Het is soms lastig en tijdrovend om ongewenste stoffen in water te detecteren, helemaal als het om zogenaamde microvervuilingen gaat. Voor dit probleem bedacht wetenschapper Jeroen Kool de FractioMate. Deze baanbrekende innovatie is nu een van de kandidaten van de Waterinnovator of the Year-verkiezing. De winnaar van de verkiezing wordt tijdens Watervisie 2018 (15 februari, Rotterdam) gekozen.
De waterwereld krijgt de komende jaren behoorlijke uitdagingen voor zijn kiezen. Steeds meer wordt duidelijk dat de verworvenheden van de welvaartmaatschappij een negatieve invloed heeft op de waterkwaliteit. Medicijngebruik en anticonceptie zorgen ervoor dat steeds meer hormoonverstorende (endocriene) stoffen in het drinkwater terechtkomen. Maar ook microplastics, antibiotica of andere chemische dan wel biologische vervuilingen kunnen schade aanrichten aan mens en milieu. Inmiddels wordt de wet- en regelgeving dan ook aangepast op het voorkomen van lozing of het verwijderen van de ongewenste stoffen uit drink- of oppervlaktewater. De eerste stap is echter om die stoffen tijdig waar te nemen en terug te brengen naar hun oorsprong. Dit is precies wat de FractioMate doet.
Fractioneren
Jeroen Kool is als analytisch chemicus met moleculair toxicologische achtergrond verbonden aan de Vrije Universiteit Amsterdam (VU) en ontwikkelde samen met Marja Lamoree en Timo Hamers (beide VU) in samenwerking met Spark-Holland een apparaat dat razendsnel duizenden verschillende stoffen in een watermonster via chromotografie kan opdelen, ook wel nanofractioneren genoemd, op basis van hun chemische eigenschappen. Kool: ‘Groepjes van stoffen komen dan in een eigen nanofractie terecht. Als je die nanofracties vervolgens direct doormeet met behulp van toxicologische tests en chemische technieken, ook wel high throughput effect directed analysis (HT EDA) genoemd, kun je veel preciezer nagaan welke vervuilende stoffen in het water zitten dan wanneer je het watermonster als geheel analyseert, of als slechts enkele fracties.
Inmiddels zijn er lijsten van stoffen die we niet in ons drink- en oppervlaktewater willen terugvinden en daarvan kunnen we nu vele op deze manier achterhalen op basis van massaspectrometrie. Veel belangrijker nog: onze techniek kan ook nu nog onbekende toxische stoffen, zogenoemde ‘Compounds of Emerging Concern’ (CECs), snel opsporen en identificeren. We weten dan al welke toxiciteit in een sample te vinden is en koppelen die vervolgens met behulp van de FractioMate aan een bepaalde exacte massa waardoor we de vervuiling terug kunnen leiden naar de bron. Het mooie is dat we dit dus voor zowel bekende alsook onbekende organisch chemische vervuilingen kunnen doen, wat veel tijdwinst oplevert.’
Die tijdwinst is een zeer belangrijke factor die voor waterlaboratoria, maar ook voor bijvoorbeeld farmaceutische bedrijven, het grootste pluspunt is. ‘Waar het voorheen soms wel tot een half jaar duurde om ongewenste of wellicht gewenste stoffen in complexe monsters te traceren, kunnen we met de FractioMate twee tot wel vijf monsters per week volledig analyseren.’
Nog sneller en beter
De VU ontwikkelde de FractioMate samen met Spark-Holland. ‘Een deel van de Fractiomate bestaat dan ook uit al bestaande technologie die Spark-Holland al in huis had’, zegt Kool. ‘Wij voegden daar de op de VU ontwikkelde technologie (binnen het STW-project ‘HT EDA’) aan toe tot en ontwikkelde het redelijk compacte apparaat FractioMate. We gebruiken bijvoorbeeld luminescente high throughput bioassays voor de opsporing van zowel mutagene stoffen alsook endocrien verstorende stoffen. Het uiteindelijke doel is om milieuvervuilende samples routinematig binnen een vast tijdsframe te laten analyseren. En uiteraard willen we daarbij ook meerdere hedendaags belangrijke stofcategorieën die in vervuild water te vinden kunnen zijn, zoals bijvoorbeeld antibiotica en andere farmaceutica, graag detecteren. De ontwikkeling staat dan ook niet stil.’
Twee in een
De FractioMate is al te koop bij Spark-Holland, al wordt deze nog niet seriematig geproduceerd. ‘We merken dat de waterwereld erg geinteresseerd is in de FractioMate. Nu nog zijn in de meeste waterlaboratoria het scheikunde en het biologie lab gescheiden. Wij overbruggen die kloof en integreren deze twee labs met het ontwikkelde product.’
LEES MEER