Waternet opent nieuwe fosfaatfabriek

Tegenwoordig vinden we het heel normaal dat ons afvalwater via het riool verdwijnt, maar nog geen eeuw geleden werd het “emmertje poep” in Amsterdam met paardenkarren opgehaald en gebruikt op het boerenland. Hergebruik van ons afvalwater moeten we weer opnieuw uitvinden. Sinds deze week wint het Amsterdamse waterbedrijf Waternet, in opdracht van het Waterschap Amstel, Gooi en Vecht, grootschalig fosfaat uit het rioolwater van de stad.

6 december 2013

Met de nieuwe fosfaatfabriek zal Waternet 1000 ton struviet per jaar gaan produceren. “Struviet bestaat uit zuivere kristallen van magnesiumammoniumfosfaat (MgNH₄PO₄.6H₂O) en ziet er uit al een suikerkristal,” vertelt Jacqueline de Danschutter, procestechnoloog afvalwater en coördinator hergebruik grondstoffen bij Waternet. ”Als het uit de reactor komt is het nog een beetje vochtig, maar wel zuiver.”

Verdunnen met drinkwater

Alles wat nu in onze toiletpot verdwijnt, verdunnen we zo sterk met (drink-)water dat het voor de rioolwaterzuiveringsbedrijven (rwzi’s) geen eenvoudige klus is om er weer waardevolle stoffen uit te halen. Er zit echter veel bruikbaar fosfaat en stikstof in het huishoudelijk afvalwater, dat weer als meststof kan dienen. Vooral door de wereldwijde schaarste van fosfor, die halverwege deze eeuw wordt verwacht, wordt hergebruik van fosfaat steeds interessanter. Fosfaat – een belangrijke grondstof in kunstmest – is nu vooral afkomstig uit fosfaaterts, dat in landen als Marokko en China wordt gemijnd.

Verstopte leidingen

Met de nieuwe terugwininstallatie zal circa 25 procent van alle fosfaat dat via de riolering op de rwzi komt worden teruggewonnen. Maar de toekomstige wereldwijde fosfaatschaarste is niet de directe aanleiding voor de bouw van de fosfaatfabriek. Ook zal de verkoop van het struviet voor Waternet niet heel winstgevend zijn. De voornaamste reden voor de bouw van de fosfaatfabriek heeft te maken met de problematiek in de ‘sliblijn’ van de zuiveringsinstallatie, waarin struviet van nature bij hoge temperatuur neerslaat en de leidingen en pompen verstopt.

Slib ontwateren

Ook het ontwateringsproces van het slib gaat stukken beter als het slib minder fosfaat bevat. De Danschutter: “Hoe dat chemisch precies werkt is nog een raadsel, maar feit is dat we het slib veel beter kunnen centrifugeren als het minder fosfaat bevat.” Met een reductie van het ontwaterde slib bespaart Waternet op de kosten, want het ontwaterde slib moet als afval afgevoerd worden naar een verbrandingsinstallatie.

‘Groene’ erts

Sinds enkele decennia is verbranding van rioolslib in heel Nederland verplicht. Vóór die tijd werd het slib gebruikt als meststof in de landbouwsector, maar omdat het teveel verontreinigingen bevatte, zoals zware metalen, werd die praktijk gestopt. De as – het verbrandingsproduct van slib – is ook een bron van fosfaat. Bij het inmiddels failliete in Zeeland gevestigde Thermphos, tot vorig jaar de grootste Europese fosforproducent, diende de slibas als grondstof voor de productie van fosfor, als een soort ‘groene’ erts.

Urinoirs voor fosfaatverzameling — Urinoirs bevatten urine in geconcentreerde vorm en is heel geschikt voor fosfaatterugwinning.
Wikimedia Commons/LoopZilla

Voor de gek houden

“In de rwzi worden de bacteriën voor de gek gehouden,” legt De Danschutter uit. “Eerst geven we ze voedsel, maar geen zuurstof. Als we vervolgens wél zuurstof toedienen, gaan ze als een razende fosfaat opnemen. In de vervolgstap – gisting met energieterugwinning in de vorm van biogas – gaan de bacteriën dood en komt het fosfaat voor een groot deel uit de kapotte bacteriecellen vrij. Het is tijdens de processtap tussen gisting en het centrifugeren van het waterrijke slib dat we struviet laten neerslaan door magnesiumchloride toe te voegen.”

De aanvoer van rioolwater naar de rwzi heeft normaalgesproken pieken in de ochtend en avond, de momenten dat huishoudens veel water gebruiken. Bij sterke regenval worden pompen ingezet en kan de rwzi maximaal 30.000 kuub afvalwater per uur verwachten. Op de foto het rioolgemaal Weteringplantsoen, in het centrum van Amsterdam. Hier wordt het rioolwater van acht meter diepte vijf meter omhoog gepompt.
Annemieke van Roekel

Duitse techniek

Waternet verwerkt het geproduceerde rioolslib van twee miljoen Nederlanders. Dit is deels afkomstig van de rwzi, die het rioolwater van Amsterdam en omstreken verwerkt, en van de andere rwzi’s van Waterschap Amstel, Gooi en Vecht in de omgeving. Om de geconcentreerde aanvoer van fosfaat te verhogen, gaat Waternet op popfestivals urine inzamelen.

Rioolwater stroomt, sterk verdund met drink- en regenwater, naar de rwzi en bevat vóór verwerking circa 10 mg/l fosfaat; lozing op het oppervlaktewater is toegestaan met een maximale fosfaatconcentratie van 1 mg/l.
Annemieke van Roekel

De nieuwe fosfaatfabriek is de grootste van Nederland en zal dagelijks 2000 kubieke meter rioolslib verwerken. Het proces – Airprex – is een Duitse vinding, ontwikkeld door het Berliner Wasserbetriebe, en is speciaal aangepast voor de fabriek van Waternet. In Berlijn staat een installatie van vergelijkbare omvang.

Riolering ouderwets?

Met moderne ogen zien we de grote nadelen van de afvoer van ontlasting en urine via het riool, dat verdund met grote hoeveelheden schoon drinkwater wordt doorgespoeld. Maar aan het einde van de 19e eeuw was de riolering een noodzakelijke ‘luxe’ om te voorkomen dat de afvoer van ontlasting naar open water, zoals grachten, tot onhygiënische omstandigheden zou leiden.

Cholera

Eind 19e eeuw verdubbelde het aantal inwoners in de grote steden. De laatste cholera-epidemie deed zich in 1866 voor in Amsterdam, met de meeste slachtoffers in de arme wijken. In sommige oude Amsterdamse stadswijken duurde het nog tot 1934 voordat er een rioolaansluiting werd aangelegd en de grachtenpanden loosden zelfs tot veertig jaar geleden op de grachten. Tot ver in de 20e eeuw kwam in sommige wijken een ‘poepkar’ – in de volksmond de “Boldootwagen”, genoemd naar de zeepfabriek – de emmers ophalen. Totdat rond 1900 goedkope kunstmest beschikbaar kwam, werd ontlasting als waardevolle meststof beschouwd en benut in de landbouw.

Struviet in de verkoop

Zo normaal het vroeger was om organisch afval te hergebruiken, zo innovatief is het tegenwoordig weer. Ook de wetgeving moet er weer op worden aangepast. In Duitsland was het al eerder geregeld, maar vanaf 1 januari 2014 zal het ook in Nederland zijn toegestaan om struviet te verkopen. Voorheen mocht dat niet omdat gerecycled fosfaat tot de categorie ‘afval’ werd gerekend, en niet als meststof mocht worden beschouwd.

De Danschutter: “Het zou mooi zijn als het struviet verkocht gaat worden als kant-en-klare kunstmest, want dan sluiten we de kringloop. Ook proberen we het te verkopen aan kunstmestfabrikanten, die het mengen met andere meststoffen zodat het geschikt is voor de landbouw”.