DNA er vejen ind i spildevandssektorens black box
Af Den syner ikke af meget - Den lille DNA-analysator, der sammen med bakterierne i de danske renseanlæg, spiller hovedrollen i projektet ’OnlineDNA - Optimerede miljøteknologiske systemer med online overvågning af mikrobielle samfund’ (OnlineDNA), som så dagens lys i 2017.
Formålet med projektet var at kortlægge de flere tusind forskellige arter af bakterier, der holder til i anlæggene. At finde bakteriernes DNA til senere brug. At afdække bakteriernes kundskaber, for i sidste ende at kunne styre bakterierne mest hensigtsmæssigt.
- I hele vores vandinfrastruktur er der bakterier såvel ønskede som uønskede. I vores renseanlæg er vi afhængige af dem. De renser for forurenende stoffer, fosfor og kvælstof, siger professor Per Halkjær Nielsen fra Aalborg Universitet.
Alle bakterier har dog ikke været kendt – i hvert tilfælde ikke før nu.
- Identifikationen har været besværlig. Tidligere dyrkede vi bakterier i laboratoriet og talte bakterierne. Det dur ikke. Vi fandt ud af, at den eneste måde at gøre det på er at identificere dem ved hjælp af en DNA-profil, siger Per Halkjær Nielsen.
En id på kræet
Samtidig med at man ikke rigtig havde kendskab til, hvilke typer af bakterier, der var til stede i renseanlæggene, så havde man tidligere heller ikke rigtig styr på hvilke bakterier, der gjorde hvad. Og om der var tale om gode eller dårlige bakterier.
Her mere end halvvejs inde i DNA-projektet kan Per Halkjær Nielsen og hans team sætte flueben ved en række elementer, der kan gøre renseanlæggene i stand til at blive klogere på, hvad den pågældende bakterie rent faktisk gør i renseanlægget, og hvilken bakteriesammensætning, der fungerer mest optimalt på pågældende renseanlæg.
- Vi kan i dag lave en DNA-analyse på et par timer. Vi kan sætte en nøjagtig id på kræet, siger Per Halkjær Nielsen og fortsætter:
- Vi benytter en lille DNA analysator på størrelse med en smartphone og ved, at det virker. Vi kan identificere bakterierne og ved, hvad mange af dem kan. Det har ellers hidtil været lidt af en black box i spildevandssektoren, siger Per Halkjær Nielsen.
Afprøver håndtag
Projektet OnlineDNA afsluttes næste år. Men hvad er det så Per Halkjær Nielsen mangler, når nu han har maskinen, bakterie-DNA’et er på plads, og han rent faktisk også ved, hvilke bakterier, der gør hvad.
- Vi skal stadig lære mange nye bakterier at kende, men vigtigst af alt, hvad der sker, når vi styrer og regulerer, siger Per Halkjær Nielsen.
Bakterieforekomsten i renseanlæg er alt afgørende, og det kan både være godt og skidt. Er der for eksempel for mange trådformede bakterier, så dannes der enten for meget skum eller det kan resultere i at slammet ikke vil bundfælde sig.
- Det vi laver nu er, at vi afprøver håndtag. Hvordan vi for eksempel kan styre de trådformede bakterier. Hvad skal vi gøre, hvis der er for mange eller for få. Skal vi tilsætte et nyt kemikalie eller skrue ned for et andet, siger Per Halkjær Nielsen.
Han vil simpelthen bruge det næste års tid på at skrue på håndtag.
Fuldskalaforsøg på de store anlæg
Per Halkjær Nielsen og hans projektteam på i alt seks personer vil i det næste års tid køre fuldskalaforsøg på fire store renseanlæg i Danmark. Det drejer sig om renseanlæg hos henholdsvis Biofos, VandcenterSyd, Aalborg Forsyning og AarhusVand.
Firmaet Krüger er også deltager i projektet og har udviklet et nyt modul til online-styring baseret på DNA-målinger, og det skal i perioder testes på renseanlæggene.
- Vi er sammen med forsyningsselskaberne i gang med at finde ud af, hvilke håndtag vi må dreje på, hvilke kemikalier vi må tilsætte og hvad vi må gøre, så vi ikke vælter hele processen på renseanlægget, siger Per Halkjær Nielsen.
To af de seks medlemmer af Per Halkjær Nielsens projektteam bruger halvdelen af deres tid ude på renseanlæggene. Her tager de prøver, identificerer bakterier og får undersøgt, om man kan styre og regulere bakterierne.
- Vi foretager løbende målinger på anlæggene for at overvåge, hvad der sker, når vi foretager forskellige handlinger, siger Per Halkjær Nielsen.
Standard-metode
Selvom projektperioden for OnlineDNA udløber om et år, så er det jo ikke bare et projekt, der sådan slutter. Per Halkjær Nielsen håber snarere på, at det tager fart.
- Mit håb er jo, at det om fem år er en standardmetode til overvågningen af bakteriesammensætningen på et renseanlæg, siger han.
Fordelene ved hele processen er nemlig ikke til at komme uden om.
- Vi kan mindske forbruget af ilt, energi og kemikalier og i det hele taget optimere forskellige processer og ikke mindst driften, siger han.
Hos Aalborg Forsyning, som har været med i projektet fra start, siger afdelingsingeniør Helle Strandbæk.
- 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 undgår dårlige slam- og bundfældningsegenskaber.
Surprise, surprise
Per Halkjær Nielsen har arbejdet i og med spildevand, renseanlæg og bakterier i årevis og egentlig er der nok ikke noget, der kan overraske – og så dog alligevel.
I forbindelse med afdækningen af bakterierne har hans team indhentet adskillige prøver fra renseanlæggene.
- Vi har afdækket identiteten af de 500 vigtigste bakterier i renseanlæggene, og det overraskende er, at bakteriesammensætningen er forholdsvis ens, uanset om renseanlægget ligger i Aalborg, Odense eller København, siger Per Halkjær Nielsen.
Ikke nok med at de danske renseanlæg sådan rent bakteriemæssigt ligner hinanden, er der netop landet en anden overraskende opdagelse på Per Halkjær Nielsens bord.
- Vi har netop fået prøver ind fra 700 renseanlæg over hele verden. Det er stort set de samme bakterier – med få udsving – som findes i de udenlandske som i de danske renseanlæg, siger han.
Netop det, at bakteriesammensætningen ikke er så forskellig fra anlæg til anlæg gør det muligt at kunne overføre læring fra et anlæg til et andet - og nå ud over Danmarks grænser.
- Meget af denne viden samler vi i MiDAS (Mikrobiologisk database af aktivt slam), som er et andet projekt vi har kørt gennem mange år sammen med danske renseanlæg og som har en hjemmeside, hvor alle kan orientere sig. En ny opdateret version er lige på trapperne, siger Per Halkjær Nielsen og fortsætter:
- Vi vil gerne udbrede konceptet til hele verden. Vi har styr på alt. Vi er næsten i mål. Vi mangler bare lidt flere håndtag at dreje på, siger Per Halkjær Nielsen.
Artiklen er en del af temaet Magasinet Energy Supply.
