Zeewater ontzilten met cyanobacteriën die zout op commando opnemen door ze te beschijnen met groen licht. Daaraan timmert Aestuarium, een startup die in 2023 werd opgericht door (toenmalig) studenten van het Maastricht Science Programme van de Universiteit van Maastricht. Oprichter en ceo Anirudh Rajesh (21) won onlangs de Marc Cornelissen Brightlands Award, een aanmoedigingsprijs voor ‘duurzaamheidspioniers’. Het gewonnen geldbedrag wil hij gebruiken om een prototype ontziltingsinstallatie te bouwen.
Crux van de nieuwe ontziltingstechniek is het relatief lage energieverbruik, dat zo’n 2.6 keer kleiner is dan dat van de wereldwijd meest gangbare methode, omgekeerde osmose. Waar conventionele ontzilting een hoge energie-input vereist om zout water door membranen te persen (omgekeerde osmose) of water te verhitten (verdamping), maakt de techniek van Rajesh gebruik van fotosynthetische bacteriën die zichzelf van energie voorzien door CO2 en water met behulp van licht om te zetten in glucose en zuurstof.
Het gaat om cyanobacteriën die zodanig genetisch gemodificeerd zijn dat ze zout uit water opnemen wanneer ze beschenen worden met groen licht. Eenmaal verzadigd worden de bacteriën uit het water gehaald – een scheiding die eenvoudig is doordat ze gehuld zijn in een (van zeewier gemaakte) polymeer – en verhuisd naar een andere tank. Aldaar laten ze het opgenomen zout onder invloed van beschijning met rood licht weer los, en worden ze weer bruikbaar voor een nieuwe ronde zoutabsorptie. Intentie is de bacteriën zo’n 14 rondes te recyclen voordat ze doodgaan.
Een droom die uitkomt
Het begon allemaal met een idee van Rajesh, wie opgroeide in India. In zijn thuisstad Chennai wordt drinkwater voornamelijk gewonnen uit rivieren die ‘s zomers droog vallen. In die maanden komt er soms maar een uur per dag water uit de kraan, wat huishoudens zelf moeten zuiveren voordat het drinkbaar wordt geacht. Gedreven om de zoetwaterbeschikbaarheid wereldwijd te verbeteren bestudeerde Rajesh al sinds het eerste jaar van zijn studie (waarvoor hij vorig jaar cum laude slaagde) ontziltingstechnieken, en heeft dit sindsdien niet meer losgelaten.
In 2022 deed hij met elf medestudenten van de Universiteit van Maastricht mee aan iGEM, een internationale competitie voor synthetische biologie die georganiseerd wordt door het Massachusetts Institute of Technology. Tijdens de wedstrijd, die sinds begin deze eeuw de drijvende kracht is geweest achter de oprichting van ruim 250 startups, werken studenten gedurende acht maanden (naast hun studie) interdisciplinair samen aan biotechnologisch onderzoek om maatschappelijke vraagstukken op te lossen. Hierbij werken ze samen alsof ze al een startup zijn en nemen ze ook alle randzaken rondom het wetenschappelijk onderzoek op zich, van het zelf moeten verzamelen van financiering tot communicatie naar de maatschappij.
Erik Steen Redeker, universitair hoofddocent synthetische biologie aan de Universiteit van Maastricht, selecteert jaarlijks een team van studenten om mee te doen aan de iGEM-competitie en neemt daar normaliter vooral tweedejaarsstudenten voor aan. Rajesh, in 2022 nog eerstejaars, droomde echter van kinds af aan al van meedoen aan iGEM en kon niet langer wachten. Hij diende zijn idee voor de biologische ontziltingstechniek in bij Steen Redeker, die hem vanwege zijn enthousiasme en veelbelovende idee bij uitzondering aannam.
Tweede natuur
Het onderzoek leidde tot de gehoopte resultaten en nieuwe vragen. Rajesh bleef de technologie samen met een aantal medestudenten verder ontwikkelen, wat in 2023 leidde tot de oprichting van Aestuarium, waar hij zich sinds een jaar fulltime op richt. Het bedrijf kon worden opgestart door investeringen van regionaal ontwikkelingsfonds LIOF en investeringsmaatschappij Rockstart, en wordt ondersteund door watertechnologiecentrum Wetsus, de Universiteit van Maastricht en de Rabobank. In een gehuurd ‘innovatielab’ van CHILL op het terrein van Chemelot in Geleen deden de – inmiddels afgestudeerde – jonge onderzoekers het afgelopen jaar onderzoek naar de nieuwe techniek, die ze op het punt staan te patenteren.
Erik Steen RedekerVanaf de zijlijn is Steen Redeker nog betrokken als wetenschappelijk adviseur in de Raad van Advies van het bedrijf. Dat studenten bij een iGEM-project iets uitvinden wat startupwaardig kan zijn is an sich niet uniek, reflecteert hij op de afgelegde weg. “Wél dat ze zich er zo volhardend in vastbijten om het idee ook daadwerkelijk naar de praktijk te brengen. Meestal gaan ze nadat ze afgestudeerd zijn allemaal een andere kant op, maar dat liep hier heel anders.”
“We zijn gewoon doorgegaan in de flow die we te pakken hadden tijdens het iGEM-project en zijn nooit meer gestopt”, aldus Rajesh. “Ik zou niet zeggen dat het gezond was, maar we vinden het allemaal ontzettend leuk en het voelt als een tweede natuur.”
Prototype bioreactor
Voor zijn inspanningen ontving hij onlangs de Marc Cornelissen Brightlands Award, een initiatief van innovatiecampus Brightlands dat ondersteund wordt door de provincie Limburg, Universiteit Maastricht, Zuyd Hogeschool en Fontys Hogeschool, het ministerie van Economische Zaken, bedrijven en Limburgse, nationale en Europese fondsen en overheden. De prijs werd acht jaar geleden in het leven geroepen als eerbetoon aan Marc Cornelissen (1968–2015), een Limburgse poolreiziger die met expedities en onderzoek in het poolgebied de gevolgen van klimaatverandering al in de jaren ‘90 nadrukkelijk op de agenda zette. Met de award wil de organisatie die geest van ondernemende klimaatactie levend houden.
De jury roemt de persoonlijke drijfveren van Rajesh en de originaliteit van zijn idee. “Terwijl de rest van de wereld zoekt naar thermische oplossingen, kiest hij voor een compleet nieuwe, biologische aanpak. Met bacteriën die hij activeert en hergebruikt, ontwikkelt hij een schaalbare en betaalbare manier om zout water om te zetten in drinkwater.” Volgens de jury volgt hij daarbij een zorgvuldig, realistisch pad, met een glasheldere visie.
Het gewonnen prijzengeld van 35.000 euro helpt de startup om sneller een prototype bioreactor te kunnen bouwen, vertelt Rajesh. Hiermee hoopt het bedrijf 50 liter zeewater per dag te kunnen ontzilten. Als ze daarin slagen, zijn twee pilots het eerstvolgende doel: één in samenwerking met Wetsus op de Watercampus in Leeuwarden (een ontziltingsinstallatie voor 1000 liter zeewater per dag) en één bij een potentiële klant in Nederland, op een schaal van 10.000 liter per dag. Voor beide pilots start het bedrijf binnenkort een nieuwe investeringsronde.
Toekomstplannen
Volledige ontzilting tot zoet water en het vervangen van conventionele ontziltingstechnieken is, voorlopig, niet het plan. Doel is de techniek onder andere in te zetten als voorbehandeling voor omgekeerde osmose, waarbij met de bacteriën al een aanzienlijke voorzuivering en daarmee energiebesparing zou kunnen worden behaald. Onder andere de landbouw beschouwt het bedrijf als doelgroep, omdat partiële ontzilting van zeewater of brak grondwater van waarde kan zijn voor de productie van landbouwkundig bruikbaar irrigatiewater.
In een toekomstige eigen fabriek beoogt Aestuarium de benodigde bacteriën zelf te gaan produceren. Het bouwen van ontziltingsinstallaties is niet het plan. Als alles volgens plan verloopt, hoopt de startup licenties voor de technologie te verkopen aan waterbedrijven die het zelf kunnen implementeren.
LEES OOK
H2O Actueel: Brak grondwater in Hollandse Duinen kan betrouwbare drinkwaterbron worden voor Dunea
LUISTER OOK
H2O Podcast: Gaat Brabant als eerste provincie ontzilt zeewater drinken? (interview met Rob van Dongen, directeur van Brabant Water)
