Een onderzoek naar fosfaatstromen op Texel en oplossingen voor een duurzamere fosfaatkringloop
Thema III deel 2
Opdracht 5, eerste versie 13 januari 2017
Job den Heeten (10794840) Annemarie Burger (10793399) Joep Buffing (10243860) Wouter Borg (10801081) Abstract
Binnen enkele decennia wordt er een tekort aan fosfaat verwacht. Daarom wordt naar nieuwe methodes gezocht om duurzamer met fosfaat om te gaan. Dit paper is een case study naar de mogelijkheden voor de verduurzaming van fosfaatstromen op Texel. Bemesting en de rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) blijken de grootste antropogene fosfaatstromen richting het oppervlaktewater. Twee mogelijke recyclemethoden worden besproken: slib en struviet. Slib, het product van een reactie van fosfaat met bacteriën blijkt te veel onzuiverheden als medicijnresten te bevatten om als meststof gebruikt te worden, wat een van de redenen is waarom het ook juridisch nog niet is toegestaan afvalstoffen uit RWZI’s te hergebruiken. Struviet is qua kosten de efficiëntste methode om deze
onzuiverheden er wel uit te halen. Dit is onder boeren echter nog een vrij onbekende mogelijkheid.. In de discussie wordt ook algenbiomassa als mogelijkheid voor de toekomst gezien.
Inleiding
Fosfor is een eindige grondstof. Het wordt gedolven uit fosfaatmijnen in onder andere China, Marokko en de V.S. (U.S. Geological Survey, 2012). Net als bijvoorbeeld olie raken de fosfaatvoorraden op de aarde langzaam op, wat wereldwijd voor grote tekorten kan gaan zorgen (Binnemans et al., 2013). Hier komt bij dat de fosfaatconsumptie nog ieder jaar toeneemt (U.S. Geological Survey, 2012). Naar schatting bereikt de fosfaatconsumptie in 2030 een piek, waarna het aanbod de vraag niet meer zal kunnen bijhouden (Desmidt, 2014).Vandaar dat de noodzaak om te zoeken naar duurzame methodes om fosfor te kunnen recyclen steeds meer wordt ingezien.
Fosfor is een essentiële bouwstof van het leven. Het komt meestal voor in de vorm van PO43–, oftewel fosfaten, zuurresten van fosforzuur. Het bindt makkelijk aan andere stoffen en is daarom vaak te vinden in samenstelling met andere stoffen. Mensen, dieren en planten hebben het nodig om te groeien. Fosfor zit onder andere in menselijk DNA en in de stof adenosine trifosfaat (ATP), welke energie transporteert in het lichaam. In planten is het een groeibepalende factor en het wordt daarom, samen met stikstofoxides, altijd toegevoegd aan kunstmest (Childers et al., 2011). Naast toepassing in kunstmest wordt fosfaat onder
anderen gebruikt in natriumlampen, staal, vuurwerk, rookbommen en tandpasta (CBS (2), 2017).
Een tekort aan (kunst)mest, waar fosfaat een cruciale rol in speelt, zou wereldwijd tot grote voedseltekorten kunnen leiden. Wanneer de fosforerts opraakt zou dit dus mogelijk zorgen
voor een wereldwijde hongersnood, mochten we voor die tijd niet een duurzame methode van recycling hebben ingevoerd. Veel fosfaatverbindingen komen momenteel nog middels grondwater de zee in, waarna ze niet meer voor menselijk gebruik te gebruiken zijn. Het proces van nieuwe mijnvorming duurt vervolgens millennia (Childers et al., 2011). In Nederland bestaat er momenteel echter een fosfaatoverschot. Er wordt meer fosfaat aangevoerd dan afgevoerd (WUR, 2016). In oppervlaktewater leidt dit overschot onder andere tot eutrofiëring: de verhoging van concentraties van nutriënten in water. Dit zorgt voor overmatige algengroei, waardoor vissen sterven door zuurstofgebrek en waterplanten door lichtgebrek verdwijnen (WUR, 2016). Op deze manier veroorzaakt een fosfaatoverschot een grote ontregeling van een ecosysteem. Om deze reden zijn er strenge wetten met betrekking tot fosfaatplaatsing. Naast overbemesting kan ook het lozen van rioolwater een oorzaak van eutrofiëring zijn. In rioolwater en dan met name in urine zitten veel fosfaten. Mede hierom wordt er al sinds de jaren ‘70 fosfaat uit rioolwater gehaald. In de eerste instantie werden echter methodes gebruikt waardoor de fosfaten niet meer te gebruiken zijn in verdere processen. De laatste jaren zijn er echter door maatschappelijke druk steeds meer methodes ontwikkeld waarmee de fosfaten teruggewonnen kunnen worden op een bruikbare manier. Ook zijn er maatregelen getroffen, zoals het verbieden van fosfaat in wasmiddel, die ervoor hebben gezorgd dat er minder fosfaat in het milieu belandt (Kampf et al.,1990)
Er zijn al een aantal van deze methodes waarmee fosfaat kan worden gerecycled uit rioolwater: slibverbranding en struviet (Jaffera, 2002) zijn hiervan het bekendst. Om de mogelijkheden voor toepassing van deze methodes te onderzoeken is het van belang een beter beeld te krijgen van de voordelen en de beperkingen die ze hebben. Dit willen wij onderzoeken door middel van een case study.
Dit onderzoek concentreert zich op de verduurzaming van fosfaatstromen op Texel. Het feit dat Texel een eiland is, maakt het gemakkelijker om input- en outputstromen in kaart te brengen. Op deze manier hopen we een kringloop in kaart te brengen en in te zien hoe deze zo goed mogelijk gesloten kan worden. We denken dat de gemeente Texel interesse in deze informatie zou hebben, mede omdat ze duurzaamheid al een tijd hoog op de agenda heeft staan. In 2020 willen ze de eerste gemeente in Nederland zijn die 100% zelf-opgewekte duurzame energie gebruikt (Mc Kula Gutierrez, 2015).
Door de overheid zijn er normwaarden vastgesteld waar de fosfaatconcentratie in het oppervlakte- en grondwater aan moet voldoen (RIVM, 2016). Deze reguleringen zorgen er o.a. voor dat boeren niet zomaar altijd mest mogen uitrijden over hun land. Ook zorgen ze ervoor dat er steeds vaker fosfaat uit het milieu wordt gehaald. Er zijn Europese regels voor de fosfaatproductie van de veeteelt, maar hier houdt Nederland zich niet altijd aan (CBS, 2016). Ook zijn er normen voor de concentratie fosfaat in het oppervlaktewater. Ook hier wordt de norm in Nederland soms overschreden. In het geval van Texel is de concentratie fosfaat in het oppervlaktewater zelfs meer dan 5 keer de vastgestelde fosfaatnorm (Deltares, 2015). Dit wordt deels, vooral in het westen, veroorzaakt door onze geografische locatie als delta en de hoogte van het grondwater (interview ir. Phillip Ehlert, 12 december 2016). Het lijkt ons nuttig om inzicht te krijgen in de verduurzaming van fosfaatstromen op Texel omdat het een bijdrage kan leveren met het duurzamer maken van fosfaatkringlopen in het algemeen. Volgens een rapport van het hoogheemraadschap zijn op dit moment op Texel actuele bemesting en de RWZI de grootste antropogene fosfaatstromen richting het oppervlaktewater met een bijdrage van respectievelijk 48% en 22% (Van Boekel et al.,
2013). Op deze stromen zullen wij ons daarom focussen. De bronnen van fosfaat uit actuele bemesting zijn kunstmest en veevoeding. De bron van fosfaat uit de RWZI’s is menselijk voedsel. Verder is nog 25% van de bijdragers natuurlijk, waarvan een deel uit het
grondwater komt. De overige 5% bestaat uit overige antropogene bronnen zoals huishoudelijke, ongerioleerde lozingen en verkeer.
De hoofdvraag die we in dit verslag stellen luidt: Wat zijn de mogelijkheden om de fosfaatstromen op Texel te verduurzamen? Om deze vraag te beantwoorden willen we allereerst de huidige fosfaatstromen in kaart brengen. Vervolgens zullen we de werking de mogelijke recyclingmethodes bespreken, om als laatste de mogelijkheden en beperkingen van de praktische toepassing van deze methodes te bespreken.
Verantwoording disciplines & interdisciplinaire aanpak
De fosfaatkringloop is er een met veel verschillende aspecten. Niet alleen biologie is hierbij betrokken, maar ook techniek en natuurlijk mensen. De vele drijfveren van de mens staan aan de basis voor de biologische gevolgen. Om de gevolgen te kunnen reguleren zijn scheikundige technieken nodig. Door deze vele invloeden is het noodzakelijk om ons probleem interdisciplinair te benaderen. Alleen op die manier kunnen alle fosfaatstromen voldoende worden onderzocht. In ons voorstel zullen de disciplines natuurkunde en kunstmatige intelligentie voornamelijk vertegenwoordigd worden in de methode. Zij zullen verantwoordelijk zijn voor het vergaren en verwerken van kwantitatieve data. Deze data kunnen in context worden geplaatst dankzij biologie, scheikunde en sociologie. Vanuit deze disciplines kunnen de verschillende herkomsten van de fosfor worden verklaard en kunnen relevante verbeteringen worden geopperd. Alleenstaand kunnen deze disciplines het probleem niet tackelen. Dit bleek uit het interview met Nico Bakker, die beweerde dat het zuiveringsslib dat uit de RWZI kwam schoon was en klaar voor gebruikt; een erg
scheikundige mening. Echter bleek dat de boeren deze mening niet deelden, wegens diepgeworteld wantrouwen tegenover afvalstromen, een mening die veel sociologie vereist om te verklaren. Beide inzichten zijn belangrijk in het vinden van een haalbare oplossing voor ons probleem.
Deelvragen, opbouw
Om te kunnen bepalen wat de efficiëntste verduurzaming is van de fosfaatstromen op Texel is, is het van belang eerst uit te zoeken wat deze fosfaatstromen zijn. Dit doen we dan ook in de eerste deelvraag. De tweede deelvraag behandeld wet- en regelgeving omtrent fosfaat en de recycling hier van. De derde deelvraag gaat in op de geschiedenis en het
(scheikundige) proces van elk van de twee meest gebruikte fosfaatrecyclingmethode: door middel van zuiveringsslib en door middel van struviet. Vervolgens behandelen we in de resultaten de toepasbaarheid en bereidwilligheid op Texel voor de toepassing van elk van deze methoden. Dit leidt tot de bepaling van de mogelijk te behalen kwantitatieve winst en concludeert met onze aanbeveling over de verduurzaming van fosfaatstromen op Texel. Onze hypothese luidt dat er voldoende ruimte is om lokale, uit het riool gerecyclede fosfaat op Texel te plaatsen, en dat dit ook de meest efficiënte verduurzaming van de
fosfaatstromen op Texel is. Dit is wel gebonden aan een aantal voorwaarden, zoals voldoende zuiverheid van het slib, of een omzetting van het slib tot struviet.
Menselijke keuzes en hun gevolgen zijn grotendeels de oorzaken van de hoeveelheden fosfor in het oppervlaktewater. Mensen kiezen wat zij in hun lichaam stoppen, biologie vertelt ons hoeveel fosfor eruit komt. Mensen maken keuzes over de voeding die ze aan hun vee geven en biologie vertelt ons hoeveel fosfaat er in hun mest zit. Mensen maken keuzes over de hoeveelheid bemesting op hun land en biologie vertelt ons hoeveel fosfor hierdoor in het water terecht komt. Uiteindelijk zijn mensen dus verantwoordelijk voor het grootste deel van de fosfaatstromen en zou verandering ook vanuit hen moeten komen. Dit stellen wij als uitgangspunt voor de integratie van de disciplines. Natuurkunde en kunstmatige intelligentie stellen ons in staat om de gegevens die sociologie en biologie kunnen verklaren te
verwerken tot een samenhangende en gekwantificeerde, geïntegreerde conclusie.
Theoretisch kader
Er zijn een aantal belangrijke stromen van fosfaat op Texel. Een daarvan is via het voedsel van de (menselijke) bewoners en bezoekers, waarvan het grootste deel van de fosfaat in het riool belandt. Een andere stroom is via kunstmest en diervoeding. Deze fosfaat belandt via de dieren en planten die verbouwd worden, in het oppervlaktewater en de grond. Ook komt er fosfaat uit het grondwater in het oppervlaktewater. Dit gebeurt door middel van kwel; water dat vanuit lagere grondlagen naar boven migreert.
Uit de figuren hieronder wordt nog duidelijker dat vooral consumenten een enorme bron aan fosfaat zijn. De landbouw is echter het meest verantwoordelijk voor emissie naar het
Huishoudens en RWZI
Texel heeft zo’n 6200 huishoudens met zo’n 13600 inwoners (Gemeente Texel, 2017). In elke liter aangevoerd afvalwater naar een RWZI zit in Nederland gemiddeld 6,8 mg fosfor (CBS (2), 2017). Op Texel komt 20191 kg fosfaat per jaar aan op de RWZI op Texel, Everstekoog genaamd (correspondentie René ‘t Hart, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, 13 januari 2017). Na zuivering is teruggebracht naar minder dan 0,1 mg per liter. In Nederland is het gemiddelde na zuivering 1,1 mg fosfaat per liter (CBS (2)), de Texelse RWZI blijkt dus een stuk effectiever. Jaarlijks wordt er 19108 kg fosfor uit het rioolwater gezuiverd en van Texel afgevoerd in slib (correspondentie René ‘t Hart,
Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, 13 januari 2017). De RWZI op Texel heeft dus een efficiëntie in het verwijderen van fosfaat van 94,6 %.
Het proces bij de RWZI op Texel, Everstekoog, blijkt erg effectief in het zuiveren van fosfaat. De methode die ze hiervoor hanteren heet biologische fosfaatverwijdering, of kortweg bio-P, en maakt gebruik van bacteriën. Deze zitten in het zuiveringsslib wat circuleert door de RWZI. Deze bacteriën hebben fosfaten aan zich gebonden en worden in eerste instantie gedwongen deze los te laten door ze zuurstof te ontnemen. Deze fase wordt de hongerfase genoemd. Wanneer de bacteriën vervolgens weer in een zuurstofrijke omgeving komen, zullen ze meer fosfaten aan zich binden dan voorheen. Dit wordt de feestmaalfase
genoemd. Dan bezinken deze bacteriën samen met het andere slib en wordt dit uit het, nu gezuiverde, water verwijderd. Het slib wordt in een silo opgeslagen en vervolgens van het eiland afgevoerd. (Gehele paragraaf naar pers. comm. Nico Bakker 15 december 2016) Vroeger werd het fosfaathoudende zuiveringsslib uit de RWZI’s nog uitgereden over het land. Een gevolg was dat in 1990 bijna een derde van het fosfaat uit het slib weer terugkeerde naar landbouwgronden en daar als voedingsstof kon dienen (CBS (1)). Dit stopte in de jaren ‘90, toen er een nieuwe wet kwam die het gebruik van zuiveringsslib op (landbouw) gronden stevig aan banden legde (Rijkswaterstaat, Kenniscentrum Infomil). Dit zorgde er in de praktijk voor dat er tot op heden geen slib meer wordt uitgereden.
Tegenwoordig wordt ruim de helft van het fosfaat uit het zuiveringsslib verbrand, en eindigen overige delen in cementovens en elektriciteitscentrales (CBS (1)). In grafiek 1 is de
Grafiek 1: De bestemming van slib uit RWZI’s van 1980 tot 2015. Bron: CBS
Cultuurgrond & Mest
Een andere belangrijke fosfaatstroom speelt zich af in de landbouw. Hier komt fosfaat binnen uit veevoer en (kunst)mest. Dit wordt gebruikt door dieren en planten en komt vervolgens in de grond terecht. In 2007 werd 8540 hectare op Texel gebruikt als cultuurgrond (Stivas, 2007). Hieronder vallen dus alle stukken land met
akkerbouwgewassen, grasland of tuinbouw en braakliggend land. Boeren mogen
(kunst)mest invoeren om hun gewassen te voeden, en mogen mest van hun dieren over hun land uitrijden. Hier zijn echter vrij strenge regels over, waar onder het kopje Regelgeving & Wetten over wordt uitgewijd. Het CBS houdt cijfers bij over hoeveelheden fosfaat per gemeente, en voor Texel staan een aantal van deze gegevens in grafiek 2. Het
fosfaatgebruik op landbouwbedrijven is samengesteld uit een optelsom van ingevoerde en lokale mest, minus de afgevoerde mest.
Grafiek 2: hoeveelheden fosfaat per 1000 kg binnen de gemeente Texel. Bron: CBS (3)
Uit de grafiek blijkt dat de hoeveelheid fosfaatgebruik op landbouwbedrijven al jaren een stuk onder de wettelijke bovengrens, ook wel de plaatsingsruimte, zit. Dit komt er in de praktijk op neer dat Texelse boeren meer fosfaat op hun land mogen uitrijden, als ze dat zouden willen.
Grondwater en oppervlaktewater
Omdat er vroeger veel fosfaat gebruikt werd op de Nederlandse landbouwgronden, tussen 1950 en 2000 gemiddeld 3800 kg fosfor per hectare landbouwgrond (Boers et al., 1997), is er veel fosfaat in het grondwater gekomen (Schoumans, 2002; interview ir. Phillip Ehlert, 12 december 2016). Deze grote fosfaatconcentratie komt waarschijnlijk doordat er uitwisseling plaatsvindt tussen het oppervlakte- en grondwater. Ook op Texel zit er veel fosfaat in het grondwater, namelijk 0.35 tot 1 mg/L anorganisch fosfaat (Schoumans en Chardon, 2015). Op Texel is er veel uitwisseling tussen het oppervlakte- en grondwater omdat de
zoetwaterbel op Texel niet diep is. Dit varieert van 2,5 meter onder zeeniveau in het landbouwgebied tot 3 meter boven zeeniveau in de duinen (Pauw, De Louw, Oude Essink, 2012). De concentratie in het grondwater en oppervlaktewater (ongeveer 0,5 - 1 mg P / L (Deltares, 2015)) zijn te laag om hier rendabel fosfaat uit te winnen. Bovendien is het
oppervlaktewater verspreid en zit het grondwater in de grond zodat het niet makkelijk op één plek te krijgen is. Dus hoewel er veel fosfaat in het water op Texel zit, kan de
fosfaatkringloop niet beter gesloten worden door fosfaat uit dit water te halen.
Regelgeving & Wetten
De regelgeving omtrent mestgebruik is vastgelegd in de Meststoffenwet van 1986. Hierin staat elk jaar vastgesteld wat er door de agrarisch ondernemers uitgereden mag worden per hectare grond. Dit wordt vastgesteld door middel van de onderstaande tabel.
Figuur 1: PAL en PW waardes die toegestaan zijn voor boeren bij grasland en bouwland (Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (2013))
De hierin aangegeven PAL-waarde is de waarde voor de fosfaattoestand van grasland, uitgedrukt in milligrammen P2O5 per 100 gram grond. De PW-waarde is de waarde voor de fosfaattoestand van bouwland, uitgedrukt in milligrammen P2O5 per liter grond. Bij beide staat de P2O5 voor de standaardnotatie voor fosfaten.
De regelingen omtrent struviet en zuiveringsslib zijn deels vastgelegd in de afvalstoffenwet en De Kaderrichtlijn afvalstoffen (Richtlijn 2008/98/EG) en deels in de Meststoffenwet uit 1986. De eerste twee zijn belangrijk voor de bepaling of iets een afvalstof is of niet, wat alles uit een RWZI op dit moment nog is. Als iets een afvalstof is mag het namelijk niet verhandelt worden, de overgang van RWZI naar boer is een verhandeling. Middels de meststoffenwet Artikel 6 lid 2 kan er echter wel een vergunning vrijgegeven worden om andere stoffen te gebruiken als meststof zoals bij struviet en zuiveringsslib het geval is. Dit gaat middels de onderstaande stappen.
Meststoffenwet Artikel 6 lid 2 (1986):
Aan een vergunning, als bedoeld in het vorige lid, kunnen voorschriften worden verbonden. Zij kan onder beperkingen worden verleend. Tot de voorschriften kunnen onder meer behoren:
a. de verplichting om van monsters, welke op een daarbij aangegeven wijze zijn genomen, analyses te verrichten ten aanzien van de hoedanigheid, de aard, de gehalten aan bepaalde stoffen en verdere samenstelling van de meststof;
b. de verplichting de uitkomsten van de onder a bedoelde analyses ter beschikking te stellen aan afnemers van de betrokken meststof of aan te wijzen overheidsorganen;
c. een verbod de meststof af te leveren aan bepaalde, bij het voorschrift aangewezen gebruikers of groepen van gebruikers, in grotere dan bij het voorschrift vastgestelde
hoeveelheden;
d. de verplichting om de naleving van de onder c bedoelde voorschriften te staven met bij het voorschrift vastgestelde bewijsstukken;
e. voorschriften inzake het voeren van een administratie, welke worden gesteld om de naleving van de onder c bedoelde voorschriften genoegzaam te kunnen controleren. Nadat een vergunning voor een RWZI is verkregen kan het verhandeld en behandelt worden als het aan de voorwaarden van Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet Artikel 17a (2005)
voldoet over herwonnen fosfaten en Artikel 16 voor zuiveringsslib. In een rapport van
Wageningen Research (Ehlert, van Dijk, & Oenema, 2013) wordt aangegeven dat de struviet in bijna alle bekende gevallen aan deze voorwaarden heeft voldaan. Het nadeel van struviet
is wel dat deze op het gebied van kwaliteit per RWZI zal verschillen. Hier heeft Texel echter geen last van omdat de rioolzuivering maar op een plek plaatsvindt.
Zuiveringsslib
Zuiveringsslib is wat een RWZI overhoudt als het de vaste stoffen in het water opvangt. Een filter vangt de grootste vaste deeltjes al eerder op (denk aan plastic, grote stukken afval en etensresten). Bij de RWZI in bijvoorbeeld Texel zijn in het zuiveringsslib ook de organismen aanwezig die de stikstof en fosfaten afvangen. Het zuiveringsslib bevat dan nog wel zware metalen, (resten van) geneesmiddelen en hormoonverstorende stoffen. Dit is direct het grootste probleem van zuiveringsslib omdat de kosten van het goed verwijderen hiervan tussen de €500 en €1000 liggen (IJzerman, Mulder, Brinkmann, & van Miltenburg, 2014). De zuiveringsslib wordt in een RWZI altijd eerst deels gedroogd om het watergehalte te
verlagen, dit gebeurd meestel van rond de 0,5% vaste stof tot 7% vaste stof. Dit gebeurd voornamelijk om de kosten van het uitrijden van het slib te verlagen.
Struviet
Struviet is een kristal met molecuulformule MgNH4PO3*6H2O. Het kan goed worden gebruikt als meststof (Ghosh et al., 1996). In RWZI’s was struvietvorming eerst een probleem, omdat struviet vanzelf kan ontstaan uit rioolwater (Jaffera et al., 2002). Dit verloopt volgens de reactie: MgCl2·6H2O(s) + PO43-(aq) + NH4
+(aq) MgPO4
NH4· 6H2O(s) + 2Cl-(aq) Hierdoor kwamen de leidingen dicht te zitten en was er vaak onderhoud nodig. Dit probleem is op een aantal manieren te verhelpen, bijvoorbeeld door fosfaat neer te laten slaan met ijzerzuren of magnesium arm spoelwater te gebruiken (Meulenkamp en Buunen-van Bergen, 2016). Struvietvorming kan echter ook gebruikt worden om fosfaat en stikstof uit het water te halen, door het gericht en versneld te laten ontstaan door extra magnesium toe te voegen (Van Eekert et al., 2013) Hierdoor kan bijna alle fosfaat uit het water gehaald worden, vaak rond de 90% (Le Corre, 2009) en soms tot wel 97% (Jaffera et al., 2002) op kleine schaal. Op grote schaal (die van RWZI’s) is tot nu toe nooit meer fosfaatterugwinning geweest dan 90% (Le Corre, 2009). Dit fosfaat kan dan weer hergebruikt worden als kunstmest in de vorm van struviet. De vorming van struviet is pH afhankelijk (Prywer, Torzewska, & Płociński, 2012) daarbij is een net alkalisch milieu van rond de pH van 9 het voordeligst. Dit komt omdat fosfor atomen minder in de vorm PO43- voorkomen in een zuur milieu en vaker in een HnPO43-n voorkomt wat dan minder goed reageert.
Methoden
Er zijn drie verschillende methoden van informatievoorziening gebruikt. Ten eerste is er veel informatie uit literatuur gehaald. Vooral vele rapporten van de waterschappen en van het CBS waren een bron van informatie. Ten tweede is een drietal expert geraadpleegd in interviews. Lieke Mulder gaf een achtergrond en overzicht van problemen met fosfaat, Phillip Ehlert vertelde veel over wet- en regelgeving en verdere specifieke details over
zuiveringsslib en struviet. Nico Bakker heeft ons een rondleiding gegeven van de RWZI op Texel, Everstekoog genaamd, en uitleg gegeven over het zuiveringsproces van fosfaat. Als
derde bron van informatievoorziening hebben we interviews gehouden met boeren op Texel, om hun houding tegenover (gerecycled) fosfaat te peilen en informatie te vergaren over hun huidige bemestingsmethoden.
Voor de interviews met de boeren van Texel hebben we een semi-gestructureerde interview methode gebruikt. We hebben in kaart gebracht hoe boeren nu met fosfaat omgaan en wat hun houding en bereidheid ten opzichte van gerecyclede fosfaatbronnen is. Hiervoor hebben we onder andere open vragen gesteld naar de kennis en mening van de boer. Met een aantal hoofdvragen als leidraad, hebben we vooral ook doorgevraagd aan de hand van de antwoorden die gegeven werden. Dit alles om inzicht te krijgen in de belevingswereld van degenen die eventuele aanpassingen in hun fosfaatgebruik moeten gaan doorvoeren. We hebben een zacht-directieve interviewstijl gehanteerd, waarbij de geïnterviewde voor een deel de loop van het gesprek bepaalde.
Resultaten
De twee meest gebruikte fosfaatrecyclingmethoden; door middel van zuiveringsslib en door middel van struviet, worden vergeleken. Er wordt gekeken naar bereidwilligheid op Texel en logistieke problemen en oplossingen. Ook wordt de kwantitatieve winst bepaald.
Zuiveringsslib
Slib lijkt op dit moment de makkelijkst tot uitvoering te brengen recyclemethode. De RWZI op Texel produceert al slib, maar dit wordt momenteel nog niet gebruikt om het land te
bemesten. De belangrijkste reden hiervoor lijkt de regelgeving omtrent gebruik van menselijk afval. Deze stelt op dit moment dat afvalstoffen niet verhandelt mogen worden tussen een RWZI en boeren. Om slib als alternatief voor kunstmest te gaan zien, zal dus eerst de wetgeving versoepelt moeten worden.
De regelgeving is echter niet de enige voorwaarde voor het overstappen op het gebruik van slib. De boeren op Texel moeten natuurlijk bereid zijn om over te stappen op een andere mestmethode. In onze interviews werd duidelijk dat er nog een groot scepticisme bestaat over de samenstelling en zuiverheid van het slib uit de RWZI’s. ‘Tegenwoordig zitten er allemaal medicijnen en andere gekke goedjes in,’ gaf een boer aan. Wanneer gegarandeerd kan worden dat het slib zuiver is, zou hij wel voorstander zijn. De boer, die naast de RWZI woont, gaf zelfs aan dat hij sinds de komst van het RWZI zijn koeien niet meer uit de sloot liet drinken. ‘Ze testen het op maar een paar puntjes, en dan lozen ze het maar,’ gaf hij sceptisch aan.
Zijn zorgen zijn niet geheel ongegrond, zoals eerder ook vermeld (IJzerman, Mulder, Brinkmann, & van Miltenburg, 2014). Naast medicijnresten bevat het zuiveringsslib
momenteel nog ook andere hormoonverstorende stoffen en zware metalen. Dit is één van de redenen waar de huidige wetgeving om ingesteld is. Het goed zuiveren van het slib kost echter uitgaande van de huidige technieken minimaal 2 keer zo veel als het huidige
slibverwerkingsproces.
Jaarlijks wordt er 19.108 kg fosfor uit het rioolwater gezuiverd en van Texel afgevoerd in slib (correspondentie René ‘t Hart, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, 13 januari
2017). De RWZI op Texel heeft dus een efficiëntie in het verwijderen van fosfaat van 94,6 %. In 2015 was er nog 170.000 kg plaatsingsruimte voor fosfaat op Texel (CBS (3)). Dit
betekent dat het wettelijk mogelijk is het fosfaat uit de RWZI op het land van Texel uit te rijden.
Struviet
Struviet is qua kosten goedkoper te realiseren dan zuiveringsslib. Met het toevoegen van magnesium ontstaan kristalvormen die het fosfaat uit het rioolwater zuiveren. Dit proces zou met kleine aanpassingen in de huidige RWZI plaats kunnen vinden.
Struviet geniet onder de boeren die wij gesproken hebben nog onbekendheid. Men kent de stof niet, waardoor men eerst uitleg nodig heeft voor men hier een mening over kan vormen. Het bezwaar over de onzuiverheid zou komen te vervallen in het geval van struviet.
Op Texel komt 20.191 kg fosfaat per jaar aan op de RWZI op Texel, Everstekoog genaamd (correspondentie René ‘t Hart, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, 13 januari 2017). In RWZI’s kan tot 90% van het fosfaat door middel van struviet uit het afvalwater worden gehaald (Le Corre, 2009). Dit komt dus neer op ruim 18.000 kg fosfaat in struviet. Dit kan lokaal op Texel worden gebruikt, aangezien ze nog een plaatsingsruimte hebben van 170.000 kg fosfaat en bijvoorbeeld ook 140.000 kg aan fosfaat in dierlijke mest aanvoeren.
Discussie
Tijdens het onderzoek zijn we op een aantal opvallende zaken gestuit. In het rapport van Van Boekel et. all. (2013) wordt namelijk gezegd dat RWZI’s verantwoordelijk zijn voor 22% van het fosfaat in oppervlaktewater, terwijl bij de RWZI bleek dat bijna 95% van het fosfaat uit het rioolwater wordt gezuiverd en al bijzonder effectief is. Blijkbaar is het aandeel fosfaat in het effluent nog steeds significant aanwezig in het oppervlaktewater of kloppen de cijfers niet helemaal.
Naast fosfaatrecycling door middel van struviet en zuiveringsslib zijn er nog meer methoden. Een vrij nieuwe, maar zeer effectieve methode werkt door middel van algenbiomassa. Deze kan tot 100% van het fosfaat en stikstof uit rioolwater verwijderen. De methode is relatief traag: per dag kan er 17 mg per liter afvalwater worden verwijderd. Dit betekent dat volledige fosforverwijdering 4 dagen duurt. De fosfaatrijke algen zouden vervolgens voor andere toepassingen nog gebruikt kunnen worden. (Gehele paragraaf naar Fernandes et al., 2015)
Conclusie
De grootste stromen fosfaat op Texel zijn de bemesting van de weides en de akkers, de import van veevoer en de riolering. Deze stromen zijn in dit onderzoek in kaart gebracht en de conclusie is dat de grootste reductie in fosfaatgebruik van Texel waarschijnlijk te behalen is door fosfaat dat in de RWZI terecht komt er op een bruikbare manier weer uit te halen. De twee belangrijkste methodes hiervoor zijn via struviet en via zuiveringsslib. Op dit moment wordt in de RWZI op Texel zuiveringsslib geproduceerd, waarbij het fosfaat niet hergebruikt wordt. Bij zuiveringsslib wordt het echter te kostbaar om het fosfaat te zuiveren van andere stoffen zoals medicijnen en hormonen. Ook zijn boeren op Texel vaak niet bereid om dit slib
te gebruiken omdat zij het niet vertrouwen. Met een aantal kleine aanpassingen kan de RWZI op Texel echter fosfaat in de vorm van struviet terugwinnen. Struviet kan goed worden gebruikt als meststof. Dit zou per jaar ruim 18.000 kg P op kunnen leveren. Struviet is bij de boeren nog onbekend. Als de boeren wel bereid zijn dit te gebruiken kan dit een grote reductie in het gebruik van fosfaat op Texel opleveren.
Literatuurlijst
Boekel, E. M. P. M. van, Roelsma, J., Massop, H. T. L., Mulder, H. M., Jansen, P. C., Renaud, L. V., & Hendriks, R. F. A. (2013). Achtergrondconcentraties in het
oppervlaktewater van HHNK. http://hnk-water.nl/Rapporten/Acl
Boers P.C.M., Boogaard, H.L., Hoogeveen, J.,Kroes, J.G., Noij, I.G.A.M., Roest, C.W.J., Ruijgh, E.F.W., en Vermulst, J.A.P.H., 1997. Watersysteemverkenningen, Huiding en toekomsting belasting van het oppervlaktewater met stikstof en fosfor vanuit de
landbouw. Rapport 97.013, RIZA, Lelystad en Rapport 532, Staring Centrum, Wageningen. Centraal Bureau voor de Statistiek (12 december 2016.) Fosfaatplafond voor tweede keer op rij overschreden. Geraadpleegd op
https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2016/50/fosfaatplafond-voor-tweede-keer-op-rij-overschrede n
Childers, D., Corman, J., Edwards, M. and Elser, J. (2011). Sustainability Challenges of Phosphorus and Food: Solutions from Closing the Human 1search (z.d.). 30 vragen en antwoorden over fosfaat. Opgevraagd op 18 december 2016 van
http://www.wur.nl/nl/show/30-vragen-en-antwoorden-over-fosfaat.htm
Klein, J., & Rozemeijer, J. (2015). Meetnet Nutriënten Landbouw: specifiek oppervlaktewater: tussenrapportage: update t/m 2013.
Mc Kula Gutierrez, P., & Technische Universiteit Eindhoven (TUE). Stan Ackermans Instituut. Smart Energy Buildings & Cities (SEBC) (2015). An analysis of options for a sustainable Texel. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven.
Schoumans, O.F., Chardon, W.J., 2015. Phosphate saturation degree and accumulation of phosphate in various soil types in The Netherlands. Geoderma 237–238 (2015) 325–335.
Fernandes, T.V., Shrestha, R., Sui, Y.,Papini, G., Zeeman, G., Vet, L.E.M., Wijffels, R.H., Lamers, P., 2015. Closing Domestic Nutrient Cycles Using Microalgae. Environmental Science and Technology, 2015, 49, 12450−12456
Kampf, R., De Jong, A. M. C. P., Rijs, G. B. J., Van Dalen, R., 1990. Invloed van fosfaatvrije wasmiddelen op de fosfaatvastlegging bij de zuivering van stedelijk afvalwater. H2 0 (23) 1990, nr. 21
Ghosh G.K., Mohan K.S., Sarkar A.K., 1996. Characterisation of soil fertilizer P reaction products and their evaluation as sources of P for gram (Cicer arietinum L.). Nutr Cycling Agroecosyst 1996;46:71–9
Jaffera, Y.,Clark, T.A.,Pearce, P., Parsons, S.A., 2002. Potential phosphorus recovery by struvite formation.Water Research 36 (2002) 1834–1842
Meulenkamp R.,Buunen-van Bergen A., 2016. Struviet: hoofdpijndossier of succesverhaal? H2O-Online / 17 mei 2016
slib en mest Verkenning toepassing en effectiviteit diverse Mgzouten. LeAF12804 / eindrapportage / 23-09-2013
Schoumans, O.F.; Roelsma, J.; Oosterom, H.P.; Groenendijk, P.; Wolf, J.; Zeijts, H. van; Born, G.J. van den; Tol, S. van; Beusen, A.H.W.; Berge, H.F.M. ten; Meer, H.G. van der; Evert, F.K. van, 2002. Nutriëntenemissie vanuit landbouwgronden naar het grondwater en oppervlaktewater bij varianten van verliesnormen; modelberekeningen met STONE 2.0; clusterrapport 4: deel 1.Wageningen : Alterra, 2002 (Alterra-rapport 552) - p. 147
Desmidt, E., Ghyselbrecht, K., Zhang, Y., Pinoy, L., Van Der Bruggen, B., Verstraete, W., . . . Meesschaert, B. (2014). Global phosphorus scarcity and full-scale P-recovery
techniques – a review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 00.
Pauw, P., De Louw P.G.B., Oude Essink, G.H.P. (2012). Groundwater salinisation in the Wadden Sea area of the Netherlands: quantifying the effects of climate change,
sea-level rise and anthropogenic interferences. Netherlands Journal of Geosciences — Geologie en Mijnbouw 91 – 3 373 - 383,2012
Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (z.d.). Totaal fosfaat Stofgegevens. Opgevraagd op 18 december 2016 van https://rvs.rivm.nl/zoeksysteem/stof/detail/2518
Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (z.d.) Fosfaatgebruiksnormen. Opgevraagd op 12 januari 2017 van
http://www.rvo.nl/onderwerpen/agrarisch-ondernemen/mest-en-grond/mest/tabellen-en-publi caties/tabellen-en-normen
Rijkswaterstaat, kenniscentrum infomil
http://www.infomil.nl/onderwerpen/integrale/handboek-eu/afval/zuiveringsslib/omzetting-natio
nale/ Opgehaald op 11/1/17
CBS (1)
http://statline.cbs.nl/Statweb/publication/?DM=SLNL&PA=83434ned&D1=5&D2=a&D3=a&D
4=0,2-12,l&HDR=T,G1&STB=G2,G3&VW=T Opgehaald op 11/1/17
Gemeente Texel https://texel.incijfers.nl/jive/jive/ Opgehaald op 12/1/17
CBS (2) https://www.cbs.nl/-/media/_pdf/2016/12/fosfor-in-afvalwater.pdf Opgeaald op 12/1/17
Meststw. (1986, 27 november). Geraadpleegd op 12 januari, 2016, van
http://wetten.overheid.nl/BWBR0004054/
Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet. (2005, 9 november). Geraadpleegd op 12 januari, 2016,
van http://wetten.overheid.nl/BWBR0019031
Wet milieubeheer (1979, 13 juni). geraadpleegd 12 januari, 2016, van
http://wetten.overheid.nl/BWBR0003245
Stivas (2007)
http://docplayer.nl/14095521-Land-en-tuinbouw-op-texel-resultaat-van-een-agrarisch-structu
U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2012
https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/mcs-2012-phosp.pdf
Ehlert, P., van Dijk, T., & Oenema, O. (2013). Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet. Wageningen: Wettelijke Onderzoekstaken Natuur & Milieu.
Le Corre, K., Valsami-Jones, E., Hobbs, P., & Parsons, S. (2009). Phosphorus Recovery from Wastewater by Struvite Crystallization: A Review. Critical Reviews In Environmental Science And Technology, 39(6), 433-477. http://dx.doi.org/10.1080/10643380701640573
Prywer, J., Torzewska, A., & Płociński, T. (2012). Unique surface and internal structure of struvite crystals formed by Proteus mirabilis. Urological Research, 40(6), 699-707.
http://dx.doi.org/10.1007/s00240-012-0501-3
IJzerman, J., Mulder, M., Brinkmann, A., & van Miltenburg, S. (2014). PERSPECTIEVEN EN KNELPUNTEN VAN ZUIVERINGSSLIB VOOR BODEMKUNDIG GEBRUIK (1st ed.).
