Natuur en Landbouw
12 Apr 2019

Fosfaat: van plant naar plee maar niet retour

De toiletpot vormt een omvangrijk lek in kringloop van fosfaat. Via de zuiveringsinstallatie komt het terecht in rioolslib, maar anders dan dierlijke mest mag dat spul niet worden gebruikt om akkers en weiden te bemesten. Het gaat grotendeels als brandstof naar energiecentrales en cementovens en verdwijnt daarmee uit de kringloop. Al ruim twintig jaar worden pogingen ondernomen om het fosfaatlek te dichten. Janneke Donkerlo onderzocht hoe het staat met de retourstroom van plee naar plant.

“Nee, de Canadezen roken helemaal niets afgelopen zomer terwijl ze er toch met hun neus bovenop stonden”, vertelt Brendo Meulman, technisch directeur van uitvoerend ingenieursbureau DeSaH. “Onze overzeese bezoekers wilden eerst zelf zien – en ruiken – of de techniek van de zuiveringsunit in de woonwijk wel geschikt was voor hun contreien. Het is hier vaak warmer dan daar. Als er bij ons geen stank was, kon het bij hen ook.”
 
Reukloos proces

Door de ramen van het rode bakstenen gebouwtje zijn de buizen en vaten goed te zien. Hier wordt het grijze en zwarte rioolwater van de omliggende woningen apart verwerkt en gezuiverd. Belangrijkste doel is het terugwinnen van fosfaat uit menselijke poep en pies en uit keukenafval. Binnen in het gebouwtje ruikt het hooguit een beetje muf, maar buiten is er geen geurtje aan de lucht.

In de vorige eeuw sprong Nederland nogal slordig om met fosfaat. Fosfaat werd - en wordt overigens nog steeds - in grote hoeveelheden aangevoerd van overzee. De belangrijkste toepassing is plantenvoeding, maar het werd indertijd ook veel gebruikt in wasmiddelen. In 2011 en 2017 verbood de Europese Unie trapsgewijs het gebruik van fosfaat in wasmiddelen respectievelijk vaatwasmiddelen vanwege eutrofiering van oppervlaktewater en de bijbehorende algengroei.
 
Uitputting

Inmiddels was al duidelijk dat andere bronnen en dan met name kunstmest en dierlijke mest zeker zo belangrijk, zo niet belangrijker zijn als bron van vervuiling. Hoewel de Nederlandse bodem van nature arm is aan fosfaat, is er in de voorbije decennia zoveel op het land gebracht, dat er grote hoeveelheden in de bodem zijn opgeslagen. Toch moet er nog steeds fosfaat worden toegediend, omdat een groot deel van het opgeslagen fosfaat onbereikbaar is voor plantenwortels. De uitdaging is dan ook om in de toekomst over voldoende fosfaat te kunnen beschikken om gewassen te kunnen voeden.

De fosfaatmijnen in China, Marokko, Israël en elders raken echter gaandeweg uitgeput, waardoor er over een of twee eeuwen geen of veel minder fosfaaterts beschikbaar is voor de landbouw. Ook om milieuredenen is het terugwinnen van nutriënten uit mest, afval en reststromen een must. Dat zou in principe ook voor menselijke mest moeten gelden. Die mag echter niet zomaar op het land worden gebracht, vanwege de aanwezigheid van zware metalen en ziekteverwekkers.

Sinds 1995 mag ook slib uit de zuiveringsinstallatie niet meer over het land verspreid worden vanwege het risico op BSE. Het overgrote deel wordt sinds die tijd verbrand in speciale verbrandingsovens, cementovens en energiecentrales. De as, met daarin de fosfor komt daardoor terecht in de grond-, weg- en waterbouw en verdwijnt daarmee uit ons voedselsysteem.
 
Vacuümtoilet

De vraag is hoe we het fosfaatlek in onze toiletpot kunnen dichten. Een deel van het antwoord is ontwikkeld door DeSaH - samen met onderzoekster Grietje Zeeman van de Wageningen UR.  Begin deze eeuw ontwikkelden zij een systeem om het mineraal uit keuken- en toiletafval op te vangen, waarbij een centrale rol is weggelegd voor het vacuümtoilet, bekend van vliegtuig en modern treinstel.

“Deze wc ziet eruit als een gewone porseleinen pot en wordt ook al jaren gebruikt in de scheepvaart”, vertelt Meulman. “Het grote verschil is de hoeveelheid water: per keer is slechts 1 in plaats van ca. 7 liter water nodig. De vacuümpomp zuigt de grote en kleine boodschap weg door een aparte buis, gescheiden van het ‘grijze’ douche- en (af)waswater.
 
Keukendrab

In 2006 werden in Sneek de eerste 32 huizen aangesloten op dit innovatieve systeem; in 2011 volgden nog eens 200 woningen, waaronder een zorgcentrum. De nieuwbouwwoningen kregen behalve een vacuümtoilet ook een keukenaanrecht met een buis waarin groente- en fruitafval en voedselresten worden vermalen tot een dikke drab. Meulman: “Dit keukendrab bevat eveneens fosfaat en andere nutriënten, en wordt in de ‘zwarte’ buis vermengd met de toiletsmurrie. Voor het effectief terugwinnen is een geconcentreerde stroom nodig anders is het percentage dat teruggewonnen wordt veel te beperkt en zou er een veel grotere installatie nodig zijn. Nu past de zuiveringsunit, zoals die in Sneek, in een gebouwtje ter grootte van een eengezinswoning.”
 
Vergister

In de zuiveringsunit gaat het ‘zwarte’ water naar de biovergister. Het hier gevormde biogas draagt voor tien procent bij aan de verwarming van de aangesloten huizen en levert energie voor de unit zelf. De vergiste biomassa wordt vervolgens ontdaan van stikstof en daarna vermengd met magnesium in een zwarte conische tank. Op de bodem van de tank ontstaat zo fosfaatrijk struviet. Na het uitfilteren van het fosfaat, komen het zwarte en grijze douche- en (af)waswater samen in een tank waar bacteriën het restwater zodanig zuiveren dat het op het oppervlaktewater geloosd kan worden. Fosfaatvrij dus.

Voor de bewoners was het nieuwe systeem trouwens wel even wennen. Meulman: “We kregen klachten over het geluid van het vacuümtoilet, maar inmiddels hebben we een stiller systeem ontwikkeld.”
 
Exportproduct

Of deze vorm van terugwinnen bij de bron toekomst heeft? “Ja en nee”, aldus Meulman. “Het hoeft niet duurder te zijn dan de aanleg van een traditioneel riolering- en zuiveringssysteem. Maar een al bestaand rioleringssysteem helemaal vervangen is onbetaalbaar. Daarom maakt dit systeem alleen kans in gebieden waar nog geen riool is, zoals in Amsterdam Noord en op IJburg waar over enkele jaren 8000 woningen worden gebouwd.” Ook over de grens is men geïnteresseerd. In het Zweedse Helsingborg zullen volgend jaar 800 woningen verrijzen met de zuiveringstechniek van DeSaH. En de Canadezen? Na hun bezoek waren ze overtuigd, en in de loop van dit jaar krijgen ook daar 600 woningen een vacuümtoilet.


Erkende meststof

Inmiddels is ook struviet uit rioolslib erkend als zogeheten ‘overige’ meststof, wat zoveel wil zeggen als dat het niet valt onder de regelingen voor dierlijke mest. In maart 2019 besloot Nederland tot die aanpassing van de Kaderrichtlijn afvalstoffen. Volgens Meulman is dat een goede zaak: “Struviet is namelijk veel schoner dan het ruwe fosfaat uit de mijnen. Dat bevat niet alleen veel schadelijk cadmium, maar ook radioactieve stoffen. De Thermphos fabriek in Zeeland, waar dit ruwe fosfaat werd verwerkt tot fosfor, is inmiddels failliet en de bodem heeft nu een serieus stralingsprobleem.”
Overigens wordt struviet ook op andere manieren gewonnen. Het Amsterdamse ‘watercyclusbedrijf’ Waternet bijvoorbeeld zet het in rioolwater aanwezige fosfaat om in struviet. In eerste instantie vooral vanwege het onderhoud. Fosfaat vormt namelijk kristallen in de pompen en leidingen, waardoor deze meer onderhoud vergen. Om dat tegen te gaan werd in 2013 het FosVaatje in gebruik genomen, een grote tank waarin magnesium wordt toegevoegd aan rioolwater, zodat op een gecontroleerde manier struvietkristallen ontstaan.
 
Fosfaat uit as

Door het neer te slaan als struviet haal je zo’n 20 tot 25 procent van het fosfaat uit het rioolwater. Dan blijft er dus nog altijd 75 tot 80 procent over, dat uiteindelijk terecht komt in het zuiveringslib. Daar heeft kunstmestfabrikant ICL iets op gevonden. Op 7 maart jongstleden opende het bedrijf in de Amsterdamse haven de eerste industriële unit voor het terugwinnen van fosfaat uit as. Niet allen de as van verbrand zuiveringsslib, maar ook van  verbrande slachthuisbotten.

“Dat was nog een hele puzzel”, vertelt Kees Langeveld, technisch expert bij ICL. “In 2011 zijn we begonnen met experimenteren. Het bleek allemaal minder eenvoudig dan we dachten. Zo verschillen de twee soorten as kwalitatief nogal van elkaar. We gebruiken nu grofweg een derde slibas en twee derde as van botten. Het teruggewonnen mineraal wordt verwerkt tot kunstmest (NPK) en opnieuw gebruikt, onder meer in de landbouw.”
 
Ondanks die initiatieven verdwijnt er nog veel fosfaat definitief uit de keten. Nederland produceert jaarlijks circa 1.400.000 ton slibkoek die na verbranden circa 112.000 as oplevert. ICL gebruikt daarvan 10.000 ton voor het terugwinnen van fosfaat. Dat is nog geen 9 procent van het totaal. Er is dus nog veel werk aan de winkel om in ieder geval dit lek in de fosfaatkringloop te dichten.  
 
 
KADER: Vloeibaar goud

Kimo van Dijk is onderzoeker Nutriënt Management and Recycling bij Wageningen Environmental Research en nutriëntenexpert bij uitstek. Hij juicht de ontwikkelingen op het gebied van terugwinnen van harte toe: “Urine die apart wordt opgevangen kan zelfs direct worden gebruikt volgens de World Health Organization (WHO). Daarin zitten juist de meeste nutriënten, zij het dat je er nog wel de eventueel aanwezige medicijnresten eruit moet zien te filteren.”

Er zijn inmiddels diverse pilots geweest om urine terug te winnen voor gebruik als meststof. Een ervan is het initiatief “Van pis naar pilsener”. Daarbij konden 100.000 festivalbezoekers hun plasje plegen in speciale toiletten. Na acht maanden werd de gestabiliseerde urine uitgereden over een veld met moutgerst, die vervolgens werd verwerkt tot ‘pisbier’. Het initiatief heeft nog geen vervolg gehad, omdat de prijs van ruw fosfaat een rem vormt op het duurdere terugwinnen ervan. Daarom wordt het vloeibare gele goud op festivals nog ouderwets op de riolering geloosd.

Als burger en bewoner is Van Dijk betrokken bij Arneco, een woonproject in oprichting in een voormalige boerderij in Arnhem. Het plan is om poep en pies van de bewoners op te vangen in een Ecoflush toilet. Van Dijk: “Voor de spoeling van het toilet is minder water nodig. De urine wordt apart opgevangen en opgeslagen in tanks op het terrein om te stabiliseren. Vervolgens willen we het als meststof gebruiken in onze moestuin, waarbij de kwaliteit van urine vergelijkbaar is met die van minerale meststof.”

De vaste fractie zal, samen met het grijze water, voorlopig nog worden geloosd op het riool. Van Dijk: ‘We zijn bezig met de ontwikkeling van een eigen Living Machine, een biologische zuiveingsinstallatie, dat je ook in andere wijken zou kunnen gebruiken.”

Van Dijk is ook betrokken bij het European Sustainable Phosphorus Platform (ESPP). Dit platform brengt Europese partijen zoals bedrijven, overheden en onderzoekers bij elkaar om te werken aan de recycling van nutrienten en het afstemmen van vraag en aanbod in Europa. “Nederlandse bodems bevatten in ieder geval nog zoveel fosfaat, dat we het zouden kunnen mijnen en deels kunnen exporteren.”
 
 
 
 
 
 


Janneke Donkerlo  Onderzoekende journalistiek  M 06 26898775  E   KVK 34368041

©2020