Biofilm. Deze slijmerige laag van micro-organismen en afvalstoffen wil je niet in de leidingen. Los van de verstoppingen die het kan veroorzaken, is het een broedplaats van mogelijke pathogenen en afvalstoffen. Zaken die bij recirculatie van waterstromen constant in het watersysteem en dus bij de wortels zullen blijven. In Bleiswijk worden vijf producten onderzocht die claimen de oplossing te hebben. Zowel het voorkomen als het reduceren van biofilm wordt getest.

De proefopstelling en het protocol zijn klaar en getest. Alles is gereed voor de volgende onderzoeksfase van het project Biofilmvorming in leidingen: het daadwerkelijk onderzoeken van de aangewezen producten. Halverwege de zomer verwacht onderzoeker Jim van Ruijven van Wageningen University & Research de eerste resultaten te kunnen delen.

Kennis van waterstromen

Water is hot. Met het oog op de gesloten kas, wordt steeds aandachtiger gekeken naar de verschillende waterstromen. En dan niet alleen naar de hoofdwaarden hoeveelheid, EC, pH en voeding, maar juist ook naar de kwaliteit van het water dat daadwerkelijk de wortels bereikt. Want daar moet het tenslotte gebeuren, benadrukt WUR-onderzoeker Van Ruijven.
“Er zijn nog steeds gaten in onze kennis van water”, meent hij. “Eén daarvan is het leidingwerk. Wat gebeurt daar allemaal en hoe zorgen we dat de ‘startoplossing’ identiek is aan datgene wat uiteindelijk het gewas bereikt? Daar is dit onderzoek voor. In een waterkringloop wil je volledige controle. Met de resultaten zullen telers nog beter hun waterstromen kunnen managen en sturen.”

Biofilm-monitor

Het project wordt gefinancierd door Stichting Programmafonds Glastuinbouw, Topsector Water, Topsector Tuinbouw & Uitgangsmateriaal en deelnemende leveranciers. De uitvoering ligt in handen van KWR Watercycle Research Institute en de Wageningen University & Research. Eerstgenoemde partij ontwikkelde al in 2017 een speciale monitor die het effect van producten op biofilmverwijdering zal testen.
Van Ruijven: “Gezien de vele aanmeldingen zijn leveranciers en producenten duidelijk ook nieuwsgierig naar de werking van hun middelen. In deze fase van het onderzoek hebben we helaas maar – financiële – ruimte voor vijf producten. Wel hebben we voor vijf heel uiteenlopende technieken gekozen om een zo breed mogelijk beeld te schetsen.”
Het gaat om zilver-gestabiliseerd waterstofperoxide van Cindro (Oxyl-ProS), Ultrasone waterbehandeling van Advanced Waste Water Solutions/PureBlue, Aqua 4D elektromagnetische behandeling van Planet Horizons Technologies, microbacteriële preparaten van Microbac en tot slot antibacterieel leidingwerk van MVP Starmaker.

Mini-irrigatiesysteem

Voordat het daadwerkelijke testen deze zomer kan beginnen, hadden de onderzoekers echter nog twee pittige uitdagingen te volbrengen. “Ten eerste moesten we een soort ‘mini-irrigatiesysteem’ ontwikkelen dat de condities van een echt glastuinbouwbedrijf zo goed mogelijk nabootst. Ten tweede een methode/protocol om daadwerkelijk biofilm in de opstelling te maken.”
Beide zijn in 2018 en de eerste maanden van 2019 gerealiseerd. In Bleiswijk bouwde WUR samen met leveranciers de onderzoeksinstallatie. De drie identieke systemen zijn parallel geplaatst en bestaan uit een vat met dagvoorraad, pomp, behandelingsunit, 50 meter leidingwerk (16 mm irrigatieslang op rol) en de biofilm-monitor. De monitor is opgebouwd uit zes glazen buizen (twee per parallel systeem) met water waarin ringetjes van hetzelfde materiaal als de leidingen zijn geplaatst. “Deze ringetjes zullen we tijdens elke proef oogsten om de hoeveelheid biofilm daarop te meten. Is het toegenomen, afgenomen of gelijk gebleven? Ook bepalen we de hoeveelheid micro-organismen in het water door middel van een biomassameting (ATP). Door deze uitkomsten te spiegelen aan een controlebehandeling zonder techniek kunnen we nauwkeurig de werking van het geteste product berekenen.”

Mooie slijmlaag

Het systeem is dit voorjaar uitgebreid getest en heeft bewezen heel goed biofilm te kunnen aanmaken. De onderzoekers volgen daarvoor een vast protocol. Eerst worden de voorraadvaten gevuld met een tomatenvoedingsoplossing en geënt met micro-organismen uit de drainwatertank van het onderzoekscomplex. Natrium-acetaat dient als extra voedingsbron voor de micro-organismen. Vervolgens activeren ze het systeem (in een verwarmde ruimte) gelijk het irrigatiestramien bij tomaat. De pompen werken van 8.00 uur ’s ochtends tot 17.00 uur ’s middags. In die periode stroomt het water steeds twee minuten en staat vervolgens tien minuten stil. Na vijf tot zes dagen is dan een mooie slijmlaag in de leidingen gevormd.

Vijf technieken

Van Ruijven: “Eerst gaan we testen of de vijf geselecteerde methoden de bestaande biofilm kunnen verwijderen. We ‘kweken’ dan eerst volgens protocol biofilm en passen daarna (dus na ongeveer zes dagen) de methode toe. De proeven worden in tweevoud uitgevoerd om voldoende zekerheid over het effect te hebben. In tweede instantie onderzoeken we of de middelen ook het probleem kunnen voorkomen. Daartoe worden de drie installaties parallel opgestart en voegen we direct, dus vanaf dag 0, het product toe of zetten we de techniek aan. Dit vergelijken we met het controlesysteem waarvan we weten hoeveel biofilm er wordt gevormd.”

Deze testen vinden pas in de maanden juni en juli plaats. Uitkomsten kan de onderzoeker dus nog niet delen. Natuurlijk is hij wel nieuwsgierig, zeker naar de resultaten van de laatst toegevoegde methode: het antibacterieel leidingwerk. De voedingsmiddelenindustrie past deze innovatieve techniek al volop toe. Met deelname aan dit onderzoek hoopt de leverancier van dit product ook het profijt voor de tuinbouw te bewijzen. Voordeel is dat er niks aan het water wordt toegevoegd en dus ook niks in de teelt terechtkomt. De werkzame stoffen worden al in de productiefase van de leidingen, vaten of wat dan ook door het toegepaste pvc gemixt.

100% inzicht in waterkwaliteit

Zo komen er steeds nieuwe producten op de markt. Van Ruijven hoopt dan ook op een vervolgstudie waarbij deze nieuwigheden kunnen worden getest. “Met het oog op 2027 hebben we die kennis gewoon hard nodig. Laten we samen werken aan een watermanagement 2.0 met 100% inzicht in waterkwaliteit om de waterstromen optimaal te kunnen sturen.”

Tekst: Jojanneke Rodenburg, beeld: Studio G.J. Vlekke