Het onderzoek begon in 2020 onder begeleiding van Michele Laureni en Mark van Loosdrecht van de TU Delft. De Nederlandse waterschappen en STOWA, die zagen dat de uitstoot van lachgas (N2O) problematisch werd, verzorgden de financiering.

Het beleid rond de uitstoot van broeikasgassen krijgt steeds meer aandacht, ook in andere landen. Dat het behalen van haar PhD Environmental Biotechnology gepaard ging met een spraakmakend thema, was dus geen verrassing voor Nina. Dat er zicht kwam op een zeer praktisch handvat, was misschien wél een verrassing.

Dat zit zo: Nina kwam er eerst achter hoe de mechanismen achter de lachgasuitstoot werkten. ‘Dit was al lange tijd een flinke puzzel binnen ons vakgebied.’ De uitstoot bleek veroorzaakt door ‘operationele en microbiologische triggers’. Op basis van dat bewijs werd een oplossing aangedragen: als je het zuurstofgehalte in de zuiveringsinstallatie op tijd geleidelijk verhoogt, zou de seizoensgebonden lachgasuitstoot flink beperkt kunnen worden. Een mogelijk eenvoudige oplossing dus. Nature Water publiceerde het onderzoek eerder dit jaar.

Balans tussen bacteriën

Het onderzoek keek naar twee pieken in de uitstoot van lachgas bij de rwzi in Amsterdam-West tussen oktober 2020 en juli 2022. Wat bleek: in de winterperiode, wanneer de lachgaspiek bij die zuiveringsinstallatie het hoogst is, werd de balans tussen twee soorten bacteriën verstoord. 

‘Tijdens het zuiveren van afvalwater verwijdert een groep bacteriën ammonium uit het water. Dat doen ze door het om te zetten naar nitriet, een ‘voorganger’ van lachgas. Een andere bacteriegroep maakt daar weer nitraat van. In de winter verloopt het proces van die tweede groep relatief trager. Nitriet hoopt dan op omdat het niet snel genoeg wordt opgenomen. Dit leidt dus tot de ophoping van nitriet – en uiteindelijk tot de uitstoot van lachgas.’

Nina vermoedt dat temperatuur een rol speelt in hoe lachgas bij rwzi’s ontstaat. ‘Bacteriën houden al niet van een lagere temperatuur en die tweede groep kan daar nog minder tegen.’ Als reactie daarop verhogen operators het zuurstofgehalte om te blijven voldoen aan de lozingseisen. ‘Maar daarmee benadelen ze die tweede groep bacteriën ten opzichte van de eerste groep eigenlijk nog meer.’

Om die verstoring van de bacteriën, en dus de lachgasuitstoot te verminderen, stelt Nina voor om het verhogen van het zuurstofgehalte eerder te starten. Dit kan direct door de operator worden gestuurd.

Vervolgonderzoek

Zo’n eenvoudige oplossing stemt hoopvol, maar het is nog onzeker of de waargenomen processen ook bij andere installaties optreden. Er is dus vervolgonderzoek nodig om te kijken of de balans van bacteriën ook daar verstoord wordt. ‘Dergelijk onderzoek is nodig om zeker te weten dat onze hypothese over het verlopen van dit proces klopt.’ Nina raadt vervolgonderzoekers aan ook rwzi’s onderling te vergelijken: waar treedt wel een seizoenspiek van lachgasuitstoot op en waar niet? Tegelijkertijd worden ook praktische zaken getest om het probleem van lachgasuitstoot te verminderen, waaronder dus het geleidelijk toevoegen van extra zuurstof aan het zuiveringsproces. 

Samenwerking met waterschappen

De uitvoer van het onderzoek ging voortvarend dankzij de hulp van Waternet en de waterschappen Amstel, Gooi en Vecht, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, Waterschap De Dommel en Waterschap Aa en Maas. ‘Ik kreeg veel informatie over hoe deze waterzuivering in Amsterdam werkte en waar ik op moest letten. De waterschappen hebben jarenlange kennis en ervaring over dit onderwerp. Ook hoefde ik de monsters niet zelf af te nemen, dat werd voor mij geregeld. Ik heb vernomen dat dat in andere landen niet vanzelfsprekend is, dus dat was fijn voor de voortgang van mijn onderzoek.’

In de toekomst wil Nina zich wellicht richten op een andere sector waar de uitstoot van lachgas een probleem is: de landbouw. Ook stikstofuitstoot gaat namelijk hand in hand met de uitstoot van lachgas. Nina voorziet dat dit een mooie nieuwe uitdaging wordt: ‘Dan heb je grotendeels te maken met grondmetingen. Dat is veel lastiger dan bij een waterzuivering waar je veel controle over je omgeving hebt.’

Het onderzoek van Nina Roothans werd mei 2025 gepubliceerd door het toonaangevende wetenschappelijke magazine Nature Water . Diverse wetenschappelijke media roemen vooral de heldere onderbouwing en praktische relevantie van het onderzoek, net als het kostenplaatje van de mogelijke oplossing: er zouden geen zware investeringen nodig zijn in de infrastructuur van een zuiveringsinstallatie.

Er werken al twee promovendi aan een vervolgonderzoek, gefinancierd door STOWA, acht waterschappen en Haskoning.

Klik hier voor de volledige publicatie van Nina Roothans.