Door: Karla Lant

In het Amerikaanse zuidwesten hebben innovatieve oplossingen voor watertekorten het moderne stadsleven letterlijk mogelijk gemaakt. Nergens is dit duidelijker dan Las Vegas, een oase in de woestijn waar je zelfs dansende fonteinen kunt zien die met licht gekleurd zijn en elke 15 minuten enorme waterstralen in de dorre lucht schieten bij het Bellagio.
Een nieuw proefprogramma via WaterStart, in samenwerking met de Universiteit van Nevada, Las Vegas (UNLV), geeft enig inzicht in hoe de oase mogelijk blijft - en hoe het water veilig kan worden gehouden in de woestijn en daarbuiten.

EEN NIEUWE, SNELLERE TECHNOLOGIE TESTEN
Voor dr. Daniel Gerrity, een assistent-professor aan de Universiteit van Nevada, Las Vegas (UNLV), bij de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek en Constructie, zijn de kwesties van schaarste en waterkwaliteit altijd dichtbij.
"Hergebruik naar drinkwater is nu ongeveer 10 jaar de focus van mijn onderzoek", legt Dr. Gerrity uit, die zijn onderzoek naar drinkbaar hergebruik begon als postdoctoraal onderzoeker bij de Southern Nevada Water Authority en vervolgens werkte aan verschillende projecten voor hergebruik van drinkwater in Californië. als Senior Engineer bij Trussell Technologies.
"Ik ben net mijn EPA Science to Achieve Results (STAR) -subsidie ​​aan het afronden, die gericht was op microbiële risicobeoordeling, duurzaamheid en behandeling in toepassingen voor hergebruik van drinkwater", voegt Dr. Gerrity toe. “De eerste component kwantificeert de veiligheid van drinkbaar hergebruik (dwz hoe waarschijnlijk is het dat iemand ziek wordt van conventioneel drinkwater versus drinkwater uit een drinkbaar hergebruiksysteem). De tweede component evalueerde de economische levensvatbaarheid van direct hergebruik van drinkwater in Las Vegas - in tegenstelling tot het terugsturen van ons gezuiverde afvalwater naar Lake Mead zoals we dat nu doen. De derde component evalueerde ozonbiofiltratie als een alternatief voor zuiveringstreinen die omgekeerde osmose toepassen vanuit het oogpunt van waterkwaliteit. "
Nu maakt Dr. Gerrity deel uit van een samenwerking via WaterStart en UNLV die nieuwe watermonitoringstechnologie test van het in Nederland gevestigde technologiebedrijf microLAN. Het pilootproject test de innovatieve BACTcontrol-unit, die bacteriële besmetting en activiteit in water vele malen sneller kan detecteren dan de huidige technologieën.

"WaterStart, dat nauw samenwerkt met het bureau voor economische ontwikkeling van de gouverneur van Nevada, heeft tot doel de economie van Nevada te diversifiëren en te laten groeien door een knooppunt te creëren voor innovatie op het gebied van watertechnologie", merkt Dr. Gerrity op. "Ze geven watertechnologiebedrijven de kans om bijpassende fondsen te zoeken om hun producten te testen en samen te werken met belanghebbenden op het gebied van water en afvalwater in het zuidwesten."
Het microLAN-team is gespecialiseerd in het gebruik van lichtmetingen om vroegtijdige waarschuwingssystemen te ontwikkelen voor het bewaken van de waterkwaliteit. Hun assortiment online bewakingsapparatuur neemt een verscheidenheid aan taken op zich, van het bewaken van de drinkwaterkwaliteit tot het detecteren van chemische en bacteriële vervuiling en het bewaken van proces- en oppervlaktewater op algen.
"Alle water- en afvalwaterinstanties hebben de behoefte om bacteriële verontreiniging van gezuiverd water zo snel mogelijk te identificeren om de volksgezondheid te beschermen en om te voldoen aan verschillende voorschriften", legt Dr. Gerrity uit. “Dit is van cruciaal belang voor afgewerkt drinkwater, maar het is ook belangrijk voor gezuiverd afvalwater dat in het milieu wordt geloosd, wordt gebruikt voor irrigatie (dwz niet-drinkbaar hergebruik) of zelfs wordt gebruikt om de drinkwatervoorziening te vergroten (dwz drinkbaar hergebruik). "
Monitoring van water op bacteriële besmetting is vereist voor alle water- en afvalwaterinstanties, dus technologieën die de detectie van specifieke bacteriën mogelijk maken die infecties en ziekten veroorzaken, komen veel voor. De aanwezigheid van specifieke "indicatorbacteriën", zoals totale colibacteriën en E. coli, zou moeten dienen als een waarschuwing voor instanties dat het water verontreinigd kan zijn met andere pathogenen - waardoor technologie nodig is voor frequente, routinematige tests.
De BACTcontrol-technologie is vooral uniek in de snelheid waarmee resultaten worden geretourneerd.
"Voor de meeste [watermonitoring] -toepassingen zouden de tests terug moeten komen als 'niet-detecteert'," beschrijft Dr. Gerrity. “Het probleem is dat de standaardmethoden minstens 18 uur incubatietijd vereisen voordat resultaten worden verkregen, wat betekent dat er urenlang besmet water kan vrijkomen voordat een probleem wordt geïdentificeerd. De BACTcontrol vertrouwt eigenlijk op een vergelijkbare methode, maar de sensor is veel gevoeliger, zodat hij een 'positief' monster in slechts een uur kan detecteren - in plaats van de typische 18-24 uur. "

DE "ONGEZONDE GLOED" DETECTEREN
Het microLAN-bewakingssysteem voor vroegtijdige waarschuwing is gebaseerd op lichtmetingen.
"Bacteriën kunnen een assortiment van enzymen produceren die worden gebruikt om 'voedsel' af te breken en energie op te wekken, en de meeste E. coli kunnen een enzym produceren dat β-glucuronidase wordt genoemd en dat wordt gebruikt om bepaalde koolhydraten af ​​te breken", zegt Dr. Gerrity. “De BACT-controle spikes een chemische stof die alleen E. coli kan metaboliseren, maar de sleutel is dat er ook een fluorescerende component van die chemische stof is. Wanneer de chemische stof intact is, is er geen fluorescentie, maar wanneer E. coli deze afbreekt, wordt de fluorescerende component geactiveerd. De BACTcontrol gebruikt vervolgens een lichtbron om de fluorescerende verbinding te laten 'gloeien', wat de sensor op zeer lage niveaus kan detecteren. ”

Dr. Gerrity legt uit dat de huidige versie van de BACTcontrol totale coliforme bacteriën, E. coli, enterokokken en "totale bacteriële activiteit" kan detecteren door verschillende chemicaliën toe te voegen en bij verschillende temperaturen te incuberen. "Totale coliforme bacteriën en enterokokken zijn ook typen 'indicatorbacteriën'," voegt Dr. Gerrity eraan toe.

Uiteindelijk, hoewel direct hergebruik van drinkwater nog niet op het menu staat in Nevada, kan dit binnenkort gebeuren, en indirect hergebruik van drinkwater is van cruciaal belang voor de staat, waardoor het soort testen dat de BACTcontrol doet essentieel is.

"In feite keert al ons gezuiverde afvalwater uiteindelijk terug naar Lake Mead en vormt het een klein deel van onze drinkwatervoorziening", merkt Dr. Gerrity op. “Zonder die 'retourstroomkredieten' zou Las Vegas waarschijnlijk niet kunnen bestaan ​​zoals het nu doet. Bij direct hergebruik van drinkwater zou het meer in wezen worden omzeild en zou het water rechtstreeks aan de consument kunnen worden geleverd. "

Na dit project kunnen we verwachten dat de BACT-regeleenheid wordt getest in praktische afvalwaterinstellingen.

"Na voorbereidende tests in mijn laboratorium bij UNLV, zullen we de BACT-regeleenheid installeren bij verschillende water- en afvalwatervoorzieningen in Nevada (en in de toekomst misschien Arizona en Californië)", legt Dr. Gerrity uit. “Het primaire doel is om te evalueren of de sensor verbetert ten opzichte van de standaard bacteriële detectiemethoden die momenteel door de industrie worden gebruikt. Als dit lukt, kan een brede implementatie van dit type sensor een nog betere bescherming van de volksgezondheid bieden door verontreinigingsgebeurtenissen in bijna realtime te identificeren. beginnen allemaal anders over water te denken.

"Naarmate we doorgaan met de brede acceptatie van direct drinkbaar hergebruik, zal de tijd (en afstand) tussen ongezuiverd rioolwater en afgewerkt drinkwater steeds korter worden", merkt Dr. Gerrity op. "Hoewel de wetenschap aantoont dat deze praktijk veilig is, bieden real-time sensoren zoals de BACTcontrol nog meer bescherming en verminderen ze de kans op storingen die de volksgezondheid in gevaar kunnen brengen."

In de toekomst passen Dr. Gerrity en zijn team de technologie mogelijk ook op andere manieren toe.

"Naast hergebruik van drinkwater kan een technologie als de BACTcontrol van onschatbare waarde zijn voor andere industrieën", benadrukt Dr. Gerrity. “De huidige uitbraak van E. coli die verband houdt met snijsla wordt nog onderzocht, dus de oorzaak is nog onduidelijk. Een real-time sensor die pieken in bacteriële besmetting in irrigatie- of waswater zou kunnen detecteren, zou echter mogelijk de kans op toekomstige uitbraken kunnen verkleinen. Dit is een ander gebied dat ik in de toekomst graag zou willen onderzoeken. "