Terwijl de tractoren van boze boeren door Den Haag reden, zegt het NEWBIES-project een mogelijke oplossing te hebben voor de stikstofproblemen.

Een project met het fantasievolle acroniem Nitrogen Extraction from Waste By an Innovative Electrochemical System (NEWBIES) moet een oplossing gaan opleveren voor het stikstofprobleem in Nederland. ‘Met onze technologie proberen we uit stikstofhoudend afvalwater weer een waardevolle meststof te maken’, vertelt Sam Molenaar, procestechnoloog en projectleider bij W&F Technologies.

Huidige technologieën gebruiken het energie-intensieve nitrificatie- en denitrificatieproces waarbij je de reactieve stikstofhoudende deeltjes uit afvalstromen omzet in N2. NEWBIES pakt het anders aan. Molenaar: ‘We verkorten de stikstofcyclus door ammoniak direct uit het afvalwater te halen met een combinatie van elektrodialyse door bipolaire membranen (EDBM, red.) en een gasdiffusiemembraan.’

De elektrodialysereactor doet denken aan een electrochemische brandstofcel die uit vier compartimenten bestaat. De buitenste ruimtes bevatten respectievelijk de anode, die water omzet in zuurstof en protonen, en de kathode die water reduceert naar hydroxide-ionen en waterstof. Daartussenin bevinden zich toevoerruimtes, om en om voor het afvalwater en voor het concentraat. Tussen de compartimenten bevinden zich om de beurt een bipolair membraan en een kation-uitwisselingsmembraan. De elektrische stroom zorgt ervoor dat hydroxide-ionen en kationen uit het afvalwater, zoals ammonium, zich naar het concentraat begeven.

In het kationconcentraat hoopt stikstof zich op in de vorm van vluchtig ammoniak. ‘We brengen dan het kationconcentraat in contact met een zure stroom, op dit moment zwavelzuur’, legt Molenaar uit. ‘Het vluchtige ammoniak zal door het gasdiffusiemembraan diffunderen en in deze zure stroom gemakkelijk oplossen in de vorm van ammonium. Zo krijgen we in wezen een vloeibare kunstmest in de vorm van ammoniumsulfaat.’

Vloeibaar

In een ander project wil het team kijken of ze ook anionen uit afvalwater kunnen opvangen. ‘We zouden daarmee dan een zuur kunnen maken’, licht Molenaar toe. ‘Daarmee kunnen we het zwavelzuur vervangen en is het proces alleen nog afhankelijk van elektriciteit. We zouden dan ook nog schonere en vanuit de landbouw meer relevantere kunstmest kunnen maken door bijvoorbeeld geen sulfaat maar nitraat te gebruiken als tegenion.’

Uiteindelijk willen ze die vloeibare kunstmest zowel op het boerenland als in de glastuinbouw toepassen. ‘In glastuinbouw gaat men al efficiënt om met nutriënten, maar het overgrote deel komt uit niet-hernieuwbare bron. Op het akkerland bemesten de boeren het land in een aantal campagnes wat overdosering tot gevolg heeft. Onze technologie hoopt beide praktijken te verduurzamen. Door een hoge kwaliteit van de meststof te behalen kan deze dienen als hernieuwbaar alternatief in de glastuinbouw, en doordat het makkelijker op te slaan en te distribueren is, kun je deze beheerster toedienen in de akker­bouw.’

Qua marktintroductie is er nog een lange weg te gaan. In oktober is de mobiele proefinstallatie, ter grootte van een container, naar Spanje gegaan om daar in een gemeente afvalwaterzuiveringstests te doen. Onderzoeksinstituut Wetsus, partner in het project, is bezig om het proces op kleine schaal te testen op mest. ‘Mochten de tests positief aflopen, dan is het vooral de bureaucratie voor het introduceren van nieuwe technieken die nog veel tijd kan kosten’, zegt Molenaar. Maar vanwege de hoge druk die er staat op het parlement is hij wel hoopvol dat een snellere introductie mogelijk is. ‘Onder druk wordt alles vloeibaar’, besluit hij met een lach.