Project Rewarding levert veelbelovende concepten op voor oplossing brijnprobleem

In het project Rewarding zijn onderzoekers erin geslaagd met bestaande technologieën enkele veelbelovende concepten te ontwikkelen die een oplossing bieden voor het brijnprobleem. In het voorjaar van 2025 start een pilot waarin diverse technologieën worden losgelaten op grond- en drainwater. Doel is om zoveel mogelijk gietwater uit grondwater te winnen en om drainwater in substraatteelten en drainagewater in grondgebonden teelten langer te hergebruiken. Daarnaast is het streven nutriënten terug te winnen en tot oplossingen te komen voor de geconcentreerde stromen (brijn) die nu nog ontstaan bij gebruik van behandeld grondwater.

Het driejarige project zit inmiddels op de helft van de looptijd. Wageningen Food & Biobased Research (WFBR) en KWR hebben in die periode veel bestaande technieken geëvalueerd en getoetst in laboratoria. Volgens de betrokken onderzoekers Marc Lanting (WFBR) en Nienke Koeman (KWR) bieden verschillende behandelingsconcepten perspectief. Deze kunnen in verschillende configuraties worden toegepast op tuinbouwbedrijven, vaak in combinatie met al aanwezige omgekeerde osmose installaties. De toepassing is wel afhankelijk van de teelt en de uitgangssituatie, de kwaliteit van grondwater kan immers van gebied tot gebied sterk verschillen.

Achtergrond
“Grondwater langs de kust is relatief zout als gevolg van kwel, terwijl grondwater in andere gebieden vaak veel ijzer en calcium bevat”, licht Koeman toe. “De inzet van dit project is om op basis van intensieve waterbehandeling meer rendement te halen uit grond-, drain- en drainagewater, en zo te streven naar Zero Liquid Discharge. Hierdoor is er op termijn minder grondwater nodig om in de behoefte van goed gietwater te voorzien. Door behandeling van drainwater hoeft er minder geloosd te worden en kunnen nutriënten en water beter hergebruikt worden.“

De zeer geconcentreerde reststromen die na intensieve behandeling van grond- en drainwater achterblijven, dienen te worden opgewaardeerd en geschikt gemaakt voor duurzame aanwending elders. Deze reststromen mogen over enige tijd immers niet meer worden afgevoerd naar de ondergrond of het riool.

Pilot behandeling grondwater
Sinds de start van het project in het voorjaar van 2023 hebben de onderzoekers verschillende concepten geïnventariseerd op basis van conventionele behandelmethoden. Ook zijn mogelijk interessante concepten getoetst op laboratoriumniveau. Op basis van de resultaten, waaraan ook intensief is gerekend met het oog op technische rendementen en economische haalbaarheid, zijn drie behandelingsconcepten geselecteerd voor een pilot voor behandeling op grondwater.

Voor de grondwaterdemo’s is de projectgroep in gesprek met een bedrijf in de Bommelerwaard. Het plan is om de drie concepten daar vanaf het voorjaar van 2025 los te laten op grondwater dat relatief veel ijzer en calcium bevat. Lanting: “De behandeling vindt sowieso plaats in meerdere, opeenvolgende stappen. Uiteindelijk houd je een stroom met hoogwaardig gietwater over die de kas in gaat, en een zeer geconcentreerde zoutoplossing die idealiter wordt verwerkt tot vast zout.”

Grondwaterbehandeling
De verschillende concepten starten met een omgekeerde osmose (RO) installatie, die op veel bedrijven al standaard aanwezig is. De geconcentreerde reststroom gaat niet als brijn terug de grond in (wat sinds 2022 alleen nog mogelijk is op basis van maatwerk), maar wordt doorgestuurd voor verdere behandeling. De technologieën die volgen, zijn gericht op het verwijderen van ijzer en calcium, die verdere verwerking met RO hinderen. IJzer wordt verwijderd middels beluchting. Daarbij ontstaat ijzeroxide dat in vaste vorm neerslaat. Hiermee wordt ook een deel van de aanwezige calciumionen gebonden en aan het water onttrokken.

De volgende stap is het verwijderen van tweewaardige ionen (vooral calcium en magnesium) in een ionenwisselaar of − specifiek voor calcium − in een pelletreactor. Een ionenwisselaar bevat harsbolletjes die bezet zijn met natriumionen. Omdat tweewaardige ionen een sterkere bindingskracht hebben dan het eenwaardige natrium, wordt het natrium verdrongen door calcium en magnesium.

Bottleneck wegnemen
“Calcium en magnesium vormen een bottleneck voor omgekeerde osmose, omdat ze de membranen gemakkelijk laten dichtslibben”, verduidelijkt Lanting. “Via deze behandeling, waarvoor we dus twee verschillende opties hebben, kunnen we het rendement van omgekeerde osmose verhogen en meer gietwater halen uit het grondwater waarmee we begonnen.”

Elektrodialyse is de derde techniek waarmee tweewaardige ionen zijn te verwijderen. Deze techniek leent zich goed als aanvulling op waterbehandeling in een pelletreactor. Na elektrodialyse ontstaan er twee stromen. Eén daarvan is rijk aan nutriënten (waaronder de tweewaardige ionen) en is geschikt voor gietwaterbereiding. In de andere stroom zit het natrium. Deze wordt verder behandeld met RO om meer water terug te winnen. Wanneer het hele proces is doorlopen, is er meer dan 95% schoon water aan het grondwater onttrokken dat geschikt is als gietwater. De geconcentreerde reststroom bevat met name natrium en kan verder worden ingedikt en verwaard.

Pilot drain(age)water
“We hebben ook al veel werk verzet met drain- en drainagewaterbehandeling”, vervolgt Koeman. “Bij deze waterstroom aan de achterzijde van het watersysteem draait het vooral om het terugwinnen of behouden van nutriënten en het isoleren en afvoeren van de natriumcomponent. Oplopende natriumcijfers zijn de voornaamste aanleiding voor het lozen van water. In een aparte pilot op een vruchtgroentekwekerij passen we elektrodialyse toe om natrium te verwijderen, zodat een groot deel van de overige nutriënten terug naar de kas kan gaan. De natriumrijke stroom wordt vervolgens behandeld in de ionenwisselaar om specifiek nitraat terug te winnen voor gebruik in het gietwater. In het laboratorium willen we ook nog wat innovatieve technologieën gaan testen, maar die zijn nog niet klaar voor een pilot.”

Dit project wordt uitgevoerd door KWR en Wageningen University & Research en gefinancierd door de topsectoren Water & Maritiem, Tuinbouw & Uitgangsmaterialen en Agri & Food, Provincie Gelderland, Provincie Zuid-Holland, Waterschap Rivierenland, STOWA, Glastuinbouwpact Bommelerwaard & Tielerwaard, Bruine de Bruin, Water Future, Aquastill, Dorset Green Machines, Trintech en Aquaminerals.