header

donderdag, 14 december 2017 14:22

Grondstoffen-terugwinning uit afvalwater in kaart gebracht

Rioolwater bevat potentieel veel grondstoffen. Bij de analyse van routes om grondstoffen uit rioolwater te winnen is het echter van belang om niet alleen te kijken naar de technische en financiële haalbaarheid, maar ook naar het duurzaamheidsperspectief. Uit de levenscyclusanalyse blijkt dat alle routes een milieuvoordeel hebben ten opzichte van de conventionele manieren om de grondstoffen te maken.

Anno 2017 produceren de waterschappen ruim een kwart van hun energiebehoefte uit het rioolwater dat zij zuiveren, door de productie van biogas. Het streven is dat dit percentage in 2020 40 procent is, en dat het daarna blijft groeien. Maar rioolwater bevat potentieel ook veel waardevolle grondstoffen, bijvoorbeeld fosfaat en cellulose. Reden voor de waterschappen om rwzi’s om te bouwen tot ‘energie- en grondstoffenfabrieken’. Maar hoe duurzaam is het terugwinnen van deze grondstoffen eigenlijk? Om de mate van duurzaamheid van grondstoffenterugwinning uit afvalwater te bepalen, hebben Witteveen+Bos, KNN Advies, CE Delft levenscyclusanalyses uitgevoerd. Het onderzoek is uitgevoerd in opdracht van Stowa, de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RvO) en de ‘Energie- en Grondstoffenfabriek (ofwel de EFGF, een netwerkorganisatie van de waterschappen). De onderzochte stoffen zijn fosfaat, NEO-alginaat, PHA (grondstof voor bioplastics) en cellulose.

Aparte analyses
Het is van belang om de opwerking- en productieroutes goed te analyseren om de strategische keuzes te kunnen maken die de EFGF naar volledig geaccepteerde praktijktoepassingen kunnen doorontwikkelen. Daarbij is het niet alleen van belang te weten welke routes het meest gunstig zijn op technisch-
economisch perspectief (technische en financiële haalbaarheid), maar ook vanuit duurzaamheidsperspectief. Een uniforme levenscyclusanalyse (LCA) voor de verschillende routes is daarvoor essentieel. Ook maakt een LCA inzichtelijk waar een keten verder geoptimaliseerd kan worden. Verder is het mogelijk om milieuvoordelen die downstream in de productketen kunnen worden behaald middels LCA inzichtelijk te maken. Hieronder vallen ook de productieroutes die vervangen worden door het gebruik van grondstoffen uit de rwzi, zoals ertsen (in geval van fosfor), fossiele brandstoffen of andere (eindige of te verbouwen) grondstoffen.
Omdat de verschillende grondstoffen effect hebben op een groot deel van de rwzi en slibverwerkingsketen is het belangrijk de effecten van de verschillende productieroutes apart te analyseren.
De grondstoffen die in deze studie uit de rwzi teruggewonnen worden, zijn:

  • NEO-Alginaat: Alginate-like exopolysaccharide is een lijmstof die wordt geproduceerd door bacteriën bij de vorming van aerobe korrelslib;
  • PHA: PHA (polyhydroxyalkanoaat) is een biopolymeer die wordt geproduceerd door bacteriën als energie- en koolstofopslag;
  • Biogas: Biogas kan uit primair en secundair slib gewonnen worden door middel van gisting van het slib;
  • Cellulose: Cellulose is voornamelijk toiletpapier dat via zeefgoed of primair slib gewonnen wordt;
  • Fosfor en stikstof: Fosfor kan uit het nutriëntrijke rejectiewater gewonnen worden als struviet (magnesiumammoniumfosfaat: ook stikstofterugwinning) of als fosfaat uit verbrandingsas van de slibeindverwerking.

Levenscyclusanalyse
Het doel van een LCA is om inzicht te geven in de milieukundige voor- en nadelen van producten of diensten. Een LCA kan gebruikt worden om producten of processen te vergelijken, en om inzicht te krijgen in de belangrijkste bijdragen aan de milieu-impact van een product of dienst. In deze LCA zijn alle additionele ingrepen opgenomen om het rioolwater te verwerken, met een bepaald eindproduct als resultaat. Hierbij gaat het om het verschil ten opzichte van normale bedrijfsvoering op de rwzi. Grote systeemveranderingen zoals het ombouwen van een bestaande rwzi voor de productie van bepaalde grondstoffen zijn niet meegenomen in de LCA. De gehanteerde methode, is een aanbevolen aanpak voor het uitvoeren van verdere LCA’s in de afvalwaterwereld.
De hoofdfunctie van de rwzi is het zuiveren van rioolwater. Hier komen met de EFGF extra functies bij: het terugwinnen van organische stof voor de productie van biogas/PHA/cellulose/alginaat, fosfor en stikstof in diverse vormen voor de productie van meststoffen. Biogas is tegenwoordig al veel teruggewonnen en is daarmee geen nieuw product. Door de productie van PHA, cellulose en alginaat zal de biogasproductie omlaag gaan. De LCA-resultaten geven inzicht in de milieuvoor- en nadelen van het vervangen van biogas voor andere producten.
Met de LCA’s van producten uit de EFGF willen we inzicht geven in de impact van de processen van de EFGF, per product. Deze technologieën vormen een aanvulling op de rwzi. Daarom kijken we enkel naar de milieu-impact van het verschil in bedrijfsvoering op de rwzi: additionele ingrepen. Deze kunnen positief of negatief zijn, bijvoorbeeld extra gebruik van hulpstoffen en verminderd energiegebruik. De gehanteerde functionele eenheid is de verwerking van 100.000 i.e. influent van gemiddelde samenstelling in de EFGF. De functionele eenheid sluit aan bij de functie van rwzi’s: het verwerken van rioolwater.
In de LCA is uitgegaan van drie verschillende configuraties voor de referentiecases:

  • Een voorbezinktank gevolgd door een actief-slibproces;
  • Alleen een actief-slibproces;
  • Een aeroob korrelslibproces voor NEO-alginaat.

Waardepyramide
Anno 2017 wordt er door waterschappen veel aandacht besteedt aan biogasproductie. Uit deze studie blijkt dat alle andere verwaardingsroutes voor organisch materiaal – PHA-productie, cellulosewinning, en ALE-productie – leiden naar biopolymeerproducten die een milieuvoordeel kunnen geven ten opzichte van de biogasproductie. Meststoffen en biopolymeren (PHA, cellulose en ALE) staan immers hoger in de waardepyramide dan energie (biogas).
Dus om antwoord te geven op de onderzoeksvraag: ja, de EFGF is duurzamer dan een conventionele rwzi en vormt een uitstekende basis voor de circulaire economie. Volledig duurzaam willen we de routes nog niet noemen, want er is zeker nog verbetering mogelijk. Tot slot moet ook opgemerkt worden dat in deze studie nog niet gekeken is naar de kosten van de verschillende technieken. Deze dienen bij een volledige duurzaamheidsanalyse en maatschappelijke batenanalyse afgewogen te worden.

Arjen van Nieuwenhuijzen en Anna Veldhoen werken bij Witteveen+Bos; Ingrid Odegard en Geert Bergsma werken bij CE Delft.

Laat een reactie achter

Zorg ervoor dat u de verplichte (*) velden invult waar dit is aangegeven. HTML code is niet toegestaan.

Zoeken

Direct met ons in contact?

Adverteren in ons blad of op de website? 
Neem contact op met Frank van Gils
tel.: 06-53 88 82 66
e-mail: f.gils@bdu.nl

Een artikelidee voor de redactie?
Neem contact op met Teus Molenaar
tel.: 06-51578447
e-mail: tmlandenwater@gmail.com 

Advertenties