dr.ir. Mark van Loosdrecht probeert mengsels van verschillende bacteriën te temmen. Mengsels zijn volgens hem prima te gebruiken bij het ontwerp van een stabiel proces. Afgelopen vrijdag hield Van Loosdrecht zijn intreerede.

Werken met open mengculturen werd lang als onwetenschappelijk gezien. De nieuwe hoogleraar milieubiotechnologie Mark van Loosdrecht laat tijdens zijn intreerede enkele citaten zien waaruit dat blijkt. De citaten komen uit de periode van 1880 tot 1990, de periode waarin Delftse microbiologen school maakten met het isoleren van allerlei bacteriën via reinculturen.

In een reincultuur groeit slechts één bacterie, alle anderen worden buiten de deur gehouden. In open mengcultures gebeurt dat niet. Wel worden de groeiomstandigheden zo aangepast dat slechts één bacteriegroep er goed in groeit. Die groep vermeerdert zich zo snel dat hij alle andere aanwezige micro-organismen verdringt.

De meeste biotechnologen werken ook nu nog onder steriele omstandigheden. Ze zetten in hun bioreactoren steeds slechts één bacterie aan het werk en zorgen ervoor dat er geen andere micro-organismen bij kunnen komen.

Volgens Van Loosdrecht bestaan er veel bacteriën die tot op heden niet in reinculturen te kweken zijn en wel in bijvoorbeeld een afvalwaterzuiveringsinstallatie. Deze bacteriën groeien juist goed onder sterk wisselende omstandigheden, zoals grote variaties in de hoeveelheid aanwezige voedingsstoffen en zuurstof.

Milieubiotechnologen ontkomen er niet aan om met mengsels te werken omdat er altijd bacteriën zitten in het afvalwater dat ze willen zuiveren. Milieubiotechnologen moeten daarom zorgen dat het mengsel bacteriën dat voor hen aan het werk is zich goed voelt in de bioreactor en niet in te groten getale met het afvalwater mee de reactor uitspoelt.

,,Als we de omstandigheden voor één type omzetting optimaliseren, levert dat een ophopingscultuur van verschillende soorten bacteriën met min of meer dezelfde fysiologie. Zo’n groep bacteriën beschouwen we als één virtueel organisme waarvoor we nagaan hoe de omzettingen precies verlopen en hoe die zijn te optimaliseren”, aldus Van Loosdrecht.

In hun laboratorium leggen de Delftse milieubiotechnologen daarom in kleine bioreactoren omstandigheden aan die ook in een afvalwaterzuiveringsinstallatie voorkomen. Ze laten echter geen afvalwater door de reactor stromen, maar een bekend mengsel van voedingsstoffen waarvan de concentraties wel in de tijd variëren, net zoals in een zuiveringsinstallatie.

Richtlijnen

Eén groep bacteriën die zich niet makkelijk in een reincultuur laat kweken zijn de bacteriën die bij afvalwaterzuivering zorgen voor biologische fosfaatreiniging. Onderzoekers hebben bijna twintig jaar lang onderzoek gedaan naar de ‘verkeerde’ fosfaatverwijderaar, een bacterie die wel in reincultuur te kweken was, vertelt VanLoosdrecht. In 1999 bleek dat er andere type bacteriën in biologische afvalwaterzuivering aan het werk zijn dan de meeste microbiologische onderzoekers tot dan toe dachten.

De lange onduidelijkheid over welke fosfaatverwijderende bacteriën aan het werk zijn bij afvalwaterzuivering en hoe ze dat precies doen, heeft er voor gezorgd dat het proces in de praktijk zeer traag werd ingevoerd. ,,Als wetenschappers twijfelen aan hoe een proces precies werkt, wagen mensen uit de praktijk zich er vaak niet aan.”

Uiteindelijk moeten praktijkmensen precies weten onder welke condities een mengsel van bacteriën goede prestaties levert. ,,Als dat duidelijk is hoeven ze niet bang te zijn dat de organismen niet doen wat zij willen en durven ze sneller de overstap te maken van chemische naar biologische zuivering”, stelt Van Loosdrecht. ,,Wij willen hen laten zien dat je met mengcultures van bacteriën ook een stabiel proces kan ontwikkelen. En daarvoor moet je operators van een zuiveringsinstallatie hele duidelijke richtlijnen kunnen geven.