Darwin Day: UGent produceert duurzaam drinkwater op Galapagoseilanden

(12-02-2020) International Darwin Day, geen beter moment om alles te weten te komen over het drinkwateronderzoek van de UGent op de Galapagoseilanden.

In september 1835 reisde Charles Darwin met de Beagle naar de Galapagoseilanden. Hij ontwikkelde er zijn revolutionaire evolutietheorie die hij vele jaren later zou neerschrijven in het boek 'On The Origin Of Species'. De unieke Galapagoseilanden blijven onderzoekers intrigeren. Ook de UGent heeft er heel wat onderzoeksprojecten lopen. 

Sinds 2016 is een team UGent-onderzoekers actief op de tot de verbeelding sprekende eilandengroep Galapagos. Biologen, wiskundigen en bio-ingenieurs willen er iedereen voorzien van voldoende drinkbaar water, zonder dat de natuur er de dupe van wordt. De onderzoekers doen dit samen met de lokale overheid en de industrie.

darwinday02De levenskwaliteit van de bevolking verhogen

Op de Galapagoseilanden zijn geen zoetwaterbronnen aanwezig. Om in hun drinkwaterbehoefte te voorzien, zijn de bewoners aangewezen op het filteren van grondwater. Anders dan op het vasteland, bevat het grondwater van een eiland ongeveer 0.5% zout. Om de bevolking van drinkbaar water te voorzien, moeten enorme hoeveelheden van dit zilte grondwater door een filter worden geperst. Daarvoor is technologie én veel brandstof nodig, wat een negatieve impact op het milieu heeft. Een eiland is bovendien sterk onderhevig aan milieu- en klimaatschommelingen. De onderzoekers moeten ook rekening houden met een fluctuerend toeristenaantal. Het komt op de Galapagoseilanden dan ook geregeld voor dat er geen water uit de kraan komt.

Het is geen eenvoudige opdracht om de eilandbewoners zonder onderbreking van kwalitatief drinkbaar water te voorzien zonder het ecosysteem te schaden. Onderzoekers van over de hele wereld breken er zich al jaren het hoofd over.

 

De Galapagoseilanden liggen in de Stille Oceaan, zo’n 1000 km verwijderd van de Ecuadoraanse kust. Het is een archipel die bestaat uit 19 eilanden. In 1978 werden de eilanden tot nationaal park verklaard en in 1978 riep UNESCO de site uit tot Werelderfgoed. De eilandgroep wordt omgeven door een marien reservaat. Samen vormen ze een uniek levend labo en een toonbeeld van evolutie.

darwinday01Geïntegreerd onderzoek naar duurzame drinkwatervoorziening

Onderzoekers van de UGent werkten nauw samen met onderzoekers van de Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL). Ze hebben maandenlang het bestaande onderzoek geanalyseerd. Uit die voorstudie bleek dat er veel onderzoek werd gevoerd naar de verschillende deelaspecten van duurzame watervoorziening, maar dat niemand een meer geïntegreerde onderzoeksaanpak had uitgewerkt. Zo’n geïntegreerde aanpak is nodig om te weten te komen welke maatregelen geschikt zijn en welke ingrepen net meer problemen kunnen veroorzaken.

 

 

 

 

 

Het onderzoek naar drinkwatervoorziening is een voortdurende evenwichtsoefening. Pompen we te intensief grondwater weg, dan stijgt het zoutpercentage in het brakke grondwater door infiltratie van het oceaanwater. Hoe zouter het grondwater, hoe intensiever en duurder het ontziltingsproces wordt.  - Prof. Peter Goethals

Systeeminzicht in de drankwatervoorziening dankzij gebundelde expertise

De UGent stelde een uitgebreid team samen met onderzoekers die voorbij hun vertrouwde onderzoeksveld durfden kijken. De gebundelde expertise maakte ‘systeeminzicht’ in de drinkwatervoorziening op Galapagos mogelijk. Het team onderzocht niet enkel het bijzondere ecosysteem, maar bestudeerde ook de menselijke activiteiten (bv. toerisme), de oorzaken van waterverontreiniging, de waterzuiveringssystemen, de voedselproductie én de energievoorziening op de Galapagoseilanden.

  • Aquatisch ecoloog Peter Goethals bracht de waterhuishouding van de eilandgroep in kaart tijdens grootschalige screening- en monitoringscampagnes. Zijn team heeft m.b.v. wiskundige modellen alle mogelijke aspecten van het watersysteem simultaan gemeten, gaande van drinkwatervoorzieningssystemen en kraantjeswater, over riolen en afvalzuiveringssystemen, tot rivieren en de ondiepe mariene systemen.
  • Marien bioloog Marleen De Troch onderzocht dan weer de mariene biodiversiteit op de Galapagoseilanden. Samen met haar studenten nam ze waterstalen, zowel langs de kust als in de open oceaan. Prof. De Troch en haar team analyseerden in het labo de waterstalen  om vast te stellen welke verschillende kleine ongewervelde dieren in het zeewater leven. De biodiversiteit van kleine ongewervelde dieren wordt onderzocht omdat zij snel reageren op vervuiling en stress in het milieu. Ze spelen een zeer belangrijke rol als voedsel voor vissen en dus finaal ook voor de mens.
  • Fytofarmaceut Pieter Spanhoghe kon met hoogtechnologisch materiaal detecteren welke pesticiden en verontreinigende stoffen voorkwamen op de Galapagoseilanden. Hij constateerde dat er best veel pesticiden worden gebruikt, helaas niet altijd in de juiste dosering. Op termijn komen deze stoffen ook terecht in het drinkwater.
  • Milieuchemicus Pascal Boeckx analyseerde de samenstelling van de kustwateren van de Galapagoseilanden. Hij stelde te hoge concentraties nitraat vast. Nitraat zorgt voor overmatige algenbloei waardoor de koralen overwoekeren en unieke biotopen verdwijnen. Door de isotopen in het aanwezige nitraat te onderzoeken, kon hij achterhalen dat het afvalwater van hotels de nitraatverontreiniging mee veroorzaakt.
  • Geograaf Philippe De Maeyer bracht met behulp van drones en 3D-modellen de bewoning van de Galapagoseilanden in kaart. Na grondige analyse van de metingen en het fotomateriaal, konden de geografen heel nauwkeurig de meest interessante locaties voor de staalnames bepalen. Dit leverde een grote tijdswinst op voor de onderzoeksteams van Marleen De Troch, Peter Goethals en Pascal Boeckx.

Galapagos als levend laboratorium

Door onderzoek van verschillende disciplines te combineren vonden UGent-onderzoekers efficiënte en ecologisch verantwoorde oplossingen. Ze ontwikkelden modellen om gericht in te grijpen in de water-, energie- en voedselaanlevering. Ondertussen werken heel wat ontziltingsinstallaties op de Galapagoseilanden op hernieuwbare energiebronnen en is de waterproductie dankzij intelligente technologie beter afgestemd op de noden van de bewoners en de toeristen. Momenteel komt door een verouderde riolering het afvalwater ongezuiverd in het grondwater terecht. De onderzoekers vonden een manier om het afvalwatercircuit te koppelen aan het circuit van de waterproductie waardoor een duurzame waterkringloop mogelijk wordt.

Het onderzoek is ook om andere reden bijzonder intrigerend. Een eilandengroep zoals de Galapagos vormt een geïsoleerd systeem, een gegeerde en unieke omgeving om inzicht te krijgen in complexe processen. De inzichten uit deze kleinere, geïsoleerde systemen, helpen onderzoekers de grotere, open systemen beter te begrijpen. Wat onderzoekers leren op de eilanden, kunnen ze wellicht ook op grotere schaal toepassen op het vasteland. Wat het wateronderzoek op de Galapagos ons leert, kan van bijzonder nut zijn voor het milieubeleid op andere plaatsen op Aarde, of bijvoorbeeld ook bij het ontwikkelen van ecosystemen op Mars. Het kan een boeiende inspiratiebron zijn voor ruimtereizen en de hieraan gekoppelde futuristische kolonisaties.

 

Het blijft heel uitdagend om hoog-wetenschappelijk onderzoek te doen op de Galapagoseilanden. Er is weinig labo-infrastructuur, waardoor we alles zelf meebrengen. We zoeken uit hoe we metingen efficiënter kunnen uitvoeren en waarom we bepaalde gegevens willen verzamelen. Van de onderzoekers wordt veel gevraagd tijdens dergelijke onderzoeksmissies. Ze werken erg lange dagen in soms minder evidente omstandigheden. De medewerkers en studenten hebben het er evenwel met plezier voor over, omdat ze ook beseffen welke unieke kansen dit zijn. Ze zijn vaak betoverd en verrast door wat ze zien tijdens de metingen: soms worden we geanimeerd door speelse pinguïns of zeeleeuwen, andere keren duikt er plots een haai of een rog voor de lens van onze onderwatercamera's tijdens het snorkelen voor de visstandsmonitoring. Helaas zijn er ook systemen die we onderzoeken waar we veel 'verstoring' vaststellen, en je letterlijk in vertroebeld water moet snorkelen om de meetset af te werken. Dat is dan op de tanden bijten en er gewoon voor gaan... Je moet met andere woorden ook niet vies zijn van wat verontreiniging, en niet bang zijn van dieren en de kracht van het water. Op bepaalde eilanden zoals Floreana is het water erg koud. Als je dan een uur of zes gesnorkeld hebt om vissen te monitoren, ben je toch blij dat de dag om is. Wie mee wil gaan op onderzoeksmissie moet meer kunnen dan nauwkeurige metingen uitvoeren en complexe toestellen bedienen. Je moet zowel fysiek, psychologisch als sociaal sterk in je schoenen staan. Je moet vlot kunnen samenwerken met anderen, de grenzen van je eigen lichaam kunnen respecteren, de veiligheidsregels in acht nemen en je aan afspraken kunnen houden. Maar we moeten eerlijk zijn, hoewel het met momenten zeer uitdagend en stresserend is, zijn er ook veel momenten van vriendschap en fascinatie. Het is een verhaal van mensen die intensief samenleven gedurende verschillende weken of zelfs maanden, maar ook een verhaal van samenwerken met lokale bevolking, beleidsmakers en diverse organisaties. Kortom, enkel samen kan je daar een verschil maken, en besef je ook hoe belangrijk je voor elkaar bent. – Prof. Peter Goethals

 

  • Van 1 tot en met 6 oktober 2019 bracht rector Rik Van de Walle samen met een UGent-delegatie een bezoek aan de lopende onderzoeksprojecten in Ecuador. De foto’s van dit bezoek zijn te vinden op de beeldbank.
  • Tijdens de missie werd ook een belangrijk akkoord bereikt met de Charles Darwin Foundation.
  • Het CESAM Platform bundelt kennis over Midden- en Zuid-Amerika en streeft naar het opbouwen en uitbreiden van kwalitatieve samenwerking met regionale partners.

Contact

Prof. Peter Goethals
Vakgroep Dierwetenschappen en Aquatische ecologie
Academisch voorzitter van het CESAM-platform
T: 09 264 37 68
peter.goethals@ugent.be