Harsfilter brengt terugwinning nitraat uit looswater stap dichterbij

Jan van Staalduinen

Het terugwinnen van nitraat uit looswater met een selectief harsfilter is technisch haalbaar en biedt voldoende perspectief voor marktintroductie in het eerste kwartaal van 2022. Die conclusie trekt directeur Willem van Baak van Water Future na een geslaagde pilot bij een aardbeienkwekerij. Uit de reststroom na drainwaterbehandeling met een natriumverwijderingstechniek kon hiermee 90% van het doorgelaten nitraat en sulfaat worden teruggewonnen.

Glastuinbouwbedrijven moeten voldoen aan gewasafhankelijke emissienormen voor nitraat, die jaarlijks worden verlaagd tot een ‘nagenoeg nul-emissie’ in 2027. Deze norm geldt dan ook voor andere meststoffen. De voornaamste bron van stikstofemissie is looswater en de voornaamste reden om tot lozing over te gaan is een te hoog oplopend natriumgehalte in gesloten watersystemen.

Natrium, kalium en nitraat
Er zijn meerdere (filter)technieken beschikbaar om zoveel mogelijk natrium uit het drainwater te halen en waardevolle nutriënten en gewasbeschermingsmiddelen te behouden. Vrijwel allemaal hebben ze de beperking dat behalve het eenwaardige Na+ (en Cl-) ook andere, nuttige eenwaardige ionen zoals K+ en NO3- worden doorgelaten. Deze komen dan samen met het ongewenste natrium en chloride in de te lozen reststroom terecht. Naarmate 2027 dichterbij komt en de emissienorm voor nitraat verder wordt aangescherpt, groeit de wenselijkheid of noodzaak om nitraat op een of andere wijze uit deze reststroom terug te winnen.

Beperkt watervolume, compacte installatie
De startup Water Future heeft daarvoor een effectieve en relatief efficiënte techniek ontwikkeld. Deze is gebaseerd op harsen die selectief nitraat en sulfaat aan zich binden. Door een filterkolom met dergelijke harsen achter een (BZG-erkende) EcoGreen of NoNa+ zuiveringsinstallatie te plaatsen, hoeft slechts een beperkt watervolume te worden behandeld (alleen de restroom en niet al het drainwater) en kan de aanvullende filter- en terugwinningsinstallatie compact en betaalbaar blijven.

Opnieuw beschikbaar na terugspoelen
Wanneer de filterkolom verzadigd raakt met nitraat wordt deze eenmalig teruggespoeld met een kaliumhydroxide-oplossing (KOH). Hierbij wordt het nitraat vrijgemaakt van het hars en komt het, samen met het kalium in het terugspoelwater, via het gezuiverde drainwater opnieuw beschikbaar als meststof voor de gewassen. De filterkolom is dan vrijwel schoon en klaar om opnieuw dienst te doen. De levensduur van het filter wordt door producent Water Future geschat op ongeveer vijf jaar.

Pilot fase 1
In het kader van het STOWA-project ‘Stikstof emissiereductie voor de glastuinbouw’ onderzochten Water Future (WF), Cultilene en een aardbeienteler in hoeverre de stikstofemissie via het afvalwater met deze techniek kon worden teruggebracht. De natriumrijke restwaterstroom op het bedrijf wordt gezuiverd met een WF EcoGreen installatie.
Het natriumverwijderingssysteem heeft eerst een maand solo gedraaid. In deze eerste pilotfase is vastgesteld dat er, zoals verwacht, geen vermindering plaatsvond van de stikstofemissie. Het looswater bevatte zowel Na+ en Cl-, als K+, nitraat en wat sulfaat. De overige nutriënten en eventueel aanwezige gewasbeschermingsmiddelen bleven achter in het gezuiverde drainwater, zoals verwacht mag worden van een installatie die is goedgekeurd door de BZG.

Pilot fase 2
In fase 2 werd het looswater (± 500 l/dag op een teeltareaal van 3 ha) door een filterkolom geleid met nitraat-selectief kunsthars, dat dankzij de honingraatstructuur over een groot werkzaam (bindend) oppervlak beschikt. In duurproeven werd afdoende aangetoond dat hiermee ruim 90% van de nitraat- en sulfaatemissie werd teruggewonnen. Afhankelijk van het behandelde looswatervolume werd er drie tot vier maal per dag kortstondig teruggespoeld met kaliumhydroxide om het nitraat en sulfaat vrij te maken en terug te voeren naar de gezuiverde drainwatersilo.

Emissie voor en na behandeling
Op basis van een gemiddelde restwaterstroom van 500 l/dag (na zuivering met de EcoGreen) kon het bedrijf ongeveer 1 kg natrium, kalium en chloride per dag kwijtraken en het natriumgehalte in het watersysteem op een stabiel, laag niveau houden. Als ongewenst neveneffect ging er echter ook zo’n 4 kg nitraat en 0,5 kg sulfaat verloren.
Door de reststroom eenmalig door de filterkolom te leiden en het filter enkele keren per dag terug te spoelen, kon de nitraat- en sulfaatemissie met ruim 90% worden teruggedrongen. Nu ging er dagelijks gemiddeld minder dan 400 gram nitraat en 50 gram sulfaat verloren. Of dat in 2027 gelijk staat aan ‘nagenoeg nul’ moet worden afgewacht, maar het is wel een prestatie van formaat.

Perspectief
Directeur Willem van Baak van Water Future is blij met het resultaat. Hij tekent daar wel bij aan dat het terugwinconcept is afgestemd op de beperkte restwatervolumes die de EcoGreen en NoNa+ zuiveringsinstallaties genereren.
“Met deze combinatie van zuivering en nitraatterugwinning komen we dicht in de buurt van een nul-emissie”, stelt hij vast. “Er is ook geopperd dat we hiermee mogelijk een aantrekkelijk alternatief zouden hebben voor omgekeerde osmose bij het ontzilten van bronwater. Dan praat je echter over heel andere volumes. Of die verwachting kan worden ingelost, durf ik niet te beloven. Dat zal in een andere setting nader moeten worden onderzocht.”
Dit jaar wordt het concept verder beproefd op twee kwekerijen in België (tomaat en proefstation). Telers die over de genoemde zuiveringsinstallaties beschikken of daar interesse in hebben, hoeven volgens hem niet te wachten op de uitkomsten om de nieuwe terugwintechniek toe te passen. “Daarmee kunnen ze nu al concrete stappen zetten om hun nitraatemissie drastisch te beperken en het meststoffenverbruik te verlagen.”

Meer nieuws