Plasmatechnologie voor nitraatwinning uit lucht met elektriciteit wordt beproefd

Jan van Staalduinen

Startup VitalFluid heeft een methode ontwikkeld om on-site nitraat te produceren voor gietwater. Met elektriciteit wordt omgevingslucht getransformeerd van een gas naar een plasma, dat door gietwater wordt geleid. Hierbij wordt nitraat gevormd uit reactieve zuurstof- en stikstofcomponenten. Onderzoeksinstellingen beproeven de technologie dit jaar in een (USDA) organische tomatenteelt en een gangbare slateelt op water.

Als het aan Paul Leenders van VitalFluid ligt, kunnen telers binnen afzienbare zelf in hun nitraatbehoefte voorzien. Daarvoor zijn nodig: omgevingslucht (samenstelling: 78% stikstof en 20% zuurstof), een elektrisch apparaat dat dit natuurlijke gasmengsel transformeert tot een plasma met reactieve zuurstof en reactieve stikstofcomponenten en gietwater waarin deze componenten als nitraat worden samengebracht.
Naast vast, vloeibaar en gasvormig is er een vierde, dikwijls vergeten aggregatietoestand van stoffen: plasma. Plasma’s hebben bijzondere eigenschappen, maar er is energie nodig om een plasma te creëren en in stand te houden. VitalFluid maakt hiervoor gebruik van elektriciteit.

Glastuinbouw aantrekkelijk
“Dit proces vindt ook in de natuur plaats tijdens een onweersbui”, licht Leenders toe. “Naar schatting 10% van alle gebonden stikstof op aarde ontstaat op deze manier. Een plasma dat in contact komt met water, blijkt dit water bovendien te ontsmetten. Die eigenschap blijft zo’n 10 tot 15 minuten behouden. Wij maken onze plasmatechnologie gericht toepasbaar voor specifieke gebruiksdoeleinden, zoals ontsmetting en plantenvoeding. Binnen glastuinbouwbedrijven komen beide eigenschappen tot hun recht. Dat maakt deze sector voor ons extra interessant.”

Energieverbruik nu nog hoog
Het energieverbruik is nu nog aan de hoge kant om een voor de reguliere tuinbouw aantrekkelijke business case te creëren, maar volgens Leenders is het energetische rendement binnen enkele jaren nog flink op te krikken.
“Voor de lange termijn zien wij veel perspectief”, vult hij aan. “Vooral wanneer de milieubelasting die samenhangt met conventionele nitraatproductie volledig tot uitdrukking komt in de prijs. Dat is nu nog niet het geval.”

USDA Organic
De technologie wordt doorontwikkeld met financiële steun vanuit Brussel. Leenders mikt in eerste instantie op hoogwaardige marktsegmenten waarvoor conventionele nitraatmeststoffen beperkingen hebben, zoals de organische groenteteelt op substraat in Noord-Amerika. In deze sector is er al wel een aantrekkelijke business case. Binnen deze teeltwijze is het lastig om de organische stikstofbehoefte met goed stuurbare componenten in te vullen, omdat chilisalpeter van nature veel natrium bevat. Nitraatproductie ter plaatse met behulp van een aan de natuur ontleende plasmatechnologie kan dat probleem ondervangen.

Proeven in vertical farm
“Om de toepasbaarheid van de technologie onafhankelijk te toetsen, hebben we twee projecten opgetuigd die binnenkort van start gaan bij Wageningen University & Research en Botany/BrightBox. Beide projecten worden gefinancierd door het EU Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma.”
Water- en bemestingsexpert Jim van Ruijven (WUR) is verantwoordelijk voor de uitvoering van de tomatenproef. “We gebruiken een bemestingsrecept dat past binnen USDA organic, om aan te tonen dat de technologie in deze doelmarkt een teeltvoordeel kan opleveren”, licht hij toe. “In een reguliere organische teelt is de stikstofvoeding lastig te sturen, omdat deze alleen kan worden aangeboden in organische vorm. Micro-organismen in het substraat moeten deze stikstof eerst omzetten in een opneembare vorm en dat proces is lastig te beïnvloeden. De stikstofvoeding met het plasmawater is vrij eenvoudig te sturen, omdat het in direct opneembare vorm wordt aangeboden.”

Productie on site
Een ‘standaard’ USDA organic teelt van tomaat wordt van half mei tot half november vergeleken met een USDA organic teelt waarin de stikstofcomponent wordt ingevuld door VitalFluid. De plasma-unit moet in staat zijn om 18 tot 22 mmol nitraat per liter gietwater te produceren voor de helft van de afdeling, die een oppervlakte heeft van 120 m2. De andere helft is voor de conventionele organic teelt.
De proef bij Botany heeft betrekking op sla in een gesloten teeltruimte met meerdere teeltlagen. Dergelijke teeltconcepten (vertical farms) winnen in Noord-Amerika snel terrein in de teelt van kortcyclische sla- en kruidenteelten.

Ontsmetting
Vooralsnog zijn de ogen gericht op de praktische bruikbaarheid van de plasmatechnologie voor plantenvoeding. Waterontsmetting blijft buiten beschouwing. Het water voor de tomatenproef in Bleiswijk wordt echter wel gerecirculeerd, maar niet ontsmet. “Het zou goed kunnen dat we een meerwaarde zien voor drainwaterontsmetting”, vult Leenders aan. “Dat zou de business case voor de reguliere teelt al direct een stuk sterker kunnen maken, maar nitraatproductie on site is de voornaamste propositie.”

Meer nieuws