Online-DNA-analyser skal holde styr på bakterier i renseanlæg

Et nyt projekt vil revolutionere spildevandsrensning og gøre processen billigere ved at overvåge bakterier med online-DNA-analyse.

Når spildevand skal renses for organisk stof, kvælstof og fosfor er mikrober i form af bakterier vigtige hjælpere. I landets cirka 680 renseanlæg, som benytter biologisk rensning, er bakterierne og sammensætningen af dem altafgørende for kvaliteten af det rensede vand, produktion af bioenergi og genbrug af ressourcer.

Alligevel ved man i dag ikke ret meget om, hvilke bakterier, der står for arbejdet. Og heller ikke hvordan man kan optimere dem.

Derfor vil projektet OnlineDNA nu kortlægge de flere tusinde forskellige arter af bakterier, der holder til i renseanlæg. Heraf er 100 til 200 særligt vigtige, fordi de hjælper med at rense spildevandet.

- Når vi kan måle fra dag til dag eller fra time til time, at der begynder at komme de rigtige eller de forkerte bakterier, kan vi reagere på det. For eksempel kan nogle bakterier danne lange tråde, som gør det svært at adskille slam fra vandet, så slammet løber med det rensede vand ud af anlægget, siger lederen af projektet, professor Per Halkjær Nielsen fra Aalborg Universitet.

Omfattende besparelser

Værktøjet til at styre mængden og sammensætningen af mikroorganismer skal udvikles i form af et DNA-baseret onlinesystem til monitorering af mikrobiologien i de miljøteknologiske anlæg. Partnernes store forventninger understreges af deres egen investering i projektet på næsten 10 mio. kr.

Systemet er udset til at blive en hurtig, billig og pålidelig metode til at identificere de forskellige mikrober og deres betydning. Det udvikles i det fireårige forskningsprojekt som et samarbejde mellem Aalborg Universitet, Krüger A/S og vandselskaberne i Aalborg, Aarhus, Odense (VandCenter Syd) og København.

- Vi ser frem til omfattende besparelser i kemikalie- og energiforbrug, ligesom vi forventer mere stabil drift og forbedret vandkvalitet, siger udviklingschef Dines Thornberg, BIOFOS i København.

Projektet kan skabe et gennembrud i styring og kontrol af tusindvis af bakteriearter ved at kombinere overvågning med nye DNA-teknologier, avanceret datahåndtering og en integreret online-kontrolplatform.

Ifølge professor Per Halkjær Nielsen fra Aalborg Universitet udvikler de nye DNA-teknologier sig i øjeblikket med rekordfart:

- Vi kan nu overvåge mikrobielle samfund på en måde, vi kun kunne drømme om for et par år siden. Projektet vil bringe de nye metoder helt ud til brugerne, vandselskaberne i Danmark og på sigt også internationale virksomheder og vandselskaber og udvikle dem, så de kan benyttes til kontrol og styring. Det vil være en revolution for driften af anlæggene.

Potentiale for eksport

Krüger A/S ser som industriel partner et omfattende og hastigt voksende marked både nationalt og internationalt for den softwareplatform, som er slutmålet.

- Vi vil i projektet udvikle en softwareplatform, som oversætter komplekse mikrobiologiske sekvensdata til brugervenlig driftsovervågning, der giver renseanlæggene besked om uregelmæssigheder i mikrobiologien og dermed mulighed for at gribe ind, før der opstår problemer i renseanlægget, siger Aviaja Hansen fra Krüger A/S.

Udviklingen af de nye kontrol- og optimeringsstrategier vil ske gennem studier i både pilotsystemer og fuld skala. Ambitionen er også at finde frem til en optimal sammensætning af mikrober, som sikrer god fjernelse af kvælstof, genbrug af fosfor og adskillelse mellem slam og renset vand.

- Vi er altid interesserede i at optimere driften af vores renseanlæg, og den nye overvågning vil give os et hurtigt overblik over hvilke bakterier, der er til stede i renseanlægget, og hvordan vi kan optimere sammensætningen af bakterier, så vi eksempelvis undgår dårlige slam- og bundfældningsegenskaber. Vi håber, at projektet kan bidrage til, at vi kan optimere vores rensning yderligere til gavn for kunderne, energiforbruget og miljøet, forklarer afdelingsingeniør Helle Strandbæk fra Aalborg Kloak A/S.

OnlineDNA
Investering
  • Program: Grand Solutions
  • Fondens investering: 7,5 mio.
  • Totalt budget: 17,3 mio.
  • Projektets varighed: 4 år
  • Officiel titel: OnlineDNA  - Optimerede miljøteknologiske systemer med online overvågning af mikrobielle samfund
Samfundspotentiale

Der findes cirka 680 renseanlæg i Danmark med biologisk rensning. De renser tilsammen cirka 700 mio. kubikmeter spildevand. Til sammenligning indeholder Danmarks største sø, Arresø, cirka 123 mio. kubikmeter vand.

De samlede driftsudgifter til de 680 anlæg er med 10,7 kr. pr. kubikmeter cirka 7 mia. kr. om året. De 60 største anlæg i Danmark renser hver en mængde spildevand, som minimum svarer til forurening fra 50.000 personer, hvoraf de største renser for cirka 1 mio. personer.

Disse 60 anlæg renser cirka 70 % af alt spildevand i Danmark.

De 60 største anlæg kan med DNA-onlinekontrol af deres bakterier spare i alt 100 til 160 mio. kr. om året.

For et gennemsnitligt større anlæg, som renser for 100.000 personer, vil det være en årlig besparelse på cirka 3 mio. kr.

Til gavn for miljøet vil man kunne nedbringe brugen af kemikalier til at rense vandet med, og det rensede vand vil blive af en bedre kvalitet.

Partnere

Aalborg Universitet, Center for Microbial Communities
Centret huser eksperter i at benytte de nyeste DNA-teknologier til at identificere ikke-dyrkbare mikroorganismer. De vil endvidere forestå koblingen af identitet og funktion af mange nøglebakterier til brug for online-kontrollen.

Krüger AS, Gladsaxe
Virksomheden vil med sine eksperter i online-kontrol og styring af renseanlæg benytte DNA-sensoren til at udvikle varsling af uregelmæssigheder i renseanlæg og andre miljøteknologiske systemer og afsøge nye kontrol- og optimeringsstrategier.

BIOFOS
Driver de tre største renseanlæg i hovedstadsområdet. Virksomheden er specielt interesseret i løsning af driftsproblemer, som skyldes mikrobiologiske forhold, for eksempel forringet fosforfjernelse. BIOFOS stiller bl.a. pilotanlæg til rådighed for undersøgelserne.

VandCenterSyd, Odense
Renser spildevand for Odense og Nordfyn. Er langt fremme med bl.a. energioptimering og ønsker at optimere mikrobiologisk kvælstoffjernelse. Stiller flere anlæg til rådighed for undersøgelserne.

Aalborg Kloak, Aalborg
Står for at drive de største renseanlæg i Aalborg og er specielt interesseret i at løse driftsproblemer forårsaget af mikrober, som giver forringede bundfældningsegenskaber af slamflokkene. De stiller flere anlæg til rådighed for undersøgelserne.

Aarhus Vand, Aarhus
Driver fire renseanlæg i Aarhus Kommune og har et anlæg til fosforgenvinding (produktion af PhosphorCare). Selskabet vil bl.a. fokusere på optimering af den biologiske fosforfjernelse og metoder til hurtig afhjælpning af let-slamproblemer. Aarhus Vand stiller flere anlæg til rådighed for undersøgelserne.

University of Vienna, Department of Microbial Ecology
Instituttet huser eksperter i mikrobiologi og i de nyeste metoder inden for enkeltcelle-mikrobiologi, som danner grundlaget for beskrivelse af ukendte bakteriearters funktion.

Kontakt

Per Halkjær Nielsen, Professor, Aalborg Universitet
Tlf.: 2173 5089

Anne Abraham, HR and Communication Director, Krüger AS
Tlf.: 3957 2106

Dines Thornberg, Udviklingschef, BIOFOS
Tlf.: 2152 5135

Mads Leth, Områdechef, VandCenter Syd
Tlf.: 4080 8440

Helle Strandbæk, Afdelingsingeniør, Aalborg Forsyning
Tlf.: 7743 9210

Per Overgaard Pedersen, Fagchef, Aarhus Vand
Tlf.: 2920 8712

Michael Wagner, Professor, University of Vienna, Østrig
Mail: wagner@microbial-ecology.ne

Thomas Vadont, Digital redaktør, Innovationsfonden
Tlf.: 6190 5035, mail: Thomas.vadont@innofond.dk