< Terug naar vorige pagina

Project

Adhesines: de missende link voor actief-slibbioflocculatie?

Bioaggregatie van actief slib is essentieel voor de goede werking van biologische waterzuiveringssystemen, want zonder een goede scheiding van het slib en het gezuiverd water verslechtert de kwaliteit van het effluent en kunnen langzaam groeiende organismen uitspoelen. Actief slibvlokken bestaan voornamelijk uit vlokvormende en draadvormige bacteriën en extracellulaire polymere stoffen. Tot de extracellulaire polymere stoffen behoren de amyloïde adhesines. Dit zijn zeer stabiele fibrillaire moleculen met een karakteristieke β-sheetstructuur. Van deze moleculen wordt vermoed dat zij bijdragen tot bioaggregatie. Het algemene doel van dit onderzoek is de procesoptimalisering bij biologische afvalwaterbehandeling gerichter te maken door inzicht te krijgen in de mechanismen van bioaggregatie en in het bijzonder in de rol van amyloïde adhesines. Daarom is de invloed van amyloïden op de flocculatieperformantie en de verscheidenheid aan amyloïdeproducenten en amyloïde proteïnen onderzocht. De fluorescente Thioflavine T-kleuring werd gebruikt om amyloïde-achtige substanties in het slib op te sporen.


De hoeveelheid en verspreiding van amyloïden en hun potentiële producenten werd gemonitord in twee reactorexperimenten op laboratoriumschaal. De reactoren werden gebruikt in sequentiële batchmodus met een onbeluchte en beluchte reactiefase en voeding werd ofwel in een feast-famine regime ofwel meer continu toegevoegd. Thioflavine T-kleuring toonde aan dat er meer amyloïde-achtige substanties aanwezig waren in de reactoren op laboratoriumschaal in vergelijking met het entmateriaal, en dit gedurende alle operationele fasen. De morfologie van de thioflavinofiele gebieden in het slib was uiteenlopend (gegroepeerd binnen microkolonies, verspreid in de vlok of op afzonderlijke cellen of filamenten), wat duidt op een grote diversiteit aan producenten en functies. Thioflavine T-kleuring gevolgd door in situ hybridisatie identificeerde Zoogloea en ‘Candidatus Competibacter’ als potentiële amyloïdeproducenten onder de gebruikte omstandigheden. 

Bij deze aanpak op basis van een gemengde cultuur zijn gelijktijdige dynamische interacties tussen de operationele condities, de bacteriegemeenschap, de samenstelling en hoeveelheid van het extracellulair materiaal en de vlok- en slibeigenschappen echter niet te vermijden. Daardoor was het niet mogelijk om specifieke operationele condities te bepalen om de amyloïdeproductie gericht te beïnvloeden en om de directe relatie tussen amyloïdeproductie en aggregatie te onderzoeken. Daarom werden de eerste stappen gezet naar een alternatieve aanpak op basis van reinculturen van amyloïdeproducenten. Dietzia maris en Azoarcus communis werden geïdentificeerd als potentiële amyloïde producerende stammen, hoewel de specifieke identiteit van de substanties die met Thioflavine T binden nog moet worden bepaald.


Als mogelijke toepassing werd de bioaugmentatie van slib met producenten van structurele extracellulair polymere stoffen onderzocht als een methode om de bioflocculatie te verbeteren of te herstellen. Een antibioticaresistente en fluorescente proteïne-producerende mutant van Azoarcus communis werd gemaakt om de opvolging van diens overleving en positie in een microbiële gemeenschap in een membraanbioreactor mogelijk te maken. De overleving van de organismen op lange termijn was beperkt, zodat het effect van augmentatie op de bioflocculatie niet kon
worden beoordeeld, maar batchproeven toonden het flocculatiepotentieel van deze stam op korte termijn aan.

Datum:1 okt 2018 →  1 aug 2023
Trefwoorden:Bioflocculation, waste water treatment
Disciplines:Katalytische reactietechnieken, Chemisch productontwerp en formulering, Algemene chemische en biochemische ingenieurswetenschappen, Process engineering, Scheidings- en membraantechnologie, Transportfenomenen, Andere (bio)chemische ingenieurswetenschappen
Project type:PhD project