Nieuw onderzoek heeft een serie bacteriën aan het licht gebracht die in staat zijn om pfas op te ruimen. In een niet zo verre toekomst kunnen we er vervuilde bodem mee saneren, zegt professor microbiologie Edoardo Puglisi.
De Miteni-fabriek in de Noord-Italiaanse regio Veneto loosde sinds de jaren 60 tot 2018 pfas – een verzamelnaam voor een groep van ‘forever chemicals’ die tot ernstige milieu- en gezondheidsschade leiden. De regio kreeg te kampen met ziekte en sterfte, maar er werden ook bacteriën gevonden die een sleutelrol kunnen spelen in de sanering van de grond die door ‘onafbreekbare’ pfas werd vervuild.
‘Ik gebruik de term “onafbreekbaar” liever niet’, zegt hoofdonderzoeker Edoardo Puglisi, professor microbiologie aan de Noord-Italiaanse Università Cattolica del Sacro Cuore. ‘Niets is onafbreekbaar. Bodemleven ontwikkelt van nature manieren om toxische stoffen af te breken, zelfs de meest persistente zoals pfas.’
Puglisi werkte eerder aan de biosanering van microplastics en petroleum, ‘maar pfas zijn nog hardnekkiger. Dat maakt het onderzoek dat we in mei naar buiten hebben gebracht extra intrigerend. Het feit dat elders ook pfas-degraderende bacteriën zijn ontdekt, zoals in darmflora, bewijst dat microbieel leven experimenteert met substanties die tot voor kort niet bestonden. Daar willen we op inspelen.’
Milieuschandaal Zwijndrecht: wat zijn PFAS-chemicaliën en hoe gevaarlijk zijn ze?
Vindingrijke microben
‘Naast moeilijk afbreekbaar, zijn pfas erg mobiel in water, bodem en lucht én hopen ze zich op in biomassa, ook de onze’, zegt Giancarlo Renella, een professor van de universiteit van Padua die ook betrokken is bij het onderzoek. Als landbouwchemicus is hij geïnteresseerd in hoe pfas doorstromen van bodem en water naar microben, planten en mens. ‘Ze schaden niet alleen de gezondheid, maar verstoren ook de fotosynthese van planten en de werking van micro-organismen, die aan de basis van onze voedselketen liggen. Maar volgens het principe van de “microbiële onfeilbaarheid” blijven microben altijd manieren zoeken om vreemde stoffen te consumeren als ze daar een energetisch voordeel uit halen. Voor vele contaminanten is dat bewezen. Voor pfas zijn we bijna zover.’
‘We namen stalen van vervuilde grond in Padua en Vicenza’, vertelt Puglisi. ‘In elk bodemstaal zitten miljarden microben. In de microkosmos van de bodem zijn ze met elkaar in competitie voor voedingsbronnen. Sommige bacteriën worden door andere weggeconcurreerd en worden vindingrijker. Zij nemen al eens een hap uit bestanddelen waar andere bacteriën hun neus voor ophalen, zoals pfas. Om die bacteriën te isoleren hebben we de cultuur in de bodemstalen opgekweekt en hen daarna op een strikt dieet van pfas gezet. Zo’n 25 bacteriestammen bleken in staat om pfas af te breken. Sommige soorten werkten tot 30 procent van de pfas weg. Er wordt verwacht dat elke bacteriestam op een specifieke manier te werk gaat. Daar zullen we toekomstig onderzoek op toespitsen.’
‘Ik heb te veel PFAS in mijn bloed. En u waarschijnlijk ook’: hoe zorgwekkend is dat?
Biosanering
De hamvraag is hóé de bacteriën pfas precies te lijf gaan. ‘We hebben hun genoom in kaart gebracht’, zegt Puglisi. ‘We kennen de werking al van een groot deel van de genen, maar er zijn nog blinde vlekken. Over zo’n 30 procent van de genen hebben we alleen vermoedens. We zoeken de genen die coderen voor enzymen die de sterke fluorverbindingen in pfas verbreken. Het ziet ernaar uit dat de bacteriën in kwestie zulke enzymen bezitten. Maar de precieze stofwisselingsroutes kennen we nog niet.’ Pfas kunnen ook anders afgebroken worden: door de koolstofketens in pfas te breken. Maar dan krijg je kortketenige pfas, en die zijn nog steeds toxisch. Het is wel degelijk de bedoeling om de fluorbindingen te verbreken én de bacteriën die daartoe in staat zijn, te helpen. ‘Hun genoom verder ontrafelen is de volgende stap.’
Momenteel bestaat er nog geen commercieel toepasbare biosaneringsmethode voor pfas. ‘Om van onze voorlopige bevindingen een bruikbare techniek te maken,’ aldus Puglisi, ‘is opschaling van cruciaal belang: stap voor stap de omgeving waarin de bacteriën werkzaam zijn vergroten en heterogener maken – van perfecte proefbuis-condities in het laboratorium, naar complexe, onvoorspelbare bodemomgevingen op het terrein. De biosanering kan op twee manieren gebeuren. We kunnen simpelweg massa’s bacteriën kweken om de bodem mee te bemesten. Maar dat is niet genoeg.’
‘Sommige bacteriën nemen al eens een hap uit bestanddelen waar andere hun neus voor ophalen, zoals pfas.’
Bondgenoten
‘We kunnen de bodemomgeving ook aanpassen door stoffen toe te voegen zodat de bacteriën helemaal in hun sas zijn’, gaat Renella voort. ‘Je kunt gewassen planten die stoffen produceren waar de bacteriën van smullen. Ook “dragers” zoals bepaalde soorten houtskool kunnen worden toegevoegd. De bacteriën vermeerderen zich daarop én pfas worden immobiel gemaakt.’ Biosanering is een stuk minder ingrijpend dan de bestaande methodes. Nu ruimen we pfas op via graafwerken en verhitting, maar dat is duur en niet milieuvriendelijk.
PFAS in Europese wijnen: ‘Als we het op onze gewassen spuiten, moeten we er niet van schrikken dat ze in onze voeding terechtkomen’
De heilige graal van de pfas-afbraak is dus niet te vinden in grove middelen, maar in de microkosmos van de bodem. ‘Ik geloof sterk in zowel het menselijke vernuft als in het verandervermogen van ecosystemen’, zegt Puglisi. ‘Mits er genoeg financiering is, geloof ik in een succesvolle sanering in een niet zo verre toekomst.’
Dat klinkt allemaal veelbelovend, maar zit de wereld na corona te wachten op gekweekte microben die in het milieu worden losgelaten? ‘We zijn ons sterk bewust van het negatieve imago van micro-organismen en controleren de culturen grondig op pathogenen. In dit geval zijn de pfas-degraderende bacteriën autochtoon voor de regio en onschadelijk’, zegt Puglisi. ‘Ik pleit voor meer bewustmaking rond de rol van micro-organismen, die bondgenoten zijn en geen vijanden.’
PFAS treffen kinderen harder dan gedacht: ‘Speel niet in en met zeeschuim’
