Behandelingspotentieel van vloeibaar digestaat met vijf groene microalgen in niet-axene culturen

Afval omzetten in een hulpbron

Anaërobe vergistingsinstallaties zetten voedsel- en landbouwafval om in biogas, een hernieuwbare brandstof. Maar ze laten ook een waterige reststroom achter, vloeibaar digestaat genoemd, vol met stikstof en fosfor. Als dit bijproduct niet goed wordt behandeld, kan het rivieren en bodems vervuilen. Deze studie onderzoekt of in de natuur voorkomende groene microalgen, samen groeiend met bacteriën, dit lastige vloeistof kunnen reinigen en tegelijk de voedingsstoffen kunnen omzetten in bruikbare biomassa.

Waarom de reststromen een probleem zijn

Naarmate de biogasproductie wereldwijd toeneemt, groeit ook het volume digestaat. Het vloeibare deel, dat het grootste deel van het volume uitmaakt, is rijk aan plantaardige voedingsstoffen maar ook aan organische resten en soms zware metalen en ziekteverwekkers. Verspreiding op landbouwgrond kan als meststof nuttig zijn, maar te veel leidt tot watervervuiling en overbelasting van de bodem. Conventionele behandelingsmethoden zijn vaak kostbaar en niet erg efficiënt, vooral voor kleine of zelfstandige vergistingsinstallaties. Een elegantere oplossing is het gebruik van het vloeibare digestaat als groeimedium voor microalgen, die voedingsstoffen kunnen vastleggen, het water kunnen zuiveren en biomassa kunnen produceren voor producten zoals diervoeder of biobrandstoffen.

Wild levende microalgen op de proef gesteld

De onderzoekers verzamelden vloeibaar digestaat van een pilotinstallatie die groenteafval zoals maïs, erwten en bonen verwerkt. Ze verdundden het slechts vijf keer met water en steriliseren het niet, om bewust dicht bij reële omstandigheden te blijven. Vijf stammen van groene microalgen, geïsoleerd uit natuurlijke waterlichamen in plaats van uit cultuurcollecties, werden gedurende vier maanden gekweekt in kleine verlichte reactoren. Deze culturen waren “niet-axeen”, wat betekent dat de algen samenleefden met hun van nature bijbehorende bacteriën. Het team monitorde belangrijke verontreinigingsindicatoren—vormen van stikstof, fosfaat en organische stof—alsook algengroei en verschuivingen in de bacteriegemeenschap.

Hoe pH-beheersing het verschil maakte

Het experiment kende twee hoofdfasen. In de eerste 60-dagenfase werd het digestaat aan de reactoren gevoed zonder de zuurgraad (pH) te regelen. De microalgen groeiden aanvankelijk, maar doordat de gemengde gemeenschap kooldioxide vrijgaf en stikstof transformeerde, daalde de pH geleidelijk naar licht zure waarden. Deze groeivertraging beperkte de mate van verontreinigingsverwijdering: de totale stikstof daalde grofweg met 55–70%, en de fosfaatverwijdering bleef onder ongeveer 50%. In de tweede 60-dagenfase verhoogde en hield het team de pH zorgvuldig boven neutraal met kleine toevoegingen natriumhydroxide. Onder deze meer alkalische omstandigheden floreerden de algen, steeg het chlorofylgehalte en verwijderden de reactoren aanzienlijk meer stikstof en fosfaat, hoewel de verwijdering van sommige organische verbindingen minder effectief werd.

Algen, bacteriën en de kunst van het evenwicht

Van de vijf onderzochte soorten sprongen culturen die gedomineerd werden door Desmodesmus communis eruit. Zij verwijderden bijna 90% van de totale stikstof en meer dan 90% van het fosfaat in de pH-gecontroleerde fase, hoewel deze alga niet het hoogste cel­aantal bereikte. Het voordeel lijkt samen te hangen met zijn grotere, meercellige structuren en met de wijze waarop hij met partnerbacteriën omgaat. Genetische analyse toonde aan dat bij een opwaartse pH-aanpassing de balans van bacteriegroepen verschoof: sommige namen af, terwijl andere die gedijen in alkalische, nutriëntrijke omgevingen vaker werden. Bepaalde bacteriën leken gespecialiseerd in de afbraak van complexe organische stof, terwijl andere hielpen bij het verwijderen van stikstof en fosfor of deze voedingsstoffen toegankelijker maakten voor algen. De algehele prestatie kwam voort uit deze gemengde, coöperatieve gemeenschap in plaats van alleen de algen.

Van vervuilde lozing naar schonere kringlopen

Kort gezegd laat de studie zien dat het laten ‘doen’ van het algen–bacteriemengsel op zichzelf niet voldoende is: zorgvuldige pH-beheersing is cruciaal om hun volledige reinigingskracht vrij te maken. Onder de juiste omstandigheden kunnen wilde groene microalgen, samen met bacteriën, het grootste deel van overtollige stikstof en fosfor uit vloeibaar digestaat verwijderen met alleen een bescheiden verdunning en zonder sterilisatie. Dit maakt het behandelde vloeistof veiliger voor hergebruik in vergistingsinstallaties of mogelijke terugkeer naar het milieu, terwijl de resulterende algbiomassa een secundair product kan worden. Dergelijke systemen kunnen helpen nutriëntenkringlopen te sluiten, afval te verminderen en biogasproductie duurzamer te maken.

Bronvermelding: Sobolewska, E., Borowski, S. & Nowicka-Krawczyk, P. Liquid digestate treatment potential of five green microalgae in non-axenic cultures. Sci Rep 16, 14589 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45636-5

Trefwoorden: microalgen, anaerob digestaat, nutriëntenverwijdering, biogas, rioolwaterzuivering