En ny salttolerant bakterie odlad från Röda havet tar effektivt bort kväve från salt avloppsvatten, föreslår forskning från Pascal Saikalys team på KAUST. Bakterien skulle kunna användas för att behandla avloppsvatten som kommer från toaletter som använder havsvatten för spolning i stället för sötvatten.

Mindre än en procent av jordens vatten är färskt och även tillgängligt för mänskligt bruk. Världens befolkning förväntas växa till cirka tio miljarder år 2050 och kommer att fortsätta att sätta ökande press på denna redan sällsynta resurs.

För närvarande, toalettspolning står för cirka 30 procent av världens totala behov av hushållsvatten, med en genomsnittlig människa som spolar hela 50 liter per dag. Att använda havsvatten för att spola toaletter skulle delvis kunna minska trycket på sötvattenresurserna.

"Sjövattentoalettspolning är redan i praktiken i Hong Kong, Singapore och Tokyo, " säger KAUST-forskaren Muhammad Ali. "Fler kuststäder kommer sannolikt att följa efter för att minska sitt beroende av sötvattenresurser och energikrävande avsaltning. Men den höga salthalten i avloppsvattnet från toalettspolning med havsvatten begränsar prestandan hos konventionella kväveavlägsnande bakterier som används i reningsprocesser eftersom de har låg salttolerans."

Muhammad Ali och Ph.D. kandidat Dario Rangel Shaw, båda i Pascal Saikalys labb, genomfört tre års tester för att ta reda på om bakterien Candidatus Scalindua sp. AMX11, som de odlade från Röda havet, effektivt kan avlägsna kväve från salt avloppsvatten.

Kväve behöver avlägsnas från avloppsvattnet på grund av dess negativa effekter på miljön och människors hälsa. För närvarande, den mest energieffektiva metoden för att göra detta innebär användning av granulat som innehåller två typer av kväveavlägsnande bakterier. Men en av dessa, en anaerob ammoniumoxidationsbakterie, eller anammox-bakterier för kort, har en mycket låg tolerans för och effektivitet i saltvatten.

KAUSTs Candidatus Scalindua sp. AMX11 var cirka 90 procent effektiv vid rening av avloppsvatten med en salthalt på cirka 1,2 procent och visade höga kväveavskiljningshastigheter. Testerna var på riktigt havsvatten - till skillnad från andra studier som använde konstgjorda versioner.

"Fynden visar ett proof of concept, och nästa steg är att demonstrera denna teknologi i ett mikrobiellt granulärt system innehållande Candidatus Scalindua sp. AMX11-bakterier och andra typer av bakterier som är nödvändiga för en fullskalig reningsprocess för avloppsvatten, " förklarar Saikaly.