0
0
0
s2smodern

Onderzoekers aan de Technische Universiteit Delft hebben een nieuwe fysisch-chemische methode ontwikkeld om ammoniak uit concentraatstromen om te zetten in elektrische stroom, hoogwaardige warmte, stikstofgas en water. Dit levert grote voordelen op voor toepassing binnen de rioolwaterzuivering: het energieverbruik om stikstof te verwijderen wordt drastisch verlaagd en het sterke broeikasgas distikstofoxide (N2O) komt niet vrij. Waterschappen en bedrijven tonen interesse om projecten uit te voeren.

Het hergebruiken en/of benutten van de energiewaarde van ammonium. Daar draait het bij het nieuwe systeem om, vertelt Jules van Lier, hoogleraar Wastewater Treatment / Environmental Engineering aan de TU Delft.

Jules van LierJules van Lier

“Het ammonium in geconcentreerde afvalwaterstromen, zoals slib rejectiewater, wordt met behulp van een slim bedreven elektrodialyse (ED) en een na-geschakelde bipolaire membraan (BPM) ED opgewerkt naar een mooie ammoniakstroom. Deze stroom kan voor meerdere doelen worden gebruikt. Denk hierbij aan de productie van meststoffen of bulkchemicaliën of inderdaad als energiebron om er elektrische stroom uit te maken. De vinding is voor de waterschappen interessant voor toepassing in de grondstoffabriek en in nieuwe sanitatieconcepten.”

Ammonium als brandstof
Ammonium is het geconjugeerde zuur van ammoniak. Ammonium komt vrij bij de hydrolyse van ureum in urine van mensen en dieren en is reeds meer dan honderd jaar het belangrijkste bestanddeel van kunstmest. “Wij zien deze vorm van stikstof niet als een probleemstof maar als een brandstof”, zegt Henri Spanjers, projectleider van het N2kWh project dat vier jaar geleden samen met de KU Leuven is opgezet. “De energiewaarde van ammonium is 21 MJ per kilogram N. Om deze energiewaarde eruit te halen, hebben we een brandstofcel nodig van het type ‘solid oxide fuel cell’ (SOFC).”

Henri SpanjersHenri Spanjers

In feite bevat deze brandstofcel een ingebouwde reformer, die bij hoge temperatuur (650 tot 700 graden) ammoniak ontleedt in stikstofgas en waterstof en vervolgens de waterstof oxideert. “De reactie is exotherm dus die houdt zichzelf wel aan de praat”, aldus Spanjers. “Ongeveer 55 procent van de energie-inhoud wordt omgezet in elektriciteit en 40 procent in hoogwaardige warmte van 650 tot 700 graden Celsius. Om het opgeloste ammonium te kunnen gebruiken als brandstof, dient dit eerst te worden geconcentreerd en vervolgens te worden omgezet in ammoniakgas. Het opwerkingsprocedé om te komen tot zo’n schone brandstof hebben we inmiddels gepatenteerd. De elektrische conversiewaarden in een SOFC zijn hoog. Daarom kan het toepassen van biogas in een SOFC ook mogelijk interessant zijn.”

Terugwinnen van grondstoffen
De in de SOFC (terug)gewonnen energie wordt gebruikt om ammonium te concentreren en in de gasfase te brengen. Dat gebeurt met een combinatie van elektrodialyse en bipolaire membraanelektrodialyse, gevolgd door vacuümmembraanstripping. Spanjers: “Hiermee maak je ammoniakwater en carbonzuur of CO2. Deze producten kun je weer inzetten als grondstoffen. Indien de energieproductie niet van belang is, kun je ammoniakwater – een mengsel van NH3 en H2O – direct afzetten op de markt. Dit product heeft een grotere commerciële waarde dan ammoniumsulfaat.”

Een groot voordeel is volgens Van Lier dat er geen broeikasgassen vrijkomen. “Bij een biologische verwijderingsmethode zoals nitrificatie/denitrificatie of autotrofe denitrificatie (Anammox), of mengvormen van deze processen wordt N2O (distikstofoxide of in gewone taal lachgas, red.) uitgestoten. Dit broeikasgas is zo’n driehonderd keer sterker dan CO2. Bij verbranding in een brandstofcel gebeurt dat niet.” Een ander pluspunt is dat het om een aan-uitsysteem gaat. “Je bent niet afhankelijk van biologische processen, die soms een terugval kunnen hebben.”

Opschaling bij waterschappen
Niels van Linden heeft als promovendus aan de TU Delft de nieuwe methode in de afgelopen vier jaar uitvoerig onderzocht. De TU Delft is nu bezig met opschaling en zoekt de samenwerking met waterschappen. STOWA heeft al interesse getoond. Het kenniscentrum is bereid tot co-financiering, als het proces op pilotschaal wordt uitgetest.

“Waternet en Waterschapsbedrijf Limburg zien de potentiële voordelen van deze nieuwe methoden”, vertelt Van Lier. “Naast efficiënte behandeling van slibrejectiewater in conventionele zuiveringen kan dit wel eens een grote sprong voorwaarts betekenen voor decentrale sanitatieprojecten”. Van Lier licht toe: “In de nieuwe Amsterdamse stadswijk Strandeiland zal zwart water (toiletwater, red.) en grijs water (het overige water uit woningen en andere gebouwen, red.) gescheiden worden afgevoerd. Het zwarte water gaat naar een decentrale waterzuiveringsinstallatie. Met onze vinding kan nu veel efficiënter stikstof worden verwijderd en teruggewonnen als grond- of brandstof.”

Ook projecten in bedrijfsleven
De TU Delft is ook met een aantal bedrijven in gesprek over de toepassing van de nieuwe methode. Inmiddels is in samenwerking met Nijhuis Industries een nieuw project van start gegaan. Spanjers: “In dit project wordt met ons systeem aan de ene kant ammoniak en aan de andere kant zwavelzuur teruggewonnen. Het zwavelzuur kan Nijhuis weer gebruiken in de gaswasser.”

Verder is er veel aandacht voor het ammoniakoverschot in drijfmest, besluit Spanjers. “Testen uitgevoerd in samenwerking met Lenntech, de huidige werkgever van Niels van Linden, laten zien dat we 80 tot 85 procent van de ammoniak uit de mest kunnen verwijderen. Hoe vies het mestwater ook is, onze uitvinding trekt ammonium er gewoon uit.”

 

MEER INFORMATIE
Toelichting op gepatenteerde uitvinding
Interview met Niels van Linden

Voor het reageren op onze artikelen hebben we enkele richtlijnen. Klik hier om deze te bekijken.

Typ uw reactie hier...
Cancel
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Interessant artikel? Laat uw reactie achter.

Laatste reacties op onze artikelen

Ook de Algemene #Waterschapspartij vindt dat de 'Geborgde Belangen' fors zijn over-vertegenwoordigd in de waterschapswereld. Met als schrijnend gevolg dat de Unie wél oog heeft voor de 'boerenweeffout' maar niet voor de 'huizenweeffout'. Maar huizen betalen landelijk ruim 40% van de watersysteemheffing, dat is 4x !! meer dan de groepsbijdrage van de boeren. En ook huurders moeten indirect meebetalen, omdat de watersysteemheffing op woningen door de verhuurder wordt betaald (en dus in de huur wordt doorberekend). De AWP wil juist een eerlijker verdeling van de waterschapslasten.
Ook wil de Unie niet kijken naar de grondslag voor de zuiveringshefing (vast bedrag per huishouden of gebaseerd op het aantal bewoners per huis). Terwijl het een grote ergernis is van 2-persoonshuishoudens om verplicht voor drie personen te moeten betalen. Met de huidige digitale technieken moet het toch een 'fluitje van een cent' zijn om per huis de zuiveringsheffing te baseren op het aantal bewoners?
Lees ook hier: https://www.h2owaternetwerk.nl/h2o-podium/opinie/aanpassing-waterschapsbelasting-pijnpunten-van-burgers-worden-doorgeschoven-naar-toekomst
Wij zijn van het begin af aan grote voorstander voor het wijzigingen van de belastingen in een bredere scope. De Unie van waterschappen blijft echter vanuit de ivoren toren dansen naar de pijpen van de geborgde zetels en hebben geen oog voor de ingezetenen (inwoners) die als de spreekwoordelijke melkkoe worden misbruikt.
Wij pleiten voor een passend en eerlijk belastingstelsel waarin de inwoners niet meer maar minder gaan betalen door o.a. de VE-differentiatie passender te maken op de gezinssamenstelling. Ook de TBO's (grondeigenaren) mogen wat ons betreft ook aanzienlijk meer gaan betalen (nu betalen ze een schijntje), heel veel maatregelen en werk van de Waterschappen komt ten goede aan hun eigendom.
De sleutel licht bij de UvW, willen die alleen maar naar de geborgde zetels blijven luisteren of ook naar de vertegenwoordigers van de inwoners. Willen ze niet luisteren, dan moeten ze maar voelen en wij zullen niet schromen om desnoods via de Tweede Kamer een onvoldoende plan te laten te verwerpen.
We hebben nu de kans als waterschappen, doe het dan goed! en luister naar ALLE partijen.
Chris Spooren
Voormalig Waterschap bestuurder (AB) waterschap De Dommel.
Statenlid provincie Noord Brabant.
De sector is redelijk veerkrachtig. Maar de vissen dan?
Op welke manier wordt dan fosfaat teruggewonnen?
Hoe bepaal je virusdeeltjes in een millimeter rioolwater?
Zou een milliliter niet handiger zijn?

Zelf reageren? Dat kan onder alle artikelen met een Mijn H2O/KNW account.