Een onderzoeksteam van de Universiteit van Missouri in de Verenigde Staten heeft onlangs een genetisch gemanipuleerde alg ontwikkeld waarvan wordt verwacht dat deze op efficiënte wijze schadelijke microplastics bij de afvalwaterzuivering kan ‘vangen’ en recyclen, waardoor een nieuwe technologische weg wordt geboden om dit hardnekkige probleem van milieuvervuiling aan te pakken.
Het project wordt geleid door Susie Dai, professor aan het University of Missouri College of Engineering en hoofdonderzoeker aan het Bond Life Sciences Center. Haar team ontwierp een speciale algensoort die zich kan binden aan microplasticdeeltjes in water en deze kan scheiden van vervuild water. Onderzoek is niet alleen gericht op het verminderen van de uitstoot van microplastics, maar probeert ook gerecycleerde kunststoffen en algenbiomassa samen te "upcyclen" om nieuwe materialen zoals samengestelde bioplasticfilms te bereiden.
Desusi wees erop dat microplastics bijna overal voorkomen, van vijvers, meren, rivieren tot verschillende afvalwatersystemen en zelfs in vissen die door mensen worden gegeten. Momenteel vertrouwen de meeste rioolwaterzuiveringsinstallaties vooral op bestaande processen om grotere plasticdeeltjes te verwijderen, terwijl kleine microplastics vaak ‘door het net glippen’ en uiteindelijk in het drinkwatersysteem terechtkomen, waardoor het milieu blijft vervuilen en het ecosysteem wordt geschaad.
In het laatste onderzoek gebruikte het team genetische modificatie om algen in staat te stellen limoneen te synthetiseren, een natuurlijke olieverbinding die ook de belangrijkste bron van sinaasappelsmaak is. Limoneen geeft algen een aanzienlijke hydrofobiciteit, en microplastics zelf hebben ook hydrofobe eigenschappen, waardoor ze gemakkelijk aan elkaar in water worden geadsorbeerd. Wanneer deze kunstmatige algen in contact komen met water dat microplastics bevat, zullen de microplasticdeeltjes aan de algencellen "plakken" en samenklonteren tot klonten, waardoor grotere vlokkige klonten worden gevormd die na bezinking relatief gemakkelijk van het water kunnen worden gescheiden.
Naast het afvangen van microplastics kunnen dit soort gemodificeerde algen ook goed groeien in eutrofe afvalwateromgevingen en verder deelnemen aan het waterzuiveringsproces door overtollige voedingsstoffen te absorberen. Daisusi zei dat door dit systeem de drievoudige doelstellingen van ‘het verwijderen van microplastics’, ‘het zuiveren van afvalwater’ en ‘het verwerken van microplastics en algen tot bruikbare bioplastic producten’ tegelijkertijd in één proces kunnen worden bereikt. Hoewel het onderzoek zich nog in de beginfase bevindt, is de langetermijnvisie van het team om dit nieuwe proces te integreren in bestaande stedelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties, zodat steden de efficiëntie van de waterzuivering kunnen verbeteren en de vervuiling kunnen verminderen en tegelijkertijd nieuwe materiële producten met toepassingswaarde kunnen verkrijgen.
Om de technologie richting praktische toepassingen te brengen, voert het team opschalingsexperimenten uit met behulp van bioreactoren onder gecontroleerde omstandigheden. Een van de 100 verbeterde biologische reactiesystemen genaamd "Shrek" is gebruikt om industriële rookgassen te behandelen en de mogelijkheid te onderzoeken om de luchtvervuiling door de absorptie van algen te verminderen. Met het oog op de toekomst is het onderzoeksteam van plan een grootschaliger bioreactorapparaat te bouwen en dit platform uit te breiden naar meer scenario's, zoals afvalwaterzuivering, om de verwijderingsefficiëntie van verschillende milieuverontreinigende stoffen te verbeteren.