Een veelvoorkomende bodemschimmel kan helpen bij een van de grootste afvalproblemen van de kunstmestindustrie.
Onderzoekers laten zien dat de bodemschimmel Aspergillus niger fosfor kan terugwinnen uit fosfogips: een restproduct dat wereldwijd in enorme hopen wordt opgeslagen. In het lab wisten ze in twee weken tijd meer dan 40 procent van de vastzittende fosfor terug te winnen. Het onderzoek is te vinden in Environmental and Biogeochemical Processes.
Schadelijk afval
Fosfogips ontstaat bij de productie van fosforzuur, een belangrijke stap in het maken van fosfaatmeststoffen. Het materiaal wordt vaak gezien als een last. Het belandt vaak in grote afvalhopen die jaren blijven liggen en heel schadelijk zijn voor het milieu.
Leestip: ‘Zombieboom’ in Queensland dreigt door schimmel binnen een generatie te verdwijnen
Volgens de onderzoekers wordt er wereldwijd ongeveer 300 miljoen ton fosfogips per jaar geproduceerd. In dat afval zit gemiddeld rond de 1 procent fosfor. Dat klinkt weinig, maar bij zulke enorme hoeveelheden gaat het dus al snel om 3 miljoen ton fosfor per jaar. Het probleem: die fosfor zit meestal ‘opgesloten’ in chemische verbindingen die bijna niet oplossen. Daardoor is het terugwinnen van al dat fosfor lastig.
De nieuwe studie laat zien dat schimmels hier iets aan kunnen doen. De onderzoekers gebruikten Aspergillus niger, een bodemschimmel die van nature fosfaat op kan nemen. In hun experimenten mengden ze fosfogips met de schimmel en lieten dit 15 dagen staan onder gecontroleerde omstandigheden. Daarna keken ze hoeveel fosfor in de uiteindelijke oplossing terechtkwam. Het resultaat: de opbrengst kwam uit boven de 40 procent. Ter vergelijking: zonder de schimmel valt gemiddeld maar ongeveer 10 procent van het fosfor te recyclen.
Organische zuren
Dat verschil heeft te maken met de stoffen die de schimmel uitscheidt. A. niger maakt organische zuren aan, vooral oxaalzuur. Dat zuur reageert met calcium dat ook volop in fosfogips aanwezig is. Calcium bindt zich normaal gesproken sterk aan fosfor, waardoor onoplosbare ‘klontjes’ ontstaan die niet bruikbaar zijn. Oxaalzuur houdt het calcium als het ware ‘bezet’, waardoor fosfor makkelijker opgelost kan worden.
Onderzoeker Zhen Li benadrukt: “Fosfogips werd lang gezien als een last. Echter bevat het ook een waardevolle stof die steeds schaarser wordt. Ons werk laat zien dat micro-organismen fosfor terug kunnen winnen uit het afval. Daarmee kunnen we het afval omzetten in een waardevolle grondstof.”
Opvallend is dat de schimmel niet alleen fosfor oplost, maar ook echt opneemt. Met geavanceerde beeldtechnieken zagen de onderzoekers dat veel van de vrijgekomen fosfor uiteindelijk in de schimmelcellen terechtkwam. Dat wijst op een actief biologisch opnameproces. Li zegt: “Onze resultaten laten zien dat de schimmel fosfor niet alleen terugwint, maar ook actief gebruikt om te groeien.”
Niet alleen fosfor, maar ook zwavel
De onderzoekers zagen nog iets anders: de bodemschimmel lijkt ook zwavel lekker te vinden. Fosfogips bevat veel sulfaat (een zwavelverbinding). De zwavel in het sulfaat kan door de schimmel worden gebruikt om zwavelhoudende aminozuren te maken. Dat ondersteunt de groei van de schimmel. Als de schimmel goed groeit blijft het zuren produceren. Daardoor kan de schimmel uiteindelijk meer fosfor opnemen.
De relevantie van het onderzoek is groot, omdat fosfor wereldwijd veel wordt gebruikt door de voedselindustrie. Tegelijkertijd zijn de wereldwijde voorraden fosfaaterts niet eindeloos en wordt de grondstof daardoor steeds duurder. Daar komt bij dat fosfaatmeststoffen in de praktijk niet altijd juist gebruikt worden. Daardoor komt een deel van de meststoffen uiteindelijk in sloten en meren terecht, waardoor het grondwater vervuild raakt. Als fosfor uit verontreinigd grondwater teruggewonnen kan worden kan dat helpen met het beschermen van het milieu.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Grote zorgen over fosfor: zonder dit mineraal kunnen we nergens op aarde meer voedsel verbouwen (en we raken het nu rap kwijt) en Regenwormen kunnen resistentiegenen in mest massaal tenietdoen . Of lees dit artikel: De aarde als fabriek: wetenschappers maken kunstmest onder de grond .
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
