Onderzoekers uit Illinois ontwikkelen een schimmelbehandeling om afvalwater om te zetten in kunstmest
In Urbana, Illinois, pionieren onderzoekers van de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign met een duurzame benadering van de productie van kunstmest waarbij gebruik wordt gemaakt van organisch afval. Door middel van twee innovatieve onderzoeken heeft het team het potentieel onderzocht van een schimmelbehandeling om afvalwater van hydrothermische liquefactie (HTL) om te zetten in een levensvatbare meststof voor landbouwgewassen.
Hydrothermische liquefactie is een proces dat natte biomassa, zoals varkensmest of voedselafval, omzet in biocrude olie onder gebruikmaking van omstandigheden van hoge temperatuur en hoge druk. Dit proces genereert een bijproduct dat bekend staat als hydrothermische liquefactie waterfase (HTL-AP), dat doorgaans waardevolle voedingsstoffen bevat die zijn opgesloten in organische vormen die niet gemakkelijk toegankelijk zijn voor planten en die ook giftige zware metalen kunnen bevatten.
Paul Davidson, universitair hoofddocent bij de afdeling Landbouw- en Biologische Technologie, legt uit: ‘Hoewel HTL-AP voedingsstoffen bevat die gunstig zijn voor de bemesting, moeten de organische stikstofverbindingen worden afgebroken tot vormen zoals ammoniak of nitraat die planten kunnen opnemen, en tot giftige stoffen. componenten moeten worden verwijderd."
Het eerste onderzoek, geleid door de toenmalige masterstudent Vitória Leme, richtte zich op het gebruik van Trametes versicolor, een soort witrotschimmel, om de HTL-AP te behandelen. Uit de resultaten bleek dat het drie dagen behandelen van het afvalwater met deze schimmel de concentraties nitraat en ammoniak aanzienlijk verhoogde.
Na het afstuderen van Leme zette studente Karla Lopez het onderzoek voort. In het tweede onderzoek combineerde ze de schimmelbehandeling met een bacterieel nitrificatieproces om ammoniak verder om te zetten in nitraat, waardoor een 17-voudige toename van de nitraatconcentratie werd bereikt.
Lopez benadrukte dat optimale resultaten werden bereikt wanneer de micro-organismen in water met een pH-bereik van 6 tot 7,5 werden gehouden. Ze merkte op: "Onze bevindingen suggereren ook dat de schimmel niet alleen helpt bij het terugwinnen van voedingsstoffen, maar ook een rol speelt bij het ontgiften van het afvalwater."
Voortbouwend op deze veelbelovende resultaten onderzoekt het team van Davidson nu het gebruik van dit behandelde afvalwater om hydrocultuurgewassen te verbouwen, met als doel een model voor de circulaire economie op te zetten dat de behoefte aan transport over lange afstanden van natte biomassa minimaliseert. Hij overweegt dit behandelingssysteem te integreren in de buurt van varkenshouderijen of soortgelijke landbouwopstellingen om het proces van afvalproductie tot bemesting te stroomlijnen.
Het onderzoek, ondersteund door het USDA National Institute of Food and Agriculture, markeert een belangrijke stap in de richting van het verminderen van het verbruik van fossiele brandstoffen bij de productie van kunstmest en het verbeteren van de duurzaamheid van landbouwpraktijken.
