Efficiency of AZ compound as a bio-desalination and a bio- treatment of saline wastewater and applied for irrigation

Wasser, das zu salzig ist, um getrunken oder zum Anbau von Nutzpflanzen verwendet zu werden, ist in vielen Teilen der Welt ein wachsendes Problem. Wenn Abwasser aus Haushalten und Fabriken mit Salz vermischt wird, entsteht eine toxische Suppe, die mit herkömmlichen Methoden nicht leicht gereinigt werden kann. Die Herausforderung ist zweifach: Das Wasser enthält hohe Mengen an gelösten Salzen, die Pflanzen töten, und es ist zudem mit organischen Abfällen und Schwermetallen belastet, die den Boden vergiften. Wissenschaftler suchen schon lange nach Wegen, die Natur selbst zur Lösung einzusetzen, indem sie sich auf Mikroorganismen konzentrieren, die Abfälle „essen“ oder unter salzigen Bedingungen überleben können. Das Ziel ist es, eine biologische Methode zu finden, die das Salz aus diesem Wasser entfernt und gleichzeitig die schädlichen Schadstoffe beseitigt, um so ein Abfallprodukt in eine Ressource für die Landwirtschaft zu verwandeln.

In einer aktuellen Studie testete ein Forscher der Ain Shams Universität in Ägypten eine spezifische biologische Mischung namens AZ-Verbindung, um zu sehen, ob diese die doppelte Aufgabe erfüllen kann. Die AZ-Verbindung ist eine Mischung aus verschiedenen Arten von Bakterien, die im Labor gezüchtet und zusammengemischt wurden, um ein leistungsstarkes Reinigungsteam zu bilden. Der Forscher nahm Proben von hochsalinem Abwasser, das von einer Forschungsstation in Ras-Sudr gesammelt worden war, und gab sie in einen kontrollierten Reaktor. Dieser Reaktor wurde auf einer warmen, konstanten Temperatur gehalten und mit Luft versorgt, um eine natürliche Umgebung nachzuahmen, in der die Bakterien gedeihen können. Das Team fügte die Bakterienmischung dem salzigen Wasser hinzu und beobachtete, was geschah, wobei in regelmäßigen Abständen Proben entnommen wurden, um die Veränderungen zu messen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Bakterien schnell und effektiv arbeiteten. Innerhalb von vierundzwanzig Stunden hatte die AZ-Verbindung die Menge an totalen gelösten Feststoffen – dem Maß für alles Salz und alle Mineralien im Wasser – um fast siebzig Prozent reduziert. Das Wasser hatte zu Beginn einen sehr hohen Salzgehalt von über einundzwanzigtausend Teilen pro Million und sank auf nur etwas mehr als sechstausend Teile pro Million. Dies war ein signifikanter Rückgang, der das Wasser, das für die meisten Verwendungszwecke viel zu salzig war, in etwas verwandelte, das der Nutzbarkeit viel näher kommt. Gleichzeitig reinigten die Bakterien das Wasser von seinen organischen Abfällen. Sie entfernten mehr als achtzig Prozent des biochemischen Sauerstoffbedarfs und des chemischen Sauerstoffbedarfs, was Standardmaße dafür sind, wie stark Wasser belastet ist. Sie beseitigten auch fast das gesamte Phosphat und einen großen Teil des Ammoniakstickstoffs, beides Nährstoffe, die schädliche Algenblüten in der Umwelt verursachen können.

Über die Reinigung des Wassers hinaus fungierte die AZ-Verbindung auch als Filter für Schwermetalle. Die Studie ergab, dass die Bakterien signifikante Mengen an toxischen Elementen wie Aluminium, Eisen, Mangan, Bor, Vanadium und Zink entfernten. Beispielsweise entfernte die Behandlung über achtzig Prozent des Aluminiums und des Vanadiums sowie mehr als siebzig Prozent des Eisens. Der Prozess veränderte den Säuregehalt des Wassers nicht, der während des gesamten Experiments stabil blieb. Dies deutet darauf hin, dass die Bakterien das Problem nicht nur maskierten, sondern die Schadstoffe aktiv aufbrachen oder absorbierten, ohne neue chemische Ungleichgewichte zu erzeugen.

Um zu prüfen, ob dieses gereinigte Wasser tatsächlich sicher und nützlich für die Landwirtschaft war, führte der Forscher ein zweites Experiment mit Reispflanzen durch. Reis ist eine Nutzpflanze, die empfindlich auf Salz reagiert, und die spezifische Sorte, die in der Studie verwendet wurde, bekannt als Giza 179, ist für ihre Fähigkeit bekannt, eine gewisse Trockenheit und Salinität zu tolerieren. Der Forscher züchtete den Reis in Töpfen in einem Gewächshaus und teilte die Pflanzen in drei Gruppen ein. Eine Gruppe wurde mit frischem Leitungswasser bewässert, eine andere mit dem ursprünglichen, unbehandelten salzigen Abwasser und die dritte mit dem durch die AZ-Verbindung behandelten Wasser. Die Pflanzen, die mit dem unbehandelten salzigen Abwasser bewässert wurden, zeigten kein Wachstum und lieferten keinen Ertrag. Im Gegensatz dazu wuchsen die Reispflanzen, die mit dem behandelten Wasser bewässert wurden, kräftig. Sie erreichten eine Höhe von fast achtundfünfzig Zentimetern, produzierten dreißig Ähren und entwickelten gesunde Wurzeln und Triebe. Obwohl sie nicht ganz so hoch wurden wie die Pflanzen, die mit frischem Leitungswasser bewässert wurden, waren sie weitaus besser als die Pflanzen, die gar keine Behandlung erhalten hatten.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die AZ-Verbindung eine praktikable Methode darstellt, um salzhaltiges Abwasser in eine Ressource für die Bewässerung zu verwandeln. Durch den Einsatz einer Bakterienmischung kann das Wasser in einem einzigen Prozess entsalzt und von organischen Abfällen sowie Schwermetallen gereinigt werden. Es wurde gezeigt, dass das behandelte Wasser das Wachstum von Reis, einer wichtigen Nahrungspflanze, unter Gewächshausbedingungen unterstützt. Dies deutet darauf hin, dass ein solcher biologischer Ansatz eine praktische Lösung für Regionen bieten könnte, in denen Frischwasser knapp und salzhaltiges Abwasser reichlich vorhanden ist, vorausgesetzt, die Methode kann hochskaliert und auf offenen Feldern getestet werden. Die Forschung hebt hervor, dass die eigenen mikroskopischen Arbeiter der Natur genutzt werden können, um komplexe Umweltprobleme zu lösen und einen gefährlichen Abfallstrom in Wasser zu verwandeln, das helfen kann, eine Bevölkerung zu ernähren.