Krążący po TikToku i YouTube Shorts filmik o „bakterii żywiącej się odchodami”, która ma zrewolucjonizować oczyszczalnie ścieków, brzmi jak typowa internetowa sensacja. Tym razem jednak — wbrew pozorom — twórca trafił w sedno. Za clickbaitowym hasłem stoi prawdziwa, naukowo udokumentowana technologia o nazwie Anammox. I co ciekawe, jedna z najbardziej zaawansowanych instalacji tego typu powstaje właśnie w Polsce, we Wrocławiu.
Czym właściwie jest Anammox?
Nazwa to skrót od angielskiego Anaerobic Ammonium Oxidation — czyli beztlenowego utleniania amoniaku. Proces przeprowadzają bakterie z gromady Planctomycetota (najbardziej znane to Candidatus Brocadia i Candidatus Kuenenia), odkryte dopiero w latach 90. XX wieku w holenderskim bioreaktorze. Ich istnienie długo wydawało się mikrobiologom niemożliwe, bo łamią jedną z fundamentalnych „reguł” chemii środowiskowej.
W ściekach komunalnych — tych, które płyną z naszych łazienek i kuchni — znajdują się ogromne ilości amoniaku oraz związków azotu. Jeśli trafią do rzeki w niezmienionej postaci, wywołują eutrofizację: zakwity glonów, śnięcie ryb, śmierdzące, martwe akweny. Dlatego klasyczne oczyszczalnie muszą azot „spalić” do nieszkodliwego azotu gazowego (N₂), który stanowi 78% atmosfery.
Problem w tym, że tradycyjna metoda jest energetyczną katastrofą.
Dlaczego stare oczyszczalnie pożerają tyle prądu?
Klasyczny proces wymaga dwóch etapów. Najpierw nitryfikacji — bakterie tlenowe przerabiają amoniak na azotyny, a potem na azotany. Żeby to się działo, do zbiorników trzeba wtłaczać gigantyczne ilości sprężonego powietrza. To właśnie napowietrzanie pożera w typowej oczyszczalni nawet połowę całego rachunku za prąd.
Potem przychodzi denitryfikacja — inne bakterie zamieniają azotany w azot gazowy, ale potrzebują do tego „paliwa” w postaci węgla organicznego. Jeśli w ściekach jest go za mało, operator musi dolewać metanolu albo octanu. Kosztownego i nie do końca ekologicznego.
I tu wkraczają bohaterki naszego artykułu.
Magiczna sztuczka bakterii Anammox
Bakterie Anammox potrafią coś, co długo uchodziło za niemożliwe: łączą amoniak bezpośrednio z azotynami, bez tlenu, bez dodatkowego węgla. Produktem końcowym jest czysty azot gazowy, który spokojnie ulatuje do atmosfery.
Konsekwencje są spektakularne:
- zapotrzebowanie na energię do napowietrzania spada o około 60%,
- znika konieczność dolewania metanolu,
- oczyszczalnia może teoretycznie stać się samowystarczalna energetycznie — biogaz z fermentacji osadów wystarczy na zasilanie procesów.
To dlatego w branży inżynierii środowiska Anammox bywa nazywany „świętym Graalem” oczyszczania ścieków.
Haczyk: te bakterie są niesłychanie kapryśne
Twórca viralowego filmiku miał rację również wtedy, gdy mówił o wadach. Anammox ma jeden zasadniczy minus: bakterie rosną ekstremalnie wolno. Czas podwojenia ich populacji to od jednego do dwóch tygodni. Dla porównania, E. coli podwaja się co 20 minut.
Wyhodowanie biomasy potrzebnej do uruchomienia reaktora dla dużego miasta to projekt na lata, nie miesiące. Do tego dochodzi wrażliwość: spadek temperatury ścieków, zmiana pH, obecność cynku albo nagły wzrost zawartości tlenu potrafią wyzerować całą kolonię. Odbudowa? Znów miesiące pracy.
Jak wyjaśniała prof. Aleksandra Ziembińska-Buczyńska z Politechniki Śląskiej, optymalna temperatura wzrostu tych bakterii wynosi powyżej 30°C, a w warunkach polskich ścieków komunalnych proces jest znacznie mniej opłacalny i bardziej wrażliwy na zmiany odczynu (źródło: NCN).
Polski wkład: Wrocław na czele peletonu
Może to zaskakiwać, ale jedna z najciekawszych instalacji Anammox w Europie powstaje obecnie nad Odrą. Trwa rozbudowa Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków „Janówek”. Koszt pierwszego etapu to 134 mln zł netto, a w jego ramach powstaje instalacja Anammox — innowacyjna technologia opatentowana przez inżynierów MPWiK i naukowców z Politechniki Wrocławskiej (źródło: Wroclaw.pl).
MPWiK we współpracy z Politechniką Wrocławską posiada już dwa patenty na technologię doskonalącą oczyszczanie ścieków ze związków azotu, która pozwoli obniżyć stężenie azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych i poprawić wydajność oczyszczalni komunalnych (źródło: Portal Komunalny).
Badania prowadzi m.in. dr Kamil Janiak z Wydziału Inżynierii Środowiska PWr, który otrzymał ponad 1,1 mln zł z programu „Lider” Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na zwiększanie efektywności oczyszczania ścieków za pomocą bakterii anammox (źródło: Politechnika Wrocławska).
Co istotne — bakterie anammox nie są groźne dla ludzi, biorą za to bardzo istotny udział w naturalnym obiegu azotu w przyrodzie i występują m.in. w osadach dennych oraz w oceanach.
Co to oznacza dla nas, mieszkańców?
Trzy rzeczy. Po pierwsze — niższe rachunki za wodę w długim terminie, bo oczyszczalnia, która sama produkuje prąd z biogazu i nie kupuje metanolu, ma znacznie niższe koszty operacyjne. Po drugie — czystsze rzeki, bo Anammox usuwa azot skuteczniej niż klasyczne metody. Po trzecie — mniejszy ślad węglowy całego miasta, bo oczyszczanie ścieków odpowiada w skali kraju za kilka procent zużycia energii elektrycznej.
Internetowy filmik z hasłem o „bakterii jedzącej kupę” był więc — wyjątkowo — bliżej prawdy niż większość podobnych shortsów. Tyle że prawdziwa historia jest jeszcze ciekawsza: oto dzięki współpracy polskich inżynierów i kapryśnym mikroorganizmom, które dzielą się raz na dwa tygodnie, oczyszczalnie powoli przestają być energetycznymi wampirami, a stają się elektrowniami.
I to wszystko bez magii. Wystarczyła odrobina cierpliwości i bakteria, której naukowcy długo nie chcieli uwierzyć.