Fosfaat terugwinnen uit afvalwater

De afgelopen maanden gaat het vaak wel ergens over stikstof of fosfaat. Deze elementen zitten in veel te hoge concentraties in ons water en onze grond en zorgen zo voor een hoop problemen in het milieu. Terwijl de overheid werkt aan nieuwe regels en oplossingen, ontwikkelden Amsterdamse chemici een proces waarmee we fosfaat terug kunnen winnen uit afvalstromen en ook nog eens nuttig hergebruiken. Dit leidde tot de oprichting van SusPhos, dat afgelopen december de NWO Gouden KIEM voor beste Chemische Start-up van het jaar in de wacht sleepte.

In het milieu

Fosfaat kennen we vooral als een belangrijk bestanddeel van kunstmest. Maar dat is echt niet de enige manier waarop dit element in ons milieu terechtkomt, vertelt Chris Slootweg, universitair hoofddocent Fysische Organische Chemie aan de Universiteit van Amsterdam: “Ieder levend wezen op deze wereld krijgt constant fosfaat binnen via zijn eten en scheidt het vervolgens ook weer uit. Op die manier komt het ook in ons riool en afvalwater. We kunnen dat niet voorkomen, maar we kunnen deze afvalstroom wel beter gebruiken. Zeker omdat we op de wereld steeds minder fosfaat hebben. In de Europese mijnen hebben we nog maar zo’n tien jaar aan voorraad. Daarna zijn we afhankelijk van andere landen.”

Met die instelling begon de hoofddocent een paar jaar geleden voorzichtig te onderzoeken of hij misschien dit fosfaatafval kon herbruiken. “In het begin was het echt een vrijdagmiddagexperiment, niet te serieus. Maar een van mijn promovendi, Marissa de Boer, vond het zo interessant dat ze ermee bezig bleef.” Uiteindelijk werkte het systeem zo goed dat de onderzoekers in maart 2019 besloten SusPhos op te richten, met De Boer als CEO.

Struviet

Als basis voor het recyclen gebruikt SusPhos struviet, een restproduct van waterzuiveringsinstallaties. “Het fosfaat en de ammoniak dat in rioolwater zit kan gaan reageren met magnesium. Zo vormt zich een vaste stof genaamd struviet”, zegt Slootweg. “Dit spul kan op den duur de leidingen verstoppen, daarom produceren veel waterschappen het expres in een aparte fabriek. Door het toevoegen van magnesiumchloride of magnesiumoxide vangen ze het fosfaat en de ammoniak uit het water. Wij krijgen dit struviet en verwerken het verder.” Struviet bleek een ideale grondstof voor SusPhos: “Waterschappen maken al struviet, dus dat kunnen we zo gebruiken zonder zelf het afvalwater te hoeven filteren. Bovendien is het relatief zuiver dus je maakt er gemakkelijk hoogwaardige producten van.”

Om dat voor elkaar te krijgen lost het bedrijf het struviet eerst weer op om het vervolgens weer verder te laten reageren tot bijvoorbeeld vlamvertragers of hoogwaardige kunstmest. Een bijkomend voordeel: bij dit proces hergebruiken ze ook de ammoniak. “Voor het hoogwaardige kunstmest combineren we deze ammoniak met het aanwezige fosfaat in de afvalstroom en gebruiken we dit als grondstof. Zo slaan we twee vliegen in een klap”, zegt Slootweg. Alleen met resten magnesium kunnen ze op dit moment nog niet zo veel. “Daar willen we ook een mooie toepassing voor vinden; we willen het in ieder geval niet afdanken. We zouden het bijvoorbeeld willen terug leveren aan waterzuiveringen, zodat zij weer struviet kunnen maken.”

Waardevolle producten

De producten die SusPhos nu maakt zijn specifiek gekozen omdat ze relatief waardevol zijn. “Dat maakte het makkelijker om echt waarde uit het afval te halen. Het liefst willen we ook laagwaardige kunstmest op grote schaal gaan maken, maar op dat gebied kunnen we niet concurreren met de markt.” Uiteindelijk wil de hoofddocent ook graag proberen om fosforzuur te pakken te krijgen. “Die stof maak je als je struviet oplost, maar het is redelijk reactief dus je kunt het minder makkelijk vangen. Als dat wel lukt zou het mooi zijn, want fosforzuur zit in allerlei eten en drinken zoals cola en bier, maar is ook belangrijk voor de chemische industrie.”