Stikstof opwerken naar kunstmest

Stikstof laat sommige planten in natuurgebieden zo hard groeien dat ze andere planten verdrukken en daarmee de biodiversiteit verstoren. Het is dus zaak om stikstof uit afvalwater te verwijderen, zodat de meststof alleen daar terechtkomt waar hij een positieve bijdrage levert. Met dat doel voor ogen besloot een Europees consortium een proefinstallatie te bouwen om stikstof uit reststromen op te werken naar hoogwaardig kunstmest.

Europese kennisconsortium N.E.W.B.I.E.S.

N.E.W.B.I.E.S

Binnen het Europese kennisconsortium N.E.W.B.I.E.S., wat staat voor Nitrogen Extraction from Water By an Innovative Electrochemical System, werkten Evides Industriewater, W&F Technologies, Wetsus en het Catalaanse waterinstituut ICRA samen. Paula van den Brink van Evides Industriewater en Sam Molenaar van W&F Technologies hebben de proef inmiddels afgerond en weten nu veel beter voor welk afvalwater ze elektrodialyse het beste kunnen inzetten. Van den Brink: ‘Er zijn diverse reststromen die stikstof bevatten, zoals digestaat of urine. Normaal gesproken moet deze stikstof worden verwijderd via nitrificatie en denitrificatie, proces-stappen in de afvalwaterzuivering, voordat het water kan worden geloosd. Maar als je toch een extra stap moet doen om stikstof te verwijderen, waarom zou je dan niet proberen het als meststof te concentreren? Daarmee creëer je een circulaire meststof waarvoor geen nieuwe grondstoffen nodig zijn.

Elektrodialyse

De technologie die chemicaliënvrije extractie mogelijk moest maken, was ook al bekend: Bipolaire elektrodialyse. Een techniek waar W&F Technologies al ervaring mee had. Molenaar: ‘De chloor/alkali-industrie gebruikt al sinds jaar en dag bipolaire elektrodialyse voor het scheiden van zuren en basen uit zout water. W&F Technologies ontwikkelde een asymmetrische bipolaire elektrodialyse die alleen het basische ammoniak extraheert. Het zuur blijft in dat geval gewoon achter in het afvalwater. In veel reststromen bestaat het zuur voornamelijk uit koolzuur. Dit is ideaal, want dit komt dan spontaan als koolzuurgas uit de oplossing bubbelen. Op die manier concentreer je dit gas zonder het echt af te scheiden.’​​​​​​​

Drie reststromen

Om de werking van het ontwerp te testen, selecteerde het consortium drie reststromen: vergistingsreactiewater oftewel digestaat, urine en tot slot percolaatwater. Van den Brink: ‘Veel waterschappen vergisten hun slib en houden daarna een stikstofrijke deelstroom over. En over stikstofrijke stromen gesproken: urine bevat in verhouding tot andere stoffen de meeste stikstof. Wat betreft stikstofconcentratie is percolaat, het water dat doorsijpelt bij vuilstortplaatsen, juist minder interessant. We wilden deze laatste stroom echter graag onderzoeken omdat elektrodialyse veel voordelen leek te bieden om het redelijk vervuilde water te reinigen. De selectieve scheiding van stikstof zou op het percolaat een uitkomst kunnen bieden, ware het niet dat het water relatief weinig stikstof bevat in verhouding tot de andere stoffen in het water.’

Stack

De projectpartners bouwden een mobiele kunstmestfabriek in een zeecontainer. Deze fabriek wint vanuit verschillende afvalstromen diverse voedingstoffen terug.

Dit artikel is verschenen in Industrielinqs. Lees het artikel hier verder (pdf).