De Ampullimonas aquatilis en Acidovorax radicis kruisten eerder dit jaar het pad van Peter Fischer, adviseur waterkwaliteit bij de Expertisegroep van Aqualab Zuid (AQZ). In korte tijd leerde hij deze bacteriën beter kennen en zo kon hij duidelijkheid verschaffen in een vraagstuk van Ovivo, wereldwijde leverancier van oplossingen voor waterbehandeling.
‘Bij een van hun klanten trof Ovivo in de leiding van een waterbehandelingsinstallatie een biofilm aan met een onbekende samenstelling’, vertelt Peter. ‘Een biofilm is een slijmlaag, gemaakt door bacteriën dat ontstaat aan de binnenzijde van een leiding waar water door wordt getransporteerd. Dit kan leiden tot verstoppingen in de leiding of zelfs lekkages.’ Nico Covée, process engineer bij Ovivo Holland, vult aan: ‘Zogenaamd ultra pure water (UPW) is een proceswater van de hoogste kwaliteit dat wordt gebruikt voor de productie van microchips. Bij de aanmaak van dit zeer zuivere water worden, op een fractie na, alle opgeloste en niet-opgeloste substanties uit het water gefilterd. Dit is een zeer uitgebreid en kostbaar proces met kostbare procesdelen die een groter risico lopen op vervroegd falen door verstopping.’
Peter Fischer
adviseur waterkwaliteit bij Aqualab Zuid
DNA-analyse leidt tot twee hoofdverdachten
Het UPW waarin deze biofilm groeit, bevat weinig voedingsstoffen, waardoor slechts een klein aantal micro-organismen in staat is om zich te ontwikkelen en een biofilm-laagje aan te maken, waarin ook andere soorten kunnen leven. Tijd dus voor deskundig onderzoek. Peter: ‘Bij het vervangen van de leidingen werden uit leidingmateriaal met biofilm, monsters verzameld en geanalyseerd aan de hand van het aanwezige DNA. Er werd onderzocht welke soorten bacteriën voorkwamen (identiteit) en in welke verhouding (kwantiteit). Bij de resultaten sprongen er twee soorten uit die zeer dominant aanwezig waren: Ampullimonas aquatilis en Acidovorax radicis.’ De adviseur waterkwaliteit dook vervolgens in de wetenschappelijke literatuur om deze twee ‘hoofdverdachten’ beter te leren kennen.
Ontrafeling van het mysterie
Over Ampullimonas aquatilis is weinig bekend en deze is zelfs pas twee keer eerder beschreven. Peter licht toe: ‘Deze soort vormt waarschijnlijk de primaire stikstofbron voor de bacteriën in de biofilm: hij is namelijk in staat om opgelost stikstofgas uit de lucht om te zetten in biologisch beschikbaar stikstof. Zijn energie haalt het waarschijnlijk uit stoffen die geproduceerd worden door die andere veelvoorkomende soort, Acidovorax radicis. Deze bacterie is namelijk in staat om opgelost CO2 om te zetten in biomoleculen. Het is aannemelijk dat de aanwezigheid van Acidovorax radicis in het onderzochte leidingsysteem de start van de biofilm inleidt. Met deze beknopte hypothese lijkt het mysterie van de samenstelling van de biofilm en waar ze op kunnen groeien, opgelost.’ Wat is Peter’s advies voor de eigenaar van deze installatie? ‘De leidingen regelmatig laten doorspoelen met loog om de biofilm af te breken. Er is per slot van rekening weinig te doen aan twee bacteriën die kunnen leven op stoffen die in de lucht zitten.’
Waardevolle nieuwe inzichten
Opdrachtgever Ovivo is blij met het verrichte onderzoek en de nieuwe inzichten. ‘Dit was een eerder gesignaleerd probleem bij meerdere van onze klanten, specifiek voor dit proces waarbij we een langzame groei zien in de afvoerleidingen van de processtap’, vertelt Nico. ‘Voor ons enigszins een raadsel, de leidingen hebben namelijk een prima doorstroming, zijn van inert materiaal en de voedingsstoffen zijn bijna niet aanwezig. Alleen de warmte van het water (ongeveer 25 °C) en het licht dat door een doorzichtige flowmeter wordt opgevangen, lijken dan in het voordeel van de micro-organismen om toch te kunnen groeien. Als je het voldoende tijd geeft, is het toch niet onmogelijk het vrijwel geheel dicht te laten groeien, zo blijkt in de praktijk. De aanvullende analyses van Peter maken ons attent op andere factoren zoals stikstofgas, waterstofgas en carbonaten, die ook weer een voedingsbron blijken te kunnen zijn. En de eerste gevestigde soorten worden weer voedsel voor nieuwe pioniers.’
Tevreden opdrachtgever
Het onderzoek dat AQZ uitvoerde, levert een waardevolle bijdrage aan de expertise van Ovivo. Nico: ‘Het stelt ons in staat om onze klanten beter te adviseren, beter preventief onderhoud uit te voeren en risico’s in te schatten met meer achtergrondkennis van dit soort groeiprocessen van biofilm-vormende micro-organismen. Wij hebben al vaker naar tevredenheid een beroep gedaan op AQZ voor het nemen en analyseren van watermonsters. Maar ‘DNA-sequencing’ was voor ons een heel nieuw begrip. De deskundige professionals van AQZ hebben dit als een nieuwe tool voor ons op de kaart gezet en het heeft verrassende inzichten gegeven in de manier waarop in onze procesinstallatie ruimte wordt gegeven aan de biofilm-vormende processen.’