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

Water dat te zout is om te drinken of om gewassen op te verbouwen, is een groeiend probleem in veel delen van de wereld. Wanneer afvalwater van huishoudens en fabrieken zich met zout mengt, wordt het een giftige soep die niet gemakkelijk met traditionele methoden kan worden schoongemaakt. De uitdaging is tweeledig: het water bevat hoge concentraties opgeloste zouten die planten doden, en het zit vol organisch afval en zware metalen die de bodem vergiftigen. Wetenschappers zoeken al lang naar manieren om de natuur zelf te gebruiken om dit op te lossen, door zich te richten op micro-organismen die afval kunnen eten of kunnen overleven in zoute omstandigheden. Het doel is om een biologische methode te vinden die het zout uit dit water kan verwijderen, terwijl het tegelijkertijd de schadelijke verontreinigingen schoonmaakt, waardoor een afvalproduct wordt omgezet in een hulpbron voor de landbouw.

In een recente studie testte een onderzoeker aan de Ain Shams Universiteit in Egypte een specifieke biologische mengeling genaamd de AZ-verbinding om te zien of deze deze dubbele taak kon uitvoeren. De AZ-verbinding is een mengsel van verschillende soorten bacteriën, die in een laboratorium zijn gekweekt en samen zijn gemengd om een krachtig schoonmaakteam te creëren. De onderzoeker nam monsters van zeer zilt afvalwater, dat was verzameld bij een onderzoekstation in Ras-sudr, en plaatste deze in een gecontroleerde reactor. Deze reactor werd op een warme, constante temperatuur gehouden en voorzien van lucht, wat een natuurlijk milieu nabootst waarin de bacteriën kunnen gedijen. Het team voegde het bacteriële mengsel toe aan het zoute water en observeerde wat er gebeurde gedurende een periode van twee dagen, waarbij op regelmatige intervallen monsters werden genomen om de veranderingen te meten.

De resultaten toonden aan dat de bacteriën snel en effectief werkten. Binnen vierentwintig uur had de AZ-verbinding de hoeveelheid totaal opgeloste vaste stoffen — de maatstaf voor alle zouten en mineralen in het water — met bijna zeventig procent verminderd. Het water begon met een zeer hoog zoutgehalte van meer dan eenentwintigduizend delen per miljoen en daalde naar net boven de zesduizend delen per miljoen. Dit was een aanzienlijke daling, waardoor water dat veel te zout was voor de meeste toepassingen, werd getransformeerd naar iets dat veel dichter bij bruikbaar lag. Tegelijkertijd reinigde de bacteriën het water van het organische afval. Ze verwijderden meer dan tachtig procent van de biologische zuurstofvraag en de chemische zuurstofvraag, wat standaardmaten zijn voor de hoeveelheid vervuiling in het water. Ze verwijderden ook bijna alle fosfaat en een groot deel van de ammoniakstikstof, wat voedingsstoffen zijn die schadelijke algenbloei kunnen veroorzaken als ze in het milieu worden vrijgelaten.

Naast het schoonmaken van het water, fungeerde de AZ-verbinding als een filter voor zware metalen. De studie vond dat de bacteriën aanzienlijke hoeveelheden toxische elementen zoals aluminium, ijzer, mangaan, boor, vanadium en zink verwijderden. Zo verwijderde de behandeling meer dan tachtig procent van het aluminium en vanadium, en meer dan zeventig procent van het ijzer. Het proces veranderde de zuurgraad van het water niet, die gedurende het hele experiment stabiel bleef. Dit suggereert dat de bacteriën het probleem niet alleen maskeerden, maar de verontreinigingen actief afbraken of absorbeerden zonder nieuwe chemische onevenwichtigheden te creëren.

Om te zien of dit schoongemaakte water daadwerkelijk veilig en nuttig was voor de landbouw, voerde de onderzoeker een tweede experiment uit met rijstplanten. Rijst is een gewas dat gevoelig is voor zout, en de specifieke variëteit die in de studie werd gebruikt, bekend als Giza 179, staat bekend om zijn vermogen om enige droogte en ziltigheid te tolereren. De onderzoeker kweekte de rijst in potten in een kas, waarbij de planten in drie groepen werden verdeeld. Eén groep werd water gegeven met vers kraanwater, een andere met het oorspronkelijke, onbehandelde zoute afvalwater, en een derde met het water dat door de AZ-verbinding was behandeld. De planten die met het onbehandelde zoute afvalwater werden bewaterd, vertoonden geen groei en produceerden een opbrengst van nul. In tegenstelling hiertoe groeiden de rijstplanten die met het behandelde water werden bewaterd krachtig. Ze bereikten een hoogte van bijna achtenvijftig centimeter, produceerden dertig aren met graan en ontwikkelden gezonde wortels en scheuten. Hoewel ze niet zo hoog groeiden als de planten die met vers kraanwater werden bewaterd, waren ze veel superieur aan de planten die geen behandeling hadden ontvangen.

De studie concludeert dat de AZ-verbinding een levensvatbare methode is om zilt afvalwater om te zetten in een hulpbron voor irrigatie. Door een mengsel van bacteriën te gebruiken, kan het water worden ontzilt en worden gereinigd van organisch afval en zware metalen in één enkel proces. Het behandelde water bleek de groei van rijst, een belangrijk voedselgewas, te ondersteunen onder kasomstandigheden. Dit suggereert dat een dergelijke biologische aanpak een praktische oplossing kan bieden voor regio's waar zoet water schaars is en zilt afvalwater overvloedig aanwezig is, mits de methode kan worden opgeschaald en getest in open velden. Het onderzoek benadrukt dat de eigen microscopische werkers van de natuur kunnen worden ingezet om complexe milieuproblemen op te lossen, door een gevaarlijke afvalstroom om te zetten in water dat kan helpen een populatie te voeden.