Denitrificatieprocessen

Denitrificatieprocessen zijn microbiële reductieprocessen waarbij oxidatierijke stikstofverbindingen, met name nitraat (NO3-), worden omgezet in stikstofgas (N2) onder zuurstofarme omstandigheden. Het proces maakt deel uit van de stikstofcyclus en komt voor in natuurlijke omgevingen en in door de mens beheerde systemen. Tussenstappen kunnen nitriet (NO2-), stikstofoxide (NO) en distikstofoxide (N2O) zijn, maar eindproduct is meestal N2.

De afbraak verloopt via een reeks enzymatische stappen: nitraat wordt gereduceerd tot nitriet door nitraatreduktase, nitriet tot NO door nitrietreduktase, NO tot N2O door NO-reductase, en N2O tot N2 door nitrous oxide reductase. Deze stappen vereisen afwezigheid van zuurstof en de beschikbaarheid van elektronendonoren zoals organische koolstofbronnen.

Denitrificatie vindt plaats in bodems, sedimenten en moerassen waar anaerobe zones aanwezig zijn. In water- en afvalwatersystemen wordt denitrificatie toegepast om nitraat te verwijderen, bijvoorbeeld in anoxische compartimenten of biobeddingen waar koolstofbron wordt toegevoegd.

In afvalwater draagt denitrificatie bij aan verlaging van stikstofconcentraties en daarmee aan de voorkoming van eutrofiëring. Een nadeel kan de uitstoot van lachgas (N2O) zijn, afhankelijk van operationele condities en koolstof-/nitraatrouting. Belangrijke beïnvloedende factoren zijn de beschikbaarheid van koolstofbron (COD), de NO3- concentratie, redoxomstandigheden, pH en temperatuur. Een goede COD/N-ratio en aangrenzende anaerobe zones verbeteren vaak de denitrificatiesnelheid en -efficiëntie.

Denitrificerende bacteriën zijn vaak facultatief anaerobe micro-organismen, waaronder genera zoals Pseudomonas en Paracoccus.