Microalgen en afvalwater

Erwin Swinnen

Microalgen, een bonte verzameling van microscopisch kleine organismen, vormen de basis van de voedselketen in alle watermilieus1.  Zowel in zoute omgevingen als zeeën en oceanen, als in zoete waterslopen zoals meren, rivieren en beekjes. Net als planten, doen microalgen aan fotosynthese, en er wordt geschat dat alle microalgen tezamen meer dan de helft van de wereldwijde zuurstof produceert, een feit wat vaak vergeten wordt. Hoewel ze in alle watermassa’s aanwezig zijn, zal je ze in de regel niet kunnen zien met het blote oog, omdat ze nu eenmaal zo klein zijn. Een belangrijke uitzondering hierop is wanneer waterlopen vervuild worden met allerlei soorten van afvalwaters, afkomstig van huishoudens, industrie of de landbouw. Dit komt omdat de meeste van deze afvalstromen rijk zijn aan voedingsstoffen voor de algen, voornamelijk stikstof en fosfaat. Deze voedingsstoffen zullen zorgen voor een tijdelijke explosie van algengroei, met als resultaat het bekende zicht van een meestal groene smurrie die op en in het wateroppervlak te zien is. Dit fenomeen wordt ook wel eutrofiëring genoemd en heeft vaak een nefast gevolg voor de ecologie van het watermilieu. Daarom is het zo belangrijk dat afvalwaters worden gezuiverd vooraleer deze terug in de natuur terecht komen.

foto Floris Schoeters

De huidige (grootschalige) waterzuiveringsinstallaties maken vaak gebruik van een biologisch compartiment, bestaande uit bacteriële gemeenschappen (het zgn. “slib”) die als voornaamste doel hebben om de voedingsstoffen fosfaat en stikstof te verwijderen 2. Door deze werking zal de bacteriële populatie in het slib ook aangroeien. Een deel van dit slib kan hergebruikt worden, maar de overschot wordt op dit moment vnl. verbrand, omdat het slib geen economische waarde heeft. Wat als we nu eens microalgen zouden gebruiken voor de recuperatie van de voedingsstoffen uit afvalwaters? Met andere woorden, wat als we een soort “gecontroleerde eutrofiëring” zouden uitvoeren in een afgesloten installatie, waarbij we speciaal geselecteerde algensoorten gebruiken om het bulk van de voedingsstoffen uit afvalwaters te verwijderen? Onderzoek toont immers aan verschillende soorten algen goed gedijen in afvalwaters, waarbij ze de hoeveelheden voedingsstoffen in het afvalwater drastisch kunnen verlagen3. Op deze manier zouden we naast een zuivering van het water een algenbiomassa kweken, die in tegenstelling tot het klassieke slib wel economische toepassingen kan bieden. Inderdaad, huidige toepassingen van microalgen zijn legio, en gaan van het gebruik van de algen in de (dier)voeding4,5, als organische meststof of biostimulant in de landbouw6, tot als bron voor de extractie van hoogwaardige componenten zoals omegavetzuurrijke oliën, pigmenten en/of antioxidanten7–9. Hoewel reeds is aangetoond dat de cultivatie van microalgen op afvalwaters technisch mogelijk is, wordt dit nog niet grootschalig toegepast, al zeker niet in Vlaanderen. Verder onderzoek is hierbij nodig om de factoren te identificeren die een economische rendabiliteit kunnen verzekeren. Naast technische factoren, zoals bv. het type reactor en de benodigde energie voor de kweek van de alg, is het ook heel belangrijk de potentiële afzetmarkten geïdentificeerd zijn. Hier komt ook een belangrijk stuk regelgeving aan te pas10. Immers, algen gekweekt op bepaalde afvalstromen zijn op dit moment niet toegelaten in alle toepassingen, denk zeker maar aan de voeding. Naast onderzoek zal dus ook de politiek moeten volgen om een gepast wettelijk kader te scheppen dat zal toelaten om het enorme potentieel van microalgen in een circulaire bio-economie ten volle te kunnen benutten.

 

  1. Thoré, E.S.J., Muylaert, K., Bertram, M.G., and Brodin, T. (2023). Microalgae. Curr. Biol. 33, R91–R95. 10.1016/J.CUB.2022.12.032.
  2. Aquafin Waterzuivering. https://www.aquafin.be/nl-be/particulieren/waterzuivering.
  3. Thoré, E.S.J., Schoeters, F., De Cuyper, A., Vleugels, R., Noyens, I., Bleyen, P., and Van Miert, S. (2021). Waste Is the New Wealth – Recovering Resources From Poultry Wastewater for Multifunctional Microalgae Feedstock. Front. Environ. Sci. 9, 679917. 10.3389/FENVS.2021.679917.
  4. Mendes, M.C., Navalho, S., Ferreira, A., Paulino, C., Figueiredo, D., Silva, D., Gao, F., Gama, F., Bombo, G., Jacinto, R., et al. (2022). Algae as Food in Europe: An Overview of Species Diversity and Their Application†. Foods 11, 1871. 10.3390/FOODS11131871/S1.
  5. Camacho, F., Macedo, A., and Malcata, F. (2019). Potential Industrial Applications and Commercialization of Microalgae in the Functional Food and Feed Industries: A Short Review. Mar. Drugs 2019, Vol. 17, Page 312 17, 312. 10.3390/MD17060312.
  6. Bello, A.S., Saadaoui, I., and Ben-Hamadou, R. (2021). “Beyond the Source of Bioenergy”: Microalgae in Modern Agriculture as a Biostimulant, Biofertilizer, and Anti-Abiotic Stress. Agronomy 11, 1610. 10.3390/AGRONOMY11081610.
  7. Corrêa, P.S., Júnior, W.G.M., Martins, A.A., Caetano, N.S., and Mata, T.M. (2020). Microalgae Biomolecules: Extraction, Separation and Purification Methods. Process. 2021, Vol. 9, Page 10 9, 10. 10.3390/PR9010010.
  8. Rammuni, M.N., Ariyadasa, T.U., Nimarshana, P.H.V., and Attalage, R.A. (2019). Comparative assessment on the extraction of carotenoids from microalgal sources: Astaxanthin from H. pluvialis and β-carotene from D. salina. Food Chem. 277, 128–134. 10.1016/J.FOODCHEM.2018.10.066.
  9. Al hattab, M., and Ghaly, A. (2015). Microalgae Oil Extraction Pre-treatment Methods:Critical Review and Comparative Analysis. J. Fundam. Renew. Energy Appl. 5, 1000172. 10.4172/2090-4541.1000172.
  10. ESSP (2021). Algae and the Circular Economy: Regulatory Challenges. May 2021 n°140, 1–20. https://phosphorusplatform.eu/images/scope/ScopeNewsletter140.pdf.