A Global Genome Catalogue of Abundant Microbes in Wastewater Treatment Systems

Wastewater is increasingly being recognized as a valuable resource that can be
recycled at water resource recovery facilities (WRRFs) for the production or recovery of drinking water, bioenergy, nutrients, and precursors for biopolymer production. However, the transition from traditional wastewater treatment plants (WWTP) to WRRFs is demanding, and the path towards a circular economy in the wastewater treatment industry requires detailed knowledge about the thousands of microbial species that underpin the biological treatment processes. Attempts to identify these microbes with DNA-based methods have revealed that the majority remains poorly described. We want to change this by obtaining >2000 high-quality metagenome-assembled genomes from all process-critical species found in WWTP worldwide and use these and single-cell, in situ studies to determine the functional potential of individual species and the ecosystem as a whole. The knowledge will lead the path to WRRFs.

Vi lever i en verden med begrænsede ressourcer. Vi er derfor nødt til at gentænke, hvordan vi kan sikre at disse ressourcer anvendes bæredygtigt. Renseanlæg modtager på verdensplan årligt 180 km3 spildevand. Spildevandet har et højt indhold af næringsstoffer og organisk materiale, og disse elementer kan anvendes i langt højere grad end de bliver i dag. Ved at opgradere renseanlæg til ressourceanlæg, kan næringsstofferne i spildevandet genanvendes til produktion af gødning eller bæredygtige biomaterialer, mens det organiske materiale kan benyttes til produktion af bioenergi i form af biogas. Omdannelse af næringsstoffer og organisk materiale i renseanlæg varetages af en kompleks blanding af mange forskellige mikroorganismer og en succesfuld implementering af ressourceanlæg kræver en dybere forståelse af disse mikroorganismer. For at forstå mikroorganismerne kan man analysere deres
genomer, og hvis man har genomer fra alle relevante organismer kan man skabe en samlet forståelse for hele økosystemet. Vi vil i dette projekt generere og analysere genomer fra alle almindelige mikroorganismer i renseanlæg på verdensplan. Dette er muligt grundet en unik samling af prøver fra mere end 700 renseanlæg fra hele verden samt en nyudviklet metode til at samle komplette genomer for mikroorganismer i komplekse miljøer baseret på de nyeste DNA sekventeringsteknologier. Egenskaber forudsagt baseret på genomerne vil blive valideret ved hjælp af de nyste analysemetoder på enkeltcelle-niveau.