‘Eigenlijk lag mijn hart al van jongs af aan bij water zuiveren. Mijn vader werkte bij een drinkwaterbedrijf en als kind ging ik regelmatig met hem mee. Maar ja, drinkwater is niet zo cool als je achttien bent en over een studie gaat nadenken.” Brigit van Brenk zegt het met een lach, wandelend langs een vijver in de botanische tuinen van de Universiteit Utrecht. „Dus toen werd het biologie. Iets met hersenen wilde ik doen, dat leek me veel spannender.”
Nooit had ze verwacht dat ze op haar 30ste tóch in de voetsporen van haar vader zou treden. Begin dit jaar promoveerde ze aan de Universiteit Utrecht op een door haarzelf en haar promotor ontwikkelde methode om oppervlaktewater te kunnen zuiveren: met behulp van champignonsubstraat.
„Tijdens mijn studie ontdekte ik dat ik schimmels minstens zo interessant en mysterieus vond als hersenen. Dus toen ik voor de master bio-inspired innovation stage moest lopen, klopte ik aan bij het Zuid-Hollandse drinkwaterbedrijf Oasen – hetzelfde bedrijf dat ik kende uit mijn jeugd – met de vraag: hebben jullie nog een probleem dat ik kan proberen op te lossen?”
Dat probleem was microverontreiniging: onzichtbare vervuiling van water door bijvoorbeeld medicijnresten, pesticiden en PFAS. Bestaande methoden om die moleculen te verwijderen, bijvoorbeeld met behulp van actieve koolstof of ionenwisselaars, zijn vaak omslachtig en duur. Een goedkoper alternatief is bioremediatie: het verwijderen van microverontreinigende stoffen met bijvoorbeeld hout- en bladafvalafbrekende schimmels. „In de natuur maken die gebruik van zogeheten lignine-modificerende enzymen. En omdat die enzymen niet heel specifiek zijn, helpen ze dus óók met het afbreken van andere afvalstoffen.”
Afval dat afval behandelt
Een probleem van veel van die schimmels – waaronder de grijze buisjeszwam en het waaiertje – is dat ze niet op grote schaal inzetbaar zijn, vanwege hun trage groei. Dus kwam Van Brenk voor haar promotie met een nieuwe invalshoek: „Wat als we nu eens zouden onderzoeken of afval uit de champignonteelt ook waterzuiverend zou werken? Afval dat afval behandelt dus.”
Jaarlijks wordt er alleen al in Nederland 800.000 ton van zulk substraat geproduceerd, als groeibodem voor de champignons. Het bestaat uit een mix van tarwestro, paardenmest, kippenmest en gips, waarin de schimmeldraden zich kunnen nestelen. „Als de vruchtlichamen – dus de paddenstoelen – eenmaal geoogst zijn kun je eigenlijk niets meer met die bodem. Op dit moment moeten Nederlandse boeren soms zelfs betalen om het naar Duitsland af te voeren, waar het gebruikt wordt als mest.”
Dát het substraat effectief was in het zuiveren van water werd al snel duidelijk uit laboratoriumproeven, waarbij Van Brenk substraat toevoegde aan vervuild water in erlenmeyers. „Binnen 48 uur zagen we al een duidelijk resultaat. Maar vervolgens wilden we weten wát er dan precies werkte. Waren het inderdaad alleen de enzymen in de schimmeldraden of speelde er meer mee? Want het gekke was: als we die groeibodem gingen verhitten, en ’m daarmee in feite inactief maakten, bleken we er nog steeds micro-verontreiniging mee te verminderen.
„Toen ontdekten we dat er een speciale chemische reactie plaatsvindt, de fentonreactie. Die is vernoemd naar de Brit Henry Fenton die ontdekte dat een combinatie van metaal en waterstofperoxide chloorhoudende organische moleculen kan afbreken.”
Het koper en ijzer uit de kippenmest reageerde met door de schimmel geproduceerd waterstofperoxide. „In die zin bleken die complexe afvalbodems van de champignons dus juist een zegen. Maar het werkt alleen als je het hele substraat gebruikt. We hebben ook gekeken of je een soort thee kunt laten trekken van de groeibodem en daarmee het water kunt zuiveren, omdat dat veel goedkoper en makkelijker te gebruiken zou zijn. Maar dat bleek veel minder effectief.” Wel zou de thee inzetbaar kunnen zijn om de dure al bestaande filters zoals de actieve kool schoon te spoelen. „Als die filters eenvoudiger te zijn hergebruiken, dan worden ze meteen stuk betaalbaarder.”
Patent op de methode
Een andere grote ontdekking was dat het substraat ook effectief bleek in het verwijderen van twee verschillende PFAS-soorten, GenX en PFOA. „Het was nog niet eerder aangetoond dat schimmels dat kunnen doen en dus hebben mijn supervisor en ik een patent op deze methode aangevraagd.” Als postdoc aan de Universiteit Utrecht hoopt Van Brenk het waterzuiveringsonderzoek de komende jaren verder te kunnen uitbouwen. „Zo willen we onder andere nog zeker weten dat het water dat overblijft na de zuivering niet per ongeluk nog giftige afbraakproducten bevat. Want dan zou je van de regen in de drup belanden.”
In de toekomst hoopt Van Brenk aan het hoofd te staan van een groot internationaal bedrijf dat afvalwater zuivert, en anderen te overtuigen van het belang van schimmels. „Gelukkig zie ik dezelfde passie ook bij studenten. De afgelopen jaren zijn schimmels echt booming geworden.” Eén persoon die haar schimmelliefde ook heeft overgenomen is haar vader. „Die vindt het echt heel mooi dat ik nu ook in de waterzuivering zit, al proberen we er op familiefeestjes niet te veel over te praten. Hij heeft zelfs de illustraties van mijn proefschrift gemaakt, dat was een superleuke samenwerking.”