Yara werkt samen met verschillende bedrijven en kennisinstellingen al ruim twee jaar aan een systeem waarin het algen inzet om water te zuiveren. Momenteel zuiveren de bruin- en groenalgen circa 5 procent van de totale proceswaterstroom. ‘Het is nog relatief klein, maar het potentieel is, vergeleken met conventionele methoden, groot.’
Remy Bun, technisch ingenieur van professie en een oudgediende bij kunstmestproducent Yara, is vanaf het prille begin – vanaf 2012 – projectleider van dit innovatieproject. ‘In onze fabriek hier in Sluiskil produceren we dagelijks een slordige 13.000 m3 aan zuiver proceswater, afkomstig uit de Biesbosch en Sint Jansteen. Dit wordt nu grotendeels geloosd als ‘ingedikt’ water in het kanaal tussen Gent en Terneuzen. Wij halen de nutriënten uit het ingenomen water – we hebben immers 100 procent zuiver demiwater nodig – en leiden na het proces het restwater met voedingsstoffen terug in het kanaal. Het zou mooier zijn als we deze componenten uit het gebruikte proceswater kunnen halen.’
Kortere verblijftijd
Deze componenten zijn voornamelijk ammoniak en nitraat, beide stikstofhoudende verbindingen die fungeren als voedingsbron voor algen. Ook krijgen de algen CO2 ‘voorgezet’.
Het habitat van de algen is een bassin dat op het enorme fabrieksterrein een beetje in het niet valt. Het ‘bad’ is circa 405 m2 groot en bevat ongeveer 140 tot 160 m3 water met een diepte van 35-40 centimeter. Per dag wordt het bassin met 10-15 m3 water gevoed. Dit water is afkomstig uit de demi-watervoorziening (gedemineraliseerd water, red.), wat vervolgens is geneutraliseerd is met behulp van zoutzuur of natronloog, afhankelijk van de zuurgraad. Door neutralisatie wordt de pH in een range tussen 7 en 9 gebracht.
De algen verorberen vervolgens circa 3/4 (gemiddelde over een jaar, red.) van de hoeveelheid aan stikstofhoudende componenten uit het water. Aanvankelijk verbleven de algen gemiddeld 15 dagen (10m3/dag) in het bassin voordat ze ‘volgegeten’ waren, inmiddels is deze verblijftijd teruggebracht tot 10 dagen en kan het debiet worden opgevoerd naar 15m3 per dag, oftewel 5 procent van de totale proceswaterstroom.
Hiccups
De keuze voor een open bassin is volgens Bun vooral gedreven door kosten. Het is goedkoper dan een gesloten reactor. Het nadeel is wel dat de procescondities moeilijker te beheersen zijn. Volgens Bun valt dat wel mee. ‘Het is een behoorlijk robuust systeem, al zijn er natuurlijk altijd hiccups waar je mee wordt geconfronteerd. Zo kwamen we er achter dat algenculturen moeilijk op gang te krijgen zijn als deze in volume sterk afnemen. Toen het schoepenrad, dat de verdeling van de algen in het bassin moet reguleren, defect raakte, zagen we dat de cultuur in no-time afnam en slechts zeer langzaam weer aangroeide. Een andere uitdaging is om het gezuiverde proceswater uit het bassin te pompen zonder dat algen automatisch meegaan. Het oogsten dus.’
Op de vraag of de buitentemperatuur en/of zonlicht een rol spelen in de effectiviteit, het verwijderingsrendement, van de stikstofhoudende componenten, antwoordt Bun: ‘Onze ervaring is dat tussen temperaturen 5 en 20 graden geen noemenswaardig effect hebben. Het water dat we aanvoeren in het bassin, heeft een omgevingstemperatuur. Nu moet ik wel zeggen dat we geen koude winters hebben gehad zodat we hierover nog geen harde conclusies kunnen trekken. Licht, als ‘aandrijfbron’ voor de algen, is evenmin een heel belangrijke factor voor onze opstelling, zo blijkt uit de resultaten. Wellicht dat de vrij natuurlijke soortensamenstelling van de algenpopulatie daarmee te maken heeft.’
Uitdagingen
Bun benadrukt dat de pilot met name is bedoeld om de waterzuiverende capaciteit van de bruin- en groenalgen te optimaliseren en op te schalen. Vergeleken met bacteriële en chemische zuiveringsmethoden lijken algen duurzamer en goedkoper. Opschaling lijkt evenmin een probleem. In ieder geval is er voldoende ruimte op het terrein om meerdere bassins te plaatsen en ook buiten het hek heeft Yara nog veel grond voor nieuwe ontwikkelingen.
Naast zuivering onderzoekt Yara of het de algen zelf kan gebruiken voor aspecifieke applicaties. Inmiddels heeft het bedrijf voor ruim twee jaar aan ingevroren samples. Siewart Driece, vierdejaars student Biobased Tech (Chemische Technologie) aan Avans Hogeschool, houdt zich onder meer hiermee bezig. ‘Het is mijn afstudeeronderzoek. Overigens ben ik ook betrokken bij het optimaliseren van de algenteelt’, benadrukt Driece.
Meststof
Maar goed, het gaat over mogelijke toepassingen van de algen uit de waterzuivering. Er zijn tal van mogelijkheden, zoals oliën, brandstoffen of feed. Deze verwaardingen hangen vanzelfsprekend af van verschillende variabelen, zoals kwaliteit, volume, de dichtheid van componenten in de biomassa en ga zo maar door. In eerste instantie heeft Yara gekozen voor een proef waarbij algenpoeder wordt gemengd bij meststoffen voor potgrond waar plantjes – in dit geval viooltjes – op worden gekweekt. ‘De keuze voor de viooltjes is grotendeels gemotiveerd door de korte groeicyclus van circa 8 weken. Dat betekent dat ik het project ook binnen mijn afstudeerperiode af kan ronden’, aldus Siewart. ‘We gebruiken het algenpoeder in twee verschillende verhoudingen en hebben natuurlijk ook een controlegroep, viooltjes die het zonder ‘algenmix’ moeten doen. De proef loopt nog maar net, dus ik kan er niet zoveel over zeggen. Het zou kunnen dat de planten die algenpoeder als nutriëntenbron hebben, meer suikers en kleurstoffen produceren. Aan de universiteit van Gent werd eerder dit jaar aangetoond dat tomatenplanten die algen als meststof kregen, 30 procent meer suikers en 70 procent meer kleurpigmenten produceren dan de controlegroep. Daarmee smaken de tomaten zoeter en zijn ze roder van kleur. Meer zal duidelijk worden als de proef is afgerond,’ geeft Driece aan. Hij vindt het erg interessant om bij een chemiegigant als Yara zo breed onderzoek te mogen doen waarbij zowel procestechnologische, chemische en agronomische en zelfs economische aspecten om de hoek komen. ‘Dit is biobased economy avant la lettre’, stelt hij.
Bun geeft aan dat Yara in de nabije toekomst gaat onderzoeken of andere applicaties haalbaar zijn, zoals in de viskweek. ‘Nogmaals, algen zouden alleen al als waterzuiveringsinstrument interessant voor ons zijn, maar het is onverstandig om bij voorbaat mogelijke verdere verwaardingen uit te sluiten.’