Dorthe Groth Petersen og Karl Haxthausen måler den elektriske spænding i bioelektroderne i en af forsøgs­baljerne.
01.02.2019
Artikel

Grøn teknologi kan mindske iltsvind og fjerne giftstoffer

Gamle giftstoffer gemmer sig i havbunden i danske havne, og lagre af fosfor får jævnligt søer til at gispe efter ilt. En enkel og innovativ teknologi, som aktiverer de naturligt forekommende bakterier med bioelektroder, testes på Danmarks Tekniske Universitet.

Af Anna Dalsgaard

På en græsplæne uden for bygning 115, hvor DTU Miljø på Danmarks Tekniske Universitet i Lyngby bor, står tre gange tre 200-liters runde plastikbaljer med søbund og vand fra Søllerød Sø i Nordsjælland. 

Halvvejs nede i de fleste baljer skimter man et par røde og sorte ledninger samt et net i stål, mens nogle af baljerne kun indeholder søbund og søvand.

Enkel metode til at genoprette naturen
Karl Haxthausen er ph.d.-studerende på DTU Miljø, og han fortæller, at baljerne bruges i forsøg, som skal dokumentere, at det er muligt at genoprette økobalancen i søer og rense havnebassiner med noget så enkelt som net i stål og elledninger.

“Nettet fungerer som en stålelektrode, der forbinder det iltfattige bundsediment og det iltrige vand, og bakterierne i bundsedimentet kan derfor “ånde”, som var der ilt til stede”, siger han og fortæller, at processen virker ligesom et batteri, hvor den positive pol og den negative pol er stålnet, placeret i henholdsvis vandet og sedimentet. Med de to poler skaber forskerne en proces, hvor særlige bakterier i sedimentet kan afgive strøm, teoretisk op til 1,2 volt.


Glassene indeholder vand, sediment og elektroder af forskellig udformning og materiale, fx metal og grafit, formet som net, stave eller plader, så forskerne kan sammenligne elektrodernes effekt og modstandsdygtighed i miljøet for at finde den bedst egnede type til brug som bioelektrode. Foto: Jacob Nielsen


Målinger viser, at bakterierne ånder
Forsøget strækker sig over tre måneder, og knap halvvejs inde i perioden viser det ret lovende resultater.

“Bioelektroderne sætter gang i oxideringen, som ændrer kemien i søbunden, så den binder fosfor”, siger Karl Haxthausen, som laver sit ph.d.-projekt inden for miljøteknologi ved Institut for Vand og Miljøteknologi på DTU.

Ph.d.-projektet er en del af et forskningsprojekt, som er et samarbejde mellem det rådgivende ingeniørfirma NIRAS, Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Aarhus Universitet (AU).

“Foreløbige målinger viser, at bioelektroderne har øget det såkaldte redoxpotentiale i søbunden i baljerne, og at det fortsat stiger”, siger Karl Haxthausen og fortæller, at de kan måle strøm, som viser, at bakterierne ånder, som var der ilt til stede.



Når der ikke er ilt til stede i vandet, producerer mikroorganismerne i søbunden store mængder metan, som bobler op. Foto: Jacob Nielsen

“Det er godt nyt, for så vil fosforen formentlig bindes i sedimentet og ikke være tilgængelig til algeopblomstring. Så fjernelsen af fosfor vil på længere sigt medføre, at risikoen for iltsvind bliver mindre”, siger Karl Haxthausen, som understreger, at forsøgene stadig er i en relativt tidlig fase, da det tager nogle måneder, før bakterierne har vænnet sig til de nye forhold og begynder at gro.

Lignende forsøg i forbindelse med hans eget speciale og fra en af hans bachelorstuderende peger på, at teknikken kan binde en betydelig andel fosfor.

Gammel overgødskning skaber stadig iltsvind
De høje koncentrationer af fosfor i søerne skyldes i høj grad overgødskning fra landbruget og årtiers gamle aflejringer, som har fået fosfor til at ophobe sig i søernes bundsediment. Det skaber eutrofiering, som det hedder, når for store mængder næringsstoffer skaber algeopblomstring og iltsvind, og det sker i 75 procent af Danmarks 120.000 søer.

“Alger i søer er tit begrænsede af fosformængden. Så hvis fosfor tilføres en sø, så vil algerne begynde at vokse, og når algerne dør, falder de ned på bunden og bliver nedbrudt af mikroorganismer, som bruger al ilten til at nedbryde algerne”, siger Dorthe Groth Petersen, som er seniorspecialist hos NIRAS.

Hun er cand.scient. og ph.d. i biologi og har tidligere forsket i marine sedimenter og mikrobiologiske processer i både Danmark, USA og Sverige.

“Man kan både se og lugte ilt­svind. Dyrene og planterne i søen dør, og vandet lugter råddent, så det handler både om at genoprette økosystemerne, og om at søerne skal kunne bruges til rekreative formål som at bade og fiske i”, siger Dorthe Groth Petersen.

Og så har vi i EU’s vandrammedirektiv forpligtet os til at forbedre det danske vandmiljø.

“Vi skal nedbringe udledningen af fosfor. Det ligger i de danske vandområdeplaner, så det er ikke noget lille hyggeprojekt. Det er en problematik, vi skal gøre noget ved i Danmark, og det kan denne metode sandsynligvis bidrage til på en enkel og lavteknologisk måde”, siger hun.

Metoden nedsætter metanudslip fra søerne
Tilbage ved baljerne på DTU pirker Karl Haxthausen med en pind i sedimentet i en af kontrolbaljerne, og straks stiger der bobler op til overfladen.

“Det er metan”, siger han.

“Når der ikke er ilt til stede, producerer mikroorganismerne i søbunden store mængder metan”.

Og metan er en kraftig drivhusgas med en effekt, der er cirka 25 gange større end kuldioxid, når det handler om den globale opvarmning. Metan skaber typisk såkaldte bundvendinger, hvor der pludselig siver eller bobler metan, svovlbrinte og andre gasser op fra den iltfrie bund. Udslippet kan være så voldsomt, at det river bundmateriale med op i vandet, og derfor taler man om, at bunden vender.

En vigtig sidegevinst ved bioelektrodeteknologien er, at metanudledningen ser ud til at blive markant reduceret.

“Når vi ved, at 15-30 procent af metanudledningen i Danmark stammer fra søer, er det fantastisk positivt, hvis denne metode nedsætter udledningen”, siger Dorthe Groth Petersen.

Når forsøget i baljerne er slut, er planen, at forsøget herefter skal gennemføres i storskala i Søllerød Sø.

“Søllerød Sø er spændende at arbejde med. Den er ikke så stor og har et enormt forurenet sediment med masser af organisk materiale”, siger Karl Haxthausen.

Havnesediment fra Esbjerg Havn står for tur
Hos NIRAS arbejder Dorthe Groth Petersen blandt andet med at oprense forurenet sediment i Esbjerg Havn for Kystdirektoratet. Oprensningen foregår mekanisk, ved at det øverste bundlag graves op og lægges i et depot på land.

“Det fik os til at tænke over, om det ikke var smartere og bedre at gøre noget ved selve forureningen i stedet for bare at grave det forurenede sediment op og deponere det på land, hvor det så ligger for eftertiden”, siger Dorthe Groth Petersen.

Så når baljerne ved DTU tømmes for søvand, fyldes de op med havvand og havnebund fra Esbjerg Havn.

Dorthe Groth Petersen fortæller, at rensning af havne er uhyre relevant, da mange af dem er forurenet med olie og gammel skibsmaling.

“Fx findes det hormonforstyrrende stof TBT i mange danske havne, selv om det har været forbudt i flere år. Det er et meget giftigt stof, og der skal kun ganske lidt til for at forurene et område”, siger hun.

TBT blev brugt i bundmaling til skibe og er med på listen over hormonforstyrrende stoffer. Selv ved meget lave koncentrationer påvirker det hormonerne hos fx snegle, så hunnerne hos nogle arter udvikler en penis og bliver ufrugtbare.

“TBT er meget svært nedbrydeligt, men bakterier kan nedbryde det, hvis de får ilt. Så hvis vi kan få bioelektroderne ned i sedimentet i bunden af havnene og få bakterierne til at nedbryde eksempelvis TBT, ville det være et stort fremskridt for vandmiljøet”, siger hun.

Projektet er finansieret med 50 procent fra MUDP (Miljøteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram), som er et program under Miljø- og Fødevareministeriet, som støtter grønne teknologier. De resterende 50 procent kommer fra de tre samarbejdspartnere NIRAS, DTU og AU.

I denne omgang rakte pengene kun til havneforsøg på land.

“Men jeg håber, at vi kan skaffe penge til storskalaforsøg i en havn fra fonde eller måske fra en havn eller kommune, som vil være med i udviklingen af den her spændende teknologi”, siger Dorthe Groth Petersen.