Zeefgoed en cellulose uit afvalwater

Waterzuiveraars leveren niet alleen gezuiverd water, maar zijn ook producent geworden van energie en grondstoffen zoals cellulosevezels, bioplastic, zwavel en fosfor en mogelijk ook eiwit. Is de toekomstige afvalwaterzuivering een bioraffinagefabriek?

12 juni 2018

Tot voor kort waren de waterschappen gericht op het zuiveren van huishoudelijk afvalwater als een _end-of-waste-_techniek. De laatste jaren groeit het besef dat afvalwater een bron is van grondstoffen zoals mineralen, fosfaten, metalen, cellulose, bioplastic en ook energie. Hiertoe wordt veel onderzoek gedaan door de waterschappen en de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Een van deze innovaties is het terugwinnen van wc-papier uit afvalwater met fijnzeven en het toepassen als grondstof.

Zeefgoed

Voordat huishoudelijk afvalwater zuiveringsinstallaties van een rwzi in gaat, vangt een grofvuilrooster de grove delen tot 6 mm af. Een zeefdoek (maaswijdte 350 µm) zeeft daarna ruim de helft van de zwevende stof uit het water. Dit afgescheiden materiaal, het zeefgoed, bestaat voor 50 tot 70 procent uit cellulosevezels en is hoofdzakelijk afkomstig van toiletpapier (papiervezels).

Elke Nederlander gebruikt circa 8 kg wc-papier per jaar. Het is niet de verwachting dat dit gebruik op de middellange termijn zal afnemen. Hiermee zit in potentie in het Nederlandse gemeentelijke afvalwater meer dan 140.000 ton droge stof cellulose. Deze cellulosevezels zijn in de meeste gevallen na een of meerdere opschoonstappen opnieuw te gebruiken.

Zo is cellulose één van de belangrijkste grondstoffen voor een biobased economie en wordt het op grote schaal toegepast in de papier- en kartonindustrie. Andere mogelijke toepassingen van cellulose uit zeefgoed zijn: afdruipremmer in asfalt, vezels voor isolatiemateriaal, enzymatische omzetting naar suikers en grondstoffen als butanol en bioplastics.

Eerste zeefinstallaties actief

In Nederland staan nu twee grote fijnzeefinstallaties, een op de rwzi Aarle Rixtel en een op de rwzi Beemster. Het gaat om de behandeling van circa 200.000 inwonersequivalenten waarbij ongeveer 5.000 ton zeefgoed vrijkomt. Daarnaast staan er kleinere installaties op de rwzi’s van Blaricum en Uithuizermeeden en Ulrum. Met de bestaande en de nieuwe initiatieven bij de waterschappen is de verwachting dat eind 2018 ongeveer 7.000 ton droge stof zeefgoed geproduceerd wordt met een groei naar 15.000 ton in 2020 en een perspectief van 45.000 ton over 10 jaar.

Bij onder andere de waterschappen Vechtstromen, Wetterskip Fryslân en waterbedrijf Evides worden nieuwe zeeftechnieken en toepassingen onderzocht. Zo kijkt het onderzoeksproject Cellu2PLA naar het omzetten van zeefgoedcellulose naar suikers en het bioplastic PLA, en het project CADoS naar de winning en directe toepassing van zeefgoed als ontwateringshulpmiddel.

Een kat die op een tafel staat. — Toepassing van zeefgoed als afdruipremmer in asfalt voor een fietspad. Om een homogene kwaliteit in een asfaltlaag te krijgen, wordt bij het verwerken van asfalt cellulose toegevoegd. Cellulose zorgt voor een verhoging van de viscositeit van het bitumen-asfaltmengsel en voorkomt het ‘afdruipen’ van de bitumen van de steen- en zanddeeltjes tijdens productie en transport. De zeefgoedcellulosevezel functioneert zowel in de productiefase, als in de verwerkingsfase goed als afdruipremmer. Dit is het resultaat van het project ‘Vazena’ binnen de Energie en Grondstoffenfabriek, en van de Green Deal die in 2014 tussen de Unie van Waterschappen en de Rijksoverheid werd gesloten om zoveel mogelijk waardevolle grondstoffen uit afvalwater terug te winnen. Aan het project werkten mee: STOWA, Wetterskip Fryslân, Provinsje Fryslân, KNN Cellulose, Esha Infra Solutions, Jansma BV en Roelofs.
123RF

Markt voor afdruipremmers

Een andere vraag is of toepassingen zoals een afdruipremmer ook economisch haalbaar zijn, en niet alleen een leuke gadget van de waterschappen. Analyse van de markt laat zien dat de waterschappen de markt voor afdruipremmers volledig kunnen bedienen. In Nederland, Duitsland en België wordt jaarlijks zo’n 7.750.000 ton asfalt verwerkt. Met een gemiddeld vezelgebruik van zo’n 3 kilo per ton asfalt, komt de totale markt voor afdruipremmers op 23.250 ton per jaar. Die hoeveelheid kunnen de waterschappen ruimschoots halen. Per jaar kan er maximaal 140.000 ton droge stof aan cellulose (uit wc-papier) teruggewonnen worden uit zuiveringsslib.

Een bijkomend voordeel is dat het vooral overheden zijn die als wegbeheerder en dijkbewakers asfalt gebruiken, zoals de waterschappen, provincies, Rijkswaterstaat of gemeenten. Zo was voor het Vazena-project de Provincie Fryslân de launching customer en heeft Wetterskip Fryslân in 2017 een stuk asfalt op een zeedijk op Ameland aangelegd. Ook voor vervolgprojecten kunnen de waterschappen de eigen opdrachtgever worden en het teruggewonnen cellulose in eigen dijken, wegen en terreinen verwerken.

Voor de grond/weg/waterbouw-sector zal dat de vraag naar verduurzaming van producten en processen in de komende jaren toenemen, zowel door eigen initiatieven als door aangepaste wetgeving.

Verdienmodel

De kosten van een rwzi worden voor een groot deel bepaald door de benodigde beluchtingsenergie om organische stof af te breken. De grote hoeveelheid biomassa (bacteriën en andere micro-organismen) die overblijft, circa 1 miljoen ton, wordt afgevoerd en verbrand. Hiermee gaan niet alleen waardevolle grondstoffen verloren, maar het is ook kostbaar. Het gaat hier om bedragen van 50 tot 100 miljoen euro per jaar. Wanneer cellulose via het zeefgoed verdwijnt, vermindert de hoeveelheid zuiveringsslib en daarmee ook de kosten. Op deze wijze kan een verdienmodel worden gerealiseerd.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij