De nieuwe hexamonitor is klaar om bij te dragen aan biologisch nog veiliger drinkwater

In de proefhal van Waternet op productielocatie Weesperkarspel draait momenteel de nieuwe hexamonitor voor het eerst buiten KWR. Deze proefopstelling voor 6 gelijktijdige experimenten is het resultaat van ruim een jaar aan multidisciplinaire inspanningen, waarin KWR-deskundigen kennis, ervaring en proefopstellingen uit ‘oud’ Legionella-onderzoek combineerden met nieuwe kennis en moderne technische mogelijkheden. Met deze nieuwe opstelling kan nu ook op locatie worden onderzocht welke effecten klimaatverandering en energietransitie kunnen hebben op bijvoorbeeld de groei van opportunistische ziekteverwekkers in waterdistributienetten – en dus op de biologische veiligheid van ons drinkwater.

(Een korte versie van dit verhaal is opgenomen in KWR’s Jaarbeeld 2025).

Klimaatverandering en de energietransitie veroorzaken hogere watertemperaturen in het drinkwaterdistributienet, bijvoorbeeld door warmere zomers en meer warmtenetten onder de grond. Hoe erg is dat eigenlijk? KWR-microbioloog Nikki van Bel onderzoekt het: “We hebben het niet over enorme effecten, de gemiddelde temperatuur stijgt misschien van 16 °C naar 18 °C. Maar op sommige plekken in het net kan het effect ook groter zijn. Wat doet dat met de groei van micro-organismen in het distributienet? En dan vooral: wat doet dat met de zogeheten opportunistische pathogenen, micro-organismen die soms in kleine, onschadelijke hoeveelheden voorkomen in het drinkwater, maar juist bij hogere temperaturen hun kans kunnen grijpen om zich te vermeerderen en een risico voor de volksgezondheid kunnen vormen? We hebben nu dringend behoefte aan meer kennis over de effecten van temperatuurverhoging op opportunistische pathogenen, zodat we maatregelen kunnen testen waarmee we in de toekomst het distributienet zo veilig mogelijk kunnen houden.”

Legionella-onderzoeksopstellingen uit begin deze eeuw

Problemen met opportunistische pathogenen zijn niet nieuw. In 1999 waren er bijvoorbeeld 32 sterfgevallen en 206 (soms langdurig) zieken door een uitbraak van de veteranenziekte (legionellose) op de Westfriese Flora. De oorzaak bleken tentoongestelde bubbelbaden die waren gevuld met een brandslang die lang niet was gebruikt en waarin Legionella pneumophila was gaan groeien. KWR (toen nog Kiwa) heeft in de jaren na 1999 veel onderzoek gedaan naar de preventie van Legionella-groei in leidinginstallaties. Daarvoor werden toen de pentamonitor en de hexamonitor ontwikkeld: twee proefopstellingen met respectievelijk vijf en zes glazen kolommen waarin verwarmd water circuleerde, zodat bij verschillende temperaturen en in aanwezigheid van verschillende materialen kon worden onderzocht hoe goed uiteenlopende soorten Legionella zich konden vermeerderen. Deze proefopstellingen hebben in die jaren stevig bijgedragen aan de ontwikkeling van kennis en verbeterde wet- en regelgeving rond Legionellapreventie.

Hergebruik, selectie nieuwe onderdelen en intensief overleg

De oude hexa- en pentamonitor stonden nog in de opslag, en dat bood Van Bel en haar collega’s uit het laboratorium en in de werkplaats een prachtige kans: de oude proefopstellingen hergebruiken, aanvullen en doorontwikkelen naar een nieuwe opstelling voor onderzoek naar de effecten van klimaatverandering en energietransitie. Ze begonnen met het opstellen van een programma van eisen voor de nieuwe proefopstelling. Een van de grote wensen was dat deze nieuwe monitor ook buiten KWR kon worden ingezet, voor metingen met locatiespecifiek drinkwater. Ook was een ruimer temperatuurbereik nodig om realistische en relevante omstandigheden te kunnen nabootsen. Zo begon eind 2024 een proces van uitproberen, overleggen en nieuwe oplossingen bedenken, en heel veel multidisciplinair overleg. Harry van Wegen en Robbie van Pelt van de werkplaats werkten aan de bouw van de opstelling, in nauw overleg met onder andere Van Bel en Anke Brouwer van het laboratorium. Van Wegen en Brouwer hadden 25 jaar eerder ook al met en aan de oude hexa- en pentamonitor gewerkt en konden dus veel praktijkkennis inbrengen. Ze brachten hun expertise en ervaring samen en bespraken de opties voor hergebruik van oude onderdelen en toevoegen van goed geselecteerde nieuwe componenten. “Dat luistert nauw,” zegt Brouwer, “want de materialen die worden gebruikt in pompen en andere onderdelen, kunnen de bacteriegroei soms sterk bevorderen. Rubber kun je bijvoorbeeld beter vermijden. Dus elke keer als Robbie een pomp vond die aan de technische eisen voor de installatie voldeed, moesten we beoordelen of ook de gebruikte materialen geschikt waren.” Van Bel: “Dan kwam er een mailtje van Robbie met ‘Ik heb nu een pomp gevonden met deze materialen erin, mag dat?’, en dat is natuurlijk precies de benadering die we nodig hadden.”

Compact en veilig

Voor de mannen van de werkplaats was het een mooie, maar complexe klus. “Het liefst hebben we natuurlijk dat vooraf het programma van eisen voor een nieuwe proefopstelling helemaal bekend is,” zegt Van Pelt. “Maar dat is in de praktijk bijna nooit het geval: tijdens het ontwikkelen van proefopstellingen veranderen de inzichten, en daarmee de eisen. Dus we denken hier wel vaker, ‘Had dat nou helemaal aan het begin gezegd, dan was het gemakkelijker op te lossen geweest’. Maar in de wetenschappelijke praktijk werkt het nu eenmaal zo. Ook de beperkingen in de materialen die we konden gebruiken vormden een uitdaging, je kunt nu eenmaal niet alles met roestvrij staal, glas of teflon bouwen. Dat kost wat speurwerk. We hebben verschillende componenten aangeschaft, maar ook veel dingen zelf ontworpen en gemaakt, zoals de warmtewisselaars. En ik vond het ook mooi dat Harry de lat meteen hoog legde toen we aan het project begonnen. De vraag was om een veilig en transporteerbare opstelling te maken, die ook op andere locaties kon worden ingezet. Ik dacht toen aan verschillende modules, maar Harry pleitte voor één compacte kast, waar alles in paste.” Van Wegen: “Een dicht systeem is veiliger in het gebruik en prettiger voor de mensen die ermee moeten werken, maar het maakt de ontwerppuzzel inderdaad een stuk ingewikkelder. Maar ik houd wel van een uitdaging. Van Pelt vult aan: “ En gelukkig konden we met de 3D-printer wat aanpassingen maken aan verschillende onderdelen, zodat alles nu goed in de kast past en ook nog goed te bedienen is.”

600 kilogram verplaatsbare opstelling

De gezamenlijke inspanningen leidden in het voorjaar van 2025 tot een gewichtig en indrukwekkend resultaat. De nieuwe hexamonitor is een verplaatsbare kast van 600 kilogram, 2 meter hoog, 2 meter breed en een meter diep, waarin achter gesloten deuren 6 glazen kolommen worden doorstroomd met water. In die kolommen zitten ringetjes, waarop de biofilm kan groeien waarin opportunistische pathogenen zich kunnen vermeerderen. Dankzij warmtewisselaars en zes waterbaden die zowel kunnen koelen als verwarmen kan in elke kolom een andere constante temperatuur worden gehandhaafd met water dat deels circuleert en deels wordt ververst, net als in het drinkwaterdistributiesysteem. Aan het begin van een experiment worden alle kolommen geënt met in het laboratorium gekweekte micro-organismen, die eerst enkele weken de tijd krijgen om zich te vermeerderen en zo op alle ringetjes gaan groeien. Daarna wordt het doorstroomregime aangepast zodat de effecten van verschillende temperaturen kunnen worden onderzocht. Daarvoor worden eens per week of per 2 weken enkele ringetjes uit elke kolom gehaald en analyseren de analisten in het microbiologisch laboratorium hoeveel en welke opportunistische pathogenen daarop aanwezig zijn. Zo kunnen de onderzoekers de effecten van verschillende temperaturen op de groei van opportunistische pathogenen over een langere periode volgen.

De nieuwe hexamonitor: een verplaatsbare kast op wielen van 600 kilogram, 2 meter hoog, 2 meter breed en een meter diep met 6 glazen kolommen.

Van Nieuwegein naar Weesperkarspel

De nieuwe hexamonitor is eerst in de proefhal van KWR zelf ingezet voor een Legionella- onderzoek naar de invloed van temperaturen tussen 25 °C en 35 °C op de groei en opbrengst van een mix van Legionella pneumophila stammen onder dynamische condities. De opstelling werkte prima en de meetresultaten worden momenteel geanalyseerd. Daarna is de hexamonitor vervoerd naar de proefhal van Waternet van productielocatie Weesperkarspel. Marco Dignum is Onderzoeker Drinkwatertechnologie bij Waternet en voorzitter van de themagroep Biologische Veiligheid van Waterwijs. Via deze themagroep was hij op de hoogte van de ontwikkeling van de nieuwe hexamonitor en hij stond open voor een plaatsing op een Waternet-productielocatie. “Daarbij gingen we natuurlijk niet over een nacht ijs, we zijn eerst bij KWR komen kijken naar de opstelling en hebben gecheckt of we die ook veilig in onze proefhal kunnen inzetten. Voldoet hij bijvoorbeeld aan de elektrische veiligheidseisen? Bij apparatuur die we aanschaffen willen we een Europees keurmerk, maar deze opstelling is natuurlijk door KWR zelf gebouwd. En omdat het om experimenten met opportunistische ziekteverwekkers gaat, willen we zeker weten dat die niet in de omgeving kunnen komen. Daar is de hexamonitor gelukkig op ontworpen: al het water dat uit de hexamonitor komt gaat langs UV-lampen om eventuele opportunistische pathogenen af te doden. Een ander aspect is dat we absoluut willen voorkomen dat er aerosolen met opportunistische pathogenen ontstaan, daarom hebben we ervoor gekozen om de hexamonitor toch onder een afzuigsysteem te plaatsen, ook al is de vorming van aerosolen bij normale monstername onwaarschijnlijk.”

KWR’s monsternemer Erik Bogaard gaat regelmatig langs in Weesperkarspel om monsters te nemen die bij KWR worden onderzocht.

Nabijheid stimuleert nieuwe ideeën

Naast veiligheid is het natuurlijk ook belangrijk dat de opstelling het andere werk in de proefhal niet onnodig verstoort. Dignum: “Daarom willen we graag dat de opstelling zoveel mogelijk zelfstandig kan draaien, de mensen in onze proefhal hebben het al druk genoeg. In de praktijk kost het toch wel tijd en overleg met KWR om zo’n nieuwe installatie goed draaiend te houden. En er gaat wel eens iets mis, bijvoorbeeld omdat een alarm afgaat. Maar al met al vind ik het eigenlijk juist leuk om de nieuwe hexamonitor in huis te hebben. Dan wordt het ook meer je eigen onderzoek, je eigen apparaat. En dan ga je dus ook nadenken over toepassingsmogelijkheden. We hebben op deze productielocatie bijvoorbeeld plannen om membraanfiltratie toe te voegen en de zandfilters uit te breiden. Ons ruwe water bevat relatief veel humuszuren, waaruit bij de ozonisatie assimileerbaar organisch koolstof ontstaat, dat zijn stoffen waar bacteriën goed op kunnen groeien. Na de uitbreiding zou dat minder moeten zijn. Dus als we over een paar jaar de experimenten van nu herhalen, zouden we minder groei van opportunistische pathogenen moeten zien. Dat zou een mooie bevestiging voor onze aanpassingen zijn.”

Binnen het Waterwijsprogramma leven ook al diverse ideeën voor nieuwe onderzoeksprojecten. De vooruitzichten voor de nieuwe hexamonitor zijn dus goed, er valt nog veel mee te onderzoeken. KWR zet erop in om ook met deze nieuwe proefopstelling weer een stevige bijdrage te leveren aan de biologische veiligheid van het Nederlandse drinkwater.