Met beestjes drinkwater veilig maken

Doris van Halem wil drinkwater voor iedereen toegankelijk is. Niet door er dure chemicaliën aan toe te voegen, maar door het leven dat al in het water zit slim aan het werk te zetten. Daarmee pakt ze twee grote gezondheidsproblemen aan die door onveilig drinkwater ontstaan: arseenvergiftiging en virussen die besmettelijke ziekten overdragen.

“Veel vakgenoten reageerden vol ongeloof toen ik op een groot drinkwatercongres vertelde over onze aanpak,” vertelt Van Halem. “Dat je arseen uit drinkwater kunt verwijderen met behulp van iets dat al in datzelfde water zit, dat kan toch niet waar zijn? Traditioneel zijn onderzoekers van drinkwater gericht op fysisch-chemische processen: je maakt de verontreiniging in het water kapot, of je zeeft er iets uit.”

Er zit leven in het drinkwater

Zelf zocht Van Halem de oplossing in eerste instantie ook niet bij wat al in het water zit: het leven, de micro-organismen. “In de drinkwaterzuivering worden ‘beestjes’ over het algemeen gezien als vies. Als ze in een drinkwaterfilter gaan zitten – we noemen dat ‘biofouling’ – dan gooien we er meestal een chemisch goedje tegenaan, zodat ze dood gaan.” In de afvalwaterzuivering speelt de inzet van micro-organismen juist een hele belangrijke rol, maar in de drinkwaterzuivering wordt dit nauwelijks erkend. “Drinkwater wordt gezien als vrij arm water, er zit weinig voeding in voor micro-organismen. Toch zit ook in dat arme water leven, micro-organismen die een heleboel doen. Mijn vraag is: hoe zet je ze voor je in?”

Een dorp in Bangladesh

Door beter te begrijpen wat er in het water zelf al gebeurt, wil Van Halem komen tot effectievere manieren om drinkwater te zuiveren. “Veel onderzoekers kijken naar nieuwe, dure materialen, met bijvoorbeeld nanodeeltjes. Dat zou ook zeker kunnen werken. Maar ik vraag: hoe kunnen we het zo doen dat we dergelijke materialen niet nodig hebben? Want die zijn niet zomaar in een dorp in Bangladesh beschikbaar. En Nederlandse bedrijven zijn ook liever goedkoper klaar.”

Van Halem ontwikkelde haar methode terwijl ze werkte aan twee wereldwijd grote gezondheidsproblemen in relatie tot drinkwater: de overdracht van besmettelijke ziekten door onder andere virussen en bacteriën, en arseenvergiftiging.

Virussen verwijderen met aardewerken potten

In het begin van haar carrière stootte Van Halem voor het eerst op de belangrijke rol van het leven dat al in het drinkwater zit. Bij toeval. Ze onderzocht in Ghana, Cambodja en Nicaragua de keramische potfilter: een aardewerken pot die met hele kleine gaatjes ziektemakers, zoals bacteriën en protozoa, uit het water filtert. Deze potten worden in heel veel fabrieken ter wereld geproduceerd, telkens met lokale materialen. Alleen kunnen ze geen virussen uit het water filteren, terwijl die allerlei watergerelateerde ziektes veroorzaken, zoals hepatitis.

“In deze potten wordt altijd een klein beetje zilveroplossing gebruikt. Veel mensen gebruiken het in allerlei producten, omdat het een desinfecterende werking heeft. Maar we wisten helemaal niet of en hoe het echt werkt tegen virussen.”

Van Halem keek naar verschillen tussen filters met en zonder zilver. En wat zag ze? Op de filters die langer in gebruik waren en die niet behandeld waren met zilver, ging biofilm groeien: organisch materiaal en bacteriën bleven steken op de binnenkant van het filter, en leefden daar verder. “Normaal gesproken halen mensen dat meteen weg, het lijkt een vies laagje smurrie. Je wilt schoon drinkwater, en daarvoor moet je filter toch ook schoon zijn? Maar na een paar maanden bleek dat de filters met biofilm meer virussen verwijderden!”

Arseenvergiftiging

Jaren later deed Van Halem met haar team bij arseen opnieuw een grote vondst. Ze ontdekten hoe je arseen uit grondwater kunt verwijderen met behulp van het ijzer dat ook van nature in hetzelfde water zit.

Arseen zit van nature in grondwater, en is giftig. In te hoge concentraties veroorzaakt het allerlei soorten huidziekten en kanker. “In bijvoorbeeld Bangladesh zijn de problemen al decennia heel groot. Omdat het oppervlaktewater te vervuild was, besloot men overal ondiepe waterputten te graven. Maar het grondwater dat hieruit kwam, bleek vergiftigd te zijn met arseen.”

De oxidatie van arseen verloopt heel langzaam, en in de internationale drinkwaterwereld is men ervan overtuigd dat je dit proces alleen kunt versnellen door een chemische stof, een oxidant, toe te voegen. IJzer, dat in hetzelfde grondwater zit als arseen, oxideert ook en neemt tijdens die oxidatie arseen op. Maar hoe sneller het ijzer oxideert, hoe minder arseen er wordt opgenomen. “Wat als we het kunnen omdraaien? Wat als we ervoor kunnen zorgen dat het ijzer in het drinkwater langzamer oxideert? Want we hadden gezien: zo versnel je de arseenverwijdering.”

Zo kwamen Van Halem en haar team op een heel nieuw idee: vertraagde ijzer oxidatie. “Je stelt het oxideren van het ijzer uit als je het water hebt opgepompt, zodat er meer arseen uit het water verwijderd wordt. Heel simpel gezegd: het maakt al verschil wanneer je het opgepompte water niet in een emmer stopt, maar in een fles tapt die je daarna afsluit. Wat als je ditzelfde principe ook op de centrale zuivering kunt toepassen?”

Impact: probleemgericht werken

Van Halem vindt de relevantie van haar werk heel belangrijk. “Als je werkt in de gebieden waar de nood het hoogst is, kun je een groot verschil maken met wat je doet.” Daarom staat voor haar het probleem altijd centraal. “Maar ik wil niet alleen het probleem oplossen. Ik wil echt begrijpen hoe iets werkt, om zo vanuit dat begrip tot betere oplossingen te komen. Er zijn veel onderzoekers die minder bezig zijn met problemen oplossen en meer met wetenschappelijk uitdagende puzzels. En in het drinkwaterveld tref je juist veel praktische probleemoplossers aan, die minder bezig zijn met de puzzel. Wij slaan daar een brug tussen.”