Milieuvervuiling: hoe pakken we het aan? Sinds een jaar of twintig is er steeds meer aandacht voor het inzetten van schoonmakende bacteriën op verontreinigde locaties. Wetenschappers proberen overal bacteriën vandaan te plukken die een bijdrage kunnen leveren.

De olieramp in de Golf van Mexico zorgde in 2010 voor een enorme vervuiling van de zee. Met man en macht werd er gewerkt om de olie op te ruimen. En bij zo’n ramp zijn hele kleine hulptroepen van grotere waarde dan je zou denken, bijvoorbeeld op plekken waar opruimschepen niet bij kunnen. In bepaalde delen van de oceanen leven bacteriesoorten die vervuilingen zoals die van de olieramp als voedsel gebruiken. Ze eten langzaam de olie op en zetten dat om in hun eigen biomassa. De hoeveelheid olie in de Golf van Mexico nam flink af door de aanwezigheid van zulke olie-etende bacteriën.

Bacteriën kunnen ook bij andere schoonmaakoperaties van pas komen. Zo kan de bacterie Dehalococcoides ethenogenes organochloorverbindingen in vervuild grondwater afbreken, en zijn er bacteriën die giftige stoffen als bestrijdingsmiddelen opruimen. Maar naast bacteriën blijken ook andere micro-organismen goede schoonmakers. In februari van dit jaar schreven microbioloog Rhee en zijn collega’s van de Universiteit van Dundee in Schotland, in het tijdschrift Current Biology dat er een schimmel is die lood uit de natuur opruimt. Van dit vuil opruimende vermogen van micro-organismen, kan de mens handig gebruik maken bij de aanpak van milieuproblemen.

Bacteriestress

Helaas verlopen de pogingen om micro-organismen aan het werk te zetten bij schoonmaakoperaties niet altijd even soepel. Als de betreffende bacterie niet in een omgeving thuishoort, blijkt hij zijn werk minder goed te doen. In de jaren 90 leekgenetische modificatie, het bewust veranderen van het DNA, dé uitkomst te bieden voor dat probleem, legt Hauke Smidt uit. Smidt is microbioloog aan de Wageningen Universiteit, en hij doet al jaren onderzoek naar het inzetten van bacteriën om vervuilde locaties schoon te maken.

“Destijds was veel onderzoek gericht op het maken van superbacteriën, die allerlei soorten vervuilingen op konden ruimen.” Maar al snel bleek dat genetisch aangepaste bacteriën in het lab een ster konden zijn in het afbreken van vuil, terwijl ze het in de natuur hard lieten afweten. “Zulke labbacteriën zijn helemaal niet aangepast aan het leven in de bodem, en overleven daarom buiten niet. De omstandigheden daar zijn namelijk veel stressvoller dan in het lab. Buiten kunnen er bijvoorbeeld lagere concentraties voedingsstoffen zijn, concurrerende soorten, en droogte”, vertelt Smidt. Om succesvol gebruik te maken van bacteriën bij het opruimen van afval, moeten bacteriën dus niet alleen de afvalstof kunnen afbreken, maar ook kunnen overleven in de betreffende omgeving.

Het werken met genetisch aangepaste micro-organismen heeft nog een nadeel. Smidt legt uit: “Het uitzetten van genetisch aangepaste micro-organismen in het milieu, is bijna niet mogelijk met de regelgeving in ons land. Ons onderzoek richt zich daarom op bacteriën die uit zichzelf, of met een klein beetje hulp, op kunnen ruimen.”

Aangepast aan vuil

Een voorbeeld daarvan zijn de bacteriën die in staat zijn olie af te breken. Zulke bacteriën zijn inzetbaar bij olierampen, maar denk ook eens aan een verouderd tankstation dat tegen de grond gaat. Bij het reinigen van de bodem op die plek, komen olie-afbrekende bacteriën heel goed van pas. Of op plaatsen waar wasserijen stonden; daar kunnen bacteriën die op organochloorverbindingen leven een handje helpen.

Op sommige plekken komen de benodigde bacteriën vanzelf terecht. Dat gebeurt bijvoorbeeld op plaatsen waar de concentratie vervuiling in de loop van de tijd is toegenomen. Volgens Smidt hebben de bacteriën zich in de afgelopen jaren aangepast. “De bacteriën die op de vervuilde plekken leven bestaan evolutionair gezien al heel erg lang. Door natuurlijke processen worden er een paar duizend verschillende organochloorverbindingen geproduceerd. Als gevolg van de toegenomen concentratie vervuilende stoffen, hebben bacteriesoorten zoals de bovengenoemdeDehalococcoides zich waarschijnlijk aangepast, en kunnen zij de vervuilende stof nu afbreken. Maar daar gaan heel wat jaren overheen.”

Een snellere optie om bodems te reinigen, is door de omgeving van de bacteriën die daar leven zo optimaal mogelijk te maken, zodat ze harder gaan werken. “Dat kan bijvoorbeeld door extra voedingsstoffen in de bodem te pompen”, legt Smidt uit. Daarnaast is het ook nog mogelijk om schoonmakende bacteriën los te laten in een verontreinigd gebied waar ze normaal niet, of niet in voldoende aantallen voorkomen maar wel kunnen overleven.

De taaiste van allemaal

Er zijn dus genoeg bacteriën die zonder gesleutel aan het DNA al in staat zijn tot het afbreken van de meest giftige stoffen. Maar hoe zit dat met kernafval? Legerbases waar getest is met kernwapens, kunnen bijvoorbeeld radioactief vervuild zijn. Zou het niet mooi zijn om een bacteriesoort te hebben die flink de handen uit de mouwen steekt om zulk kernafval af te breken? “Dat kan helaas niet. Radioactiviteit is via micro-organismen niet afbreekbaar”, legt Smidt uit. “Maar er zijn wel bacteriën die radioactieve metalen kunnen laten neerslaan, waardoor de concentratie verlaagt. Dat maakt het makkelijker om de zware metalen als uranium uit het ecosysteem te halen.”

Je moet wel wonderbaarlijk sterk zijn, wil je als bacterie op radioactief vervuild terrein kunnen werken zonder het loodje te leggen. Maar dat sommige bacteriën wonderbaarlijke eigenschappen hebben, die van pas kunnen komen bij het opruimen van verontreinigende bodems en water, bewijst de bacterie Deinococcus radiodurans. Deze bacterie, in The Guinness Book of World Records uitgeroepen tot ’s werelds taaiste bacterie, is bestand tegen hoge doses radioactiviteit. Hij overleeft een hoeveelheid straling die duizend keer hoger is dan een dosis die dodelijk is voor mensen.

Metaal als voedsel

Microbiologen speuren in de uithoeken van de aarde naar meer van zulke bikkels alsDeinococcus radiodurans. Ze hopen meerdere bijzondere micro-organismen te vinden die ons van dienst kunnen zijn bij het opruimen van de rommel die we maken. En met succes. Zo’n tien jaar geleden ontdekten wetenschappers in het binnenste van de aarde bijvoorbeeld de bacterie genaamd Shewanella oneidensis. Deze bacterie groeit op het mineraal ijzeroxide en verslindt metaal als voedsel, wat hem bruikbaar maaktvoor de verwerking van metaalafval. “Het is niet de vraag óf er nog andere soorten zijn die vervuilingen in de natuur af kunnen breken, maar wanneer we ze gaan vinden”, besluit Smidt.

We hebben waarschijnlijk nog maar het topje van de ijsberg te pakken. In de diepste krochten van de aarde, of misschien ook recht onder onze neus zonder dat we het doorhebben, zitten nog veel meer onbekende, wellicht nuttige micro-organismen verstopt. We moeten ze alleen nog even vinden.

 

Dit achtergrondartikel verscheen 13 april 2012 op Kennislink (in samenwerking met Anne van Kessel)

Reageer