Toepassing van forward osmosis in de tuinbouw

Beschrijving

Dit betreft werkpakket 2 van het overkoepelende project 'voorkomen en bestrijden emissies kasteelten'.

Mede ter ondersteuning van WP1, wordt in WP2 onderzocht of forward osmosis een geschikte technologie is voor het terugbrengen van de volumes van de spui en de te zuiveren waterstromen bij zowel collectieven als individuele bedrijven. Daarnaast wordt onderzocht of forward osmosis een kosteneffectieve ontzoutingstechnologie is waarmee de kwaliteit van alternatieve gietwaterbronnen (bv grond- of oppervlaktewater), kan worden verbeterd, waardoor natriumophoping en daardoor gewasschade in emissieloze teelten kan worden voorkomen. In 2017 worden deskstudie en lab tests uitgevoerd In 2018 experimenteel onderzoek op semi(praktijkschaal met zowel model als praktijkwater, en een technisch economische evaluatie van de toepasbaarheid van forward osmosis in de (glas)tuinbouw.

Resultaten

Er zijn verschillende bronnen beschikbaar die als voedingsoplossing kunnen dienen in de tuinbouw, zoals (brak) grondwater en oppervlaktewater. Als osmotische oplossing kan een geconcentreerde nutriëntenoplossing gebruikt worden. Dit kan een mengsel van verschillende componenten zijn, zoals een A-bak en een B-bak, of een geconcentreerde nutriëntenoplossing die bestaat uit vloeibare meststoffen met slechts één component. Het wordt aanbevolen om ook met andere oplossingen testen te doen en dan met name het zoutverlies te monitoren.
Er zijn drie modellen ontwikkeld waarmee het benodigde membraan oppervlak berekend kan worden voor het terugwinnen van water uit een spuiwaterstroom of voor de productie van gietwater uit een secundaire waterbron. Twee van de modellen kunnen alleen een meestroom-opstelling berekenen, terwijl het derde model ook een tegenstroom-opstelling kan berekenen. In de meestroom modellen wordt een zoutlek meegenomen, terwijl dat in het tegenstroom model niet gebeurt. Door het combineren van de resultaten van de modellen, kan het benodigd aantal modules van een tegenstroom-opstelling met zoutlek geschat worden. Aanbevolen wordt om een tegenstroom model te ontwikkelen waarin ook het zoutlek wordt meegenomen.
De laboratoriumexperimenten laten zien dat met het gebruikte Toray membraan een hoge waterflux kan worden behaald. Er wordt echter ook een verlies van nutriënten gezien. Wanneer geen demi-water maar een zoutere oplossing, zoals zout grondwater, als feed-oplossing wordt gebruikt, treedt er zelfs extra verlies van kalium en ammonium op. Dit is ongewenst. Het gebruik van de B-bak, waar zich voornamelijk meerwaardige ionen in bevinden zal mogelijk een lager verlies van nutriënten geven. Doordat de osmotische druk van deze oplossing lager is, zal er echter ook minder water gewonnen kunnen worden uit de bron. Aanbevolen wordt om dit te onderzoeken.
Een aantal gewasbeschermingsmiddelen transporteert door het FO membraan. Echter niet alle middelen transporteren. Dat betekent dat de ingedikte spuiwaterstroom alsnog behandeld moet worden met een nabehandeling. Deze kan echter wel een kleinere capaciteit hebben dan in de huidige situatie.
Pressure assisted forward osmose heeft in de pilot geen voordeel opgeleverd ten opzichte van forward osmose. Het systeem gedroeg zich als een nanofiltratiesysteem, en van osmotisch watertranspor was geen sprake. Er moet verder onderzocht worden of deze systeemconfiguratie voor deze toepassing een voordeel biedt.
Uit de economische analyse blijkt dat het gebruik van forward osmose voor de productie van aanvullend gietwater een financieel interessant alternatief kan zijn voor de productie van gietwater middels RO. Wanneer het FO systeem het hele jaar gebruikt wordt, maar ook wanneer het systeem groter ontworpen wordt zodat in 6 maanden per jaar gietwater gemaakt kan worden, is het potentieel goedkoper dan RO. Het terugwinnen van water uit de spuiwaterstroom is alleen financieel interessant wanneer het bedrijf groot is (30ha) of de kosten voor spuiwaterbehandeling niet veel hoger worden ondanks de kleinere capaciteit van het benodigde systeem. Het gecombineerd gebruik van het FO systeem voor zowel gietwaterbereiding uit een secundaire bron, als het behandelen van de spuistroom met hetzelfde systeem, is financieel het meest interessant, zowel voor kleine als grote bedrijven.

Projectnummer 1605-056
Startdatum 01-03-17
Einddatum 01-03-19
Afgerond Ja
Uitvoerder KWR Water
Document

Meer onderzoeken en projecten

Kansen voor Concentraat

Lopend

Doel: Bij het gebruik van omgekeerde osmose ontstaat brijn. De wenselijkheid en toekomstbestendigheid van het lozen van brijn is echter in toenemende…

Lees meer

Waterbalans Hooghe Beer

Lopend

Doel: Het gebruik van grondwater en het terugbrengen van brijn van omgekeerde osmose in de ondergrond staan onder druk. Van glastuinbouwbedrijven in…

Lees meer