Onderzoek naar mogelijkheden forward osmose voor glastuinbouw

In het kader van het project ‘Voorkomen en bestrijden emissies kasteelten’ vindt onderzoek plaats naar de mogelijkheden van forward osmose (FO), oftewel directe osmose. Het onderzoek richt zich zowel op de technische als economische haalbaarheid om forward osmose als technologie in de glastuinbouw in te zetten. In het laboratorium worden eerst experimenten gedaan om waterflux en zoutflux te bepalen en een systeemontwerp te berekenen. Daarna start begin volgend jaar een pilot van een aantal weken in de praktijk. Dat is voldoende om de technische en economische haalbaarheid van de installatie te bepalen.

Technologie
Forward osmose is net als bij reserve osmose (omgekeerde osmose) een membraanproces met een selectief membraan dat alleen water doorlaat. Het proces maakt gebruik van het osmotisch potentiaalverschil tussen twee stromen voor het opwekken van een zogenoemde waterflux. Dat betekent dat water door een geconcentreerde stroom, zoals de geconcentreerde nutriëntenoplossing in de kas, wordt onttrokken aan een verdunde stroom van bijvoorbeeld drain of een onbehandelde gietwaterbron. De ongewenste stoffen uit de voedingsbron blijven achter, terwijl het water in de nutriëntenoplossing komt. Doordat het een natuurlijk osmoseproces is, kost het bijna geen energie.

Toepassing
Naar forward osmose wordt al vijftien jaar onderzoek gedaan en sinds een paar jaar commercieel ingezet. Zo heeft het momenteel vooral nichetoepassingen voor het ontwateren van waardevolle producten, bijvoorbeeld voor sapconcentraat, of het indikken van afvalwaterstromen of het ontzouten van zeewater.

Twee concepten
“We werken aan het onderzoek met forward osmose voor de glastuinbouw, omdat het voor sommige bedrijven een vervanger van de reverse osmose (omgekeerde osmose, redactie) kan zijn. Bijvoorbeeld om het oppervlaktewater geschikte te maken voor gietwater”, zegt Nienke Koeman, onderzoeker van KWR Watercycle Research Institute.

Er worden twee concepten onderzocht. Ten eerste forward osmose (FO) inzetten om alle (aanvullende) waterbronnen van mindere kwaliteit, bijvoorbeeld oppervlaktewater en zout grondwater, voor gietwater geschikt te maken. De tweede mogelijkheid is het indikken van spuiwater met FO. Voordeel hiervan is dat sommige zuiveringstechnieken beter werken bij een ingedikte spuiwaterstroom. Bovendien kan de capaciteit van de zuiveringsinstallatie ook kleiner zijn.

Geen vervuiling
Voordelen van FO in vergelijking met RO zijn dat het energiearm is en de membranen veel minder snel vervuilen. “Omdat je er geen druk op zet, wordt de vervuiling niet tegen het membraan aangedrukt. Bovendien is het ontwerp van de module anders”, vertelt de onderzoekster. Het membraan kan een brede stroom aan samenstellingen aan. Door het gebruik van een nutriëntenoplossing als ‘trekvloeistof’, die toch al op een tuinbouwbedrijf aanwezig is, hoeven er geen chemicaliën te worden toegevoegd. Voordeel is ook de veiligheid, die nodig is bij het toevoegen en afvoeren van chemicaliën. Bovendien hoeven daarvoor geen kosten te worden gemaakt.

Forward osmose is nog wel een nieuw proces, waarmee nog te weinig ervaring is opgedaan als het gaat om schaalvoordeel. Bovendien zijn de membranen nog volop in ontwikkeling. “De huidige membranen zijn nog niet perfect, waardoor een beetje verlies van nutriënten mogelijk is.”

Eerste onderzoeksresultaten
In het laboratorium zijn proeven gedaan, waarbij naar de technische haalbaarheid is gekeken. Als eerste naar hoe groot de waterflux door het membraan is. Ten tweede hoe groot de module van de membranen moet zijn en of dat economisch haalbaar is.

Koeman: “Op basis van de experimenten die we in het laboratorium hebben gedaan, lijkt forward osmose haalbaar. De waterflux die we door het membraan halen, is goed. Tijdens de proeven hebben we wel een klein verlies aan nutriënten geconstateerd. We denken daar een oplossing voor te hebben. In plaats van de nutriëntenoplossing uit de A-mestbak, gaan we een proef doen met een oplossing uit de B-mestbak. Daar zitten twee- en meerwaardige ionen in, die te groot zijn om door het membraan te gaan.”

Moduleren
Bij KWR vindt nu ook onderzoek plaats naar hoe groot de module moet zijn en hoe deze opgebouwd moet worden. “Met het moduleren zijn we al een eind op weg”, aldus Koeman. Als dat deel van het onderzoek klaar is, kan er in februari of maart een pilot in de praktijk bij het Innovatie- en Demonstratiecentrum (IDC) in Bleiswijk plaatsvinden. Dit is nodig om de laboratoriumresultaten te verifiëren en de langetermijneffecten te kunnen waarnemen, zoals biologische vervuiling op het membraan. Met deze resultaten is dan ook de economische haalbaarheid te berekenen.

LTO Glaskracht Nederland is mede betrokken bij dit onderzoek en geeft namens de tuinbouwondernemers aan wat belangrijk is voor deze technologie, zoals de grootte van de waterstroom en om welke nutriënten het gaat. Dit projectonderzoek wordt gefinancierd door de topsectoren Tuinbouw en Uitgangsmateriaal en Water. Stichting Programmafonds Glastuinbouw is mede financierder.

Lees meer over dit project via onderstaande linken.

Meer nieuws