Over WaterCampus Leeuwarden

Bij WaterCampus Leeuwarden werken bedrijven, kennisinstellingen en overheden samen aan oplossingen voor maatschappelijke vraagstukken op het gebied van watertechnologie. Het werkbezoek van de minister-president was specifiek gericht op het innovatie-instituut voor duurzame watertechnologie Wetsus, gevestigd op de WaterCampus. Wetsus faciliteert samenwerking tussen bedrijven en universiteiten voor kennisontwikkeling op het terrein van onder meer waterzuivering, drinkwatervoorziening, duurzaam watergebruik en de terugwinning van energie en grondstoffen. De minister-president werd rondgeleid over de campus en kreeg in het laboratorium van Wetsus een toelichting op verschillende onderzoeksopstellingen. Rutte sloot de dag af bij de finish van Maarten van der Weijden, die de Elfstedentocht voor een groot deel zwemmend aflegde.

Onderzoek naar biogas- en fosfaatwinning

Chris Schott is op dit moment in samenwerking met Oosterhof Holman bezig met zijn eindstage voor zijn master watertechnologie aan de Wageningen Universiteit (WUR). Na afronding hiervan start hij in september met zijn PhD onderzoek over fosfaatwinning bij de watercampus Wetsus in Leeuwarden. Wetsus faciliteert en koppelt wetenschap en bedrijven zoals Oosterhof Holman. In een container op het terrein van KOH in Grijpskerk voert Chris samen met onze collega’s Sietze van der Velde en Karst Wierenga onderzoek uit naar fosfaat terugwinning uit dierlijke mest en rioolslib (menselijk afval). Samen met collega’s Jacob Ellens en Henk Pijpker bouwden ze diverse bioreactoren die momenteel volop draaien. Op deze manier kan wetenschap en praktijk gezamenlijk optrekken en van elkaar leren.

Fosfaat essentiële voedingsstof

Fosfaat is een essentiële voedingsstof voor gewassen en wordt in mijnen gedolven. Die voorraad is echter eindig. Terugwinnen kan uit rioolwaterslib met een hulpstof, maar dat geeft op termijn milieuproblemen. Wageningse milieutechnologen werken met collega’s van het topinstituut Wetsus aan innovaties zonder gebruik van de hulpstof. Zij ontdekten dat bacteriën in het slib van afvalwater soms fosfaatkorrels produceren. Ze ontwikkelen op basis van die kennis een milieuvriendelijke methode om fosfaat uit slib te winnen. Zo draagt Wageningen UR bij aan de kwaliteit van leven.

De van oorsprong Duitse Chris vertelt in zeer goed Nederlands en een vleugje Engels over zijn onderzoek. “Het mineraal fosfaat is essentieel voor alle levensvormen. Fosfaat is een schaars product, en de verdeling van fosfaat is zeer ongelijk in de wereld. Op veel plekken in de wereld is er tekort en dit betekent een bedreiging voor voedselproductie. Mestoverschotten in Nederland zorgen juist voor teveel fosfaat met als gevolg milieubelasting door algengroei in het oppervlaktewater, waardoor mest vaak als afval wordt gezien in plaats van een waardevolle grondstof.”

Hogere oogstopbrengsten

Dierlijke mest is rijk aan fosfor, stikstof (N), kalium (K) en organisch materiaal (OM) en wordt vaak gebruikt als directe meststof op de bodem. Chris vervolgt: “Vaak is de nutriëntenbalans in mest niet precies afgestemd op de eisen van planten. Fosfaatterugwinning uit dierlijke mest stelt telers in staat mest specifieker af te stemmen op gewas en bodem. Dit kan een hogere oogstopbrengst opleveren. Tevens is een geconcentreerd fosfaatproduct beter afzetbaar in Nederland of te transporteren over verdere afstanden naar het buitenland.”

UASB-reactor

Onlangs hebben Cunha et al. (2018) aangetoond dat gelijktijdige winning van methaan en calciumfosfaat in een UASB-reactor uit menselijke mest een fosforverwijdering van ongeveer 90 procent oplevert. Vaste vloeistofscheiding en de agglomeratie- en precipitatie-effecten van calciumtoevoeging speelden hierin de sleutelrol. Een UASB-reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor) is een reactor voor anaerobe waterzuivering die in Nederland is ontwikkeld. De reactor bestaat uit een enkelvoudige tank die gevuld is met in korrels groeiende anaerobe bacteriën. Deze korrels ontstaan door de opwaartse stroming van het binnenkomende water en het opstijgen van biogas bellen. Deze techniek is vooral geschikt voor relatief warm afvalwater, omdat anaerobe bacteriën het best functioneren bij temperaturen tussen de 35 en 38 graden Celsius. Er wordt vooral organische stof (CZV) afgebroken en nauwelijks stikstof of fosfaat mee verwijderd. Deze methode wordt ook toegepast in de bioreactor in Grijpskerk. “In feite zijn we op zoek naar een cultuur die biogas en fosfaat wint”, licht Chris toe. “Dit is een proces van jaren; bij Wetsus staan reactoren van 5 liter die al twee jaar draaien. Onze reactoren hebben een inhoud van 40 liter en zijn uitgerust met een GLS; Glas Liquid Separator. Normale vergisting is een geroerde techniek; in dat opzicht is deze opstelling uniek.”

Opschalen voor praktische toepassing

“Voor de behandeling van dierlijke mest zijn vergelijkbare resultaten gewenst”, vertelt Chris. “Hoge concentraties van organisch materiaal en vaste stoffen beperken echter het effect van calcium en de scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen. Het doel is om een eenvoudig te bedienen behandelunit op bedrijfsgrootte te ontwikkelen en ontwerpen.” Hiervoor wordt onderzoek gedaan naar mestverwerking op de boerderij en naar de eigenschappen van verschillende dierlijke meststoffen (van koeien, varkens en kippen). Ook worden de belangrijkste parameters bepaald die van invloed zijn op zowel de fosfaat- als methaanwinning. Op deze manier kan Oosterhof Holman de technologie opschalen en ontwikkelen voor toepassing in de praktijk op de boerderij.