Zelfopofferende Shewanella-bacteriën functioneren als palladiumkatalysator en saneren zo de Hamburgse bodem.

Terwijl ze corrosie door Shewanella oneidensis onderzochten, ontdekten Gentse onderzoekers bij toeval dat deze bacterie palladiumzouten reduceert en daarbij nanobolletjes metallisch palladium op haar celwand laat neerslaan. En met die bolletjes kun je de chloorhoudende verbindingen – waaronder pcb’s – waarmee veel bodems vervuild zijn dehalogeneren. Het idee leverde de vorsers de European Environmental Press Award op, een prijs voor innovatieve milieutechnieken, die op 3 december 2008 werd uitgereikt.

Palladium wordt veel gebruikt als katalysator bij chemische syntheses, maar voor bodemsanering was het tot nu toe te duur. Om giftige chloorverbindingen te dehalogeneren moet het oppervlak van de metaaldeeltjes namelijk voldoende groot zijn. “Palladium is kostbaar, dus je wilt er niet teveel van nodig hebben”, legt Jan Dick uit. Hij werkt als onderzoeker voor het bedrijf Avecom, een spin-off van de Gentse universiteit. Daar zijn ze sinds 2006 bezig met de technologie, die ze BioPAD noemen, afgeleid van biopalladium. “Kleine palladiumdeeltjes hebben in water normaal echter de neiging om te aggregeren. Doordat ze nu vastzitten op de bacterie doen ze dat niet en behouden ze dus een groter oppervlak dat werkzaam is als katalysator.”

Saillant detail is dat de bacteriën zelf dit proces niet overleven. Ze sterven vanwege de hoge palladiumconcentraties. Waarschijnlijk is het reduceren van palladium dan ook een poging om het toxische effect te verminderen. In het biopalladium zijn de bacteriën dus vooral de drager van de palladiumdeeltjes. De bijzondere biomatrix heeft echter als tweede voordeel dat de oppervlakte-eiwitten van de bacteriecellen wel nog steeds geladen en actief zijn. Zodoende kan het biopalladium ook hydrofobe pcb’s losmaken die zich hebben gehecht aan bodemdeeltjes.

Achilleshiel

Bij het dehalogenatieproces wordt H2 verbruikt, dat daarom continu moet worden toegevoegd. “Dat is ook een beetje de achilleshiel van de technologie,” geeft de Gentse doctoraatsstudent Tom Hennebel toe. “Het is lastig toedienen en het moet bovendien onder gecontroleerde atmosfeer, om explosiegevaar te vermijden.” Na dehalogenatie blijven onschadelijk chloride en organische verbindingen, die andere bacteriën weer kunnen afbreken tot CO2, over.

In Hamburg heeft de groep bij een pesticidefabriek een succesvol project op pilootschaal uitgevoerd. Ze zuiverden er het grondwater van hexachloorcyclohexaan met biopalladium dat ingebed zat in polymeerbolletjes. “Je wilt het BioPAD na de reiniging kunnen scheiden van het grondwater,” zegt Hennebel. “Deze bolletjes van 3 mm dikte kun je eenvoudig tegenhouden met een zeef, terwijl het proper water uit de reactor stroomt.”

Op dit moment lopen er drie grote bodemsaneringsprojecten met BioPAD. Dick verwacht dat dat er in de toekomst veel meer zullen worden. “Reguliere saneringtechnieken kosten vaak jaren tijd, zijn energieverslindend of geven veel restafval.” Veel bedrijven willen volgens hem hun milieu-imago hoog houden en zich profileren met ecologische sanering. “Hier is momenteel een grote markt voor.”

Bron: C2W1, 24 januari 2009