Het rijtje redenen om de nutriëntenkringloop te sluiten groeit met de dag. Ging het aanvankelijk vooral om waterkwaliteit en circulaire economie, de laatste jaren zijn daar voedselzekerheid en grondstoffenonafhankelijkheid bij gekomen. Door de stijgende energieprijzen dreigt kunstmest onbetaalbaar te worden. Hoog tijd dus voor een circulaire meststoffenketen.
Tekst Philip Reedijk | Beeld AI
De nutriënten fosfaat (P), stikstof (N) en kalium (K) zijn de belangrijkste ingrediënten voor meststoffen voor de productie van voedsel. Het samenwerkingsverband Nutrient Platform (NP) pleit al jaren voor het circulair maken van de nutriëntenkringloop. Eind mei stuurde NP hierover een brandbrief aan de ministers van Landbouw, Visserij, Voedselzekerheid en Natuur (LVVN), Infrastructuur en Waterstaat (IenW), Economische Zaken en Klimaat (EZK) en Klimaat en Groene Groei (KGG). Secretaris Jorn Baan Hofman van NP: “Fosfaat, kalium – en indirect ook stikstof – hebben een fossiele oorsprong en zijn eindig. Er zijn nauwelijks fosfor- en kaliummijnen in Europa, waardoor wij bijna volledig afhankelijk zijn van andere landen. Daarnaast kost de productie van minerale stikstof veel energie, waardoor de kostprijs toeneemt bij een olie- of gastekort, zoals recentelijk bij de blokkade van de Straat van Hormuz. De basis voor ons voedselsysteem is dus sterk afhankelijk van geopolitieke ontwikkelingen. Maar dat is niet nodig.”
Terugwinning kan nationale behoefte bijna volledig dekken
De Nederlandse landbouw gebruikt jaarlijks zo’n 200.000 ton minerale stikstofmeststof en nog eens 9.000 ton geïmporteerde fosfaatproducten. Voor dit laatste is ons land afhankelijk van een kleine groep producenten, vooral uit Marokko, Rusland en Israël. De grondstoffen voor kunstmest haalt Nederland uit een combinatie van aardgas (voor stikstofkunstmest), fosfaaterts (voor fosfaatkunstmest) en kalizouten/potash (voor kaliumkunstmest). Baan Hofman: “Nutriënten worden opgenomen door gewassen, dieren en mensen en komen daarna in het afvalwater of rechtstreeks in het milieu. Door deze nutriënten terug te winnen, kunnen we tweemaal de Nederlandse fosforbehoefte, de volledige kaliumbehoefte en de helft van onze stikstofbehoefte dekken. Bij het recyclen van de Grote Drie (N, P en K) is er ook een interessante bijvangst van micronutriënten, zoals mangaan, ijzer en zink. Dat is belangrijk voor onze grondstoffenonafhankelijkheid en de voedselzekerheid. Maar nutriëntenterugwinning raakt veel meer relevante beleidsterreinen, zoals het verbeteren van de waterkwaliteit en het streven naar een circulaire economie.”
'De kennis en de technieken zijn er, wat nog ontbreekt, is regie en steun vanuit de centrale overheid'
Sluit de kringloop!
Binnen NP werken zo’n 21 partijen sinds 2011 samen om de waardeketen te ondersteunen bij het sluiten van de nutriëntenkringloop. Inmiddels zijn er talloze succesvolle pilots en projecten op het gebied van circulaire meststoffen. De technieken zijn er, de urgentie neemt toe. Toch lijkt de aandacht voor dit onderwerp in Den Haag niet erg groot. Baan Hofman: “Wat een effectieve aanpak lastig maakt, is het feit dat vier ministers verantwoordelijkheden hebben die raken aan de nutriëntenkringloop: LVVN, IenW, EZK en KGG. De transitie van de verwerkers van reststromen naar de producenten van circulaire meststoffen verloopt moeilijk door complexe wet- en regelgeving. Daarom pleiten wij voor een actieve samenwerking van de betrokken ministeries met de gehele waardeketen, die snel leidt tot samenhangend beleid om een gezonde meststoffenmarkt te stimuleren, waar terugwinning en circulariteit rendabel zijn. De kennis en de technieken zijn er, de ambitie bij de bedrijven is er: wat nog ontbreekt, is regie en steun vanuit de centrale overheid om echt van de grond te komen.”
Roadmap Stikstofterugwinning
Terugwinning van nutriënten kan uit het afvalwater en het slib van de rwzi’s. De Unie van Waterschappen kent sinds 2025 een Roadmap Stikstofterugwinning, om kennis te delen en het recyclen van nutriënten te stimuleren. Adviseur Waterketen Ruud Schemen (Waterschap De Dommel, UvW): “Wij zijn volop bezig met het verfijnen van bestaande en het ontwikkelen van nieuwe technieken voor de terugwinning uit water, samen met partijen zoals Wetsus en STOWA. In de rwzi in Nieuwgraaf hebben we met Nijhuis Saur Industries een TKI-project uitgevoerd met een elektrodialyse-methode om stikstof te strippen met zo weinig mogelijk chemicaliën en energie. Een nieuwe techniek om ammonium rechtstreeks in het afvalwater te binden en stikstof te winnen, is SIX-ionenwisseling, die we testen op rwzi Velsen.”
Combinatie-technieken
Door het behandelen van de hoofd- of deelstromen van het vloeibare afvalwater (influent of effluent) worden de nutriënten afgevangen vóórdat ze in de slibketen belanden. Hiervoor zijn verschillende combinatie-technieken mogelijk: fysisch-chemische filtratie/ionenwisseling of voorwaartse osmose/nanofiltratie.
Bij fysisch-chemische filtratie en ionenwisseling binden zeolieten selectief ammonium uit het water. Vervolgens wordt dit regeneratiewater gestript tot een zuivere ammoniumoplossing. De Waterfabriek Wilp van Waterschap Vallei en Veluwe is een van de full-scale projecten op dit vlak in Nederland. Met behulp van nanofiltratie en ionenwisselaars wordt daar stikstof rechtstreeks teruggewonnen als een zeer zuivere ammoniumoplossing en fosfaat als concentraat. Ook interessant is de winning van fosfaat uit afvalwater met behulp van magneten. Op rwzi Nieuwveer van Brabantse Delta komt een demo-opstelling die vivianiet – een verbinding tussen ijzer en fosfaat – met een ViviMag-installatie uit het afvalwater haalt.
De membraantechnologieën voorwaartse osmose en nanofiltratie dikken de waterstroom in, waardoor een geconcentreerde nutriëntenstroom (concentraat) ontstaat waaruit fosfaat en stikstof gemakkelijker kunnen worden neergeslagen. In de CoRe Water Pilot op rwzi Roermond van Waterschap Limburg staat een proefinstallatie voor het direct concentreren van rioolwater met voorwaartse osmose-membranen. Hiermee kan effluent energiezuinig en efficiënt worden gezuiverd met een hoger zuiveringsrendement en optimale terugwinning van resources zoals nutriënten, energie en water.
Terugwinning in slib
Momenteel winnen de waterschappen vooral stikstof en fosfaat terug in de vorm van struviet uit digestaat of centraat water. Na vergisting van het slib komen stikstof en fosfaat in hoge concentraties vrij in het vloeibare restwater. Er zijn twee methoden om hier de meststoffen uit terug te winnen: lucht- of membraanstrippen en scrubben, of struvietprecipitatie. Strippen en scrubben levert ammoniumsulfaat op, een vloeibare stikstof-kunstmestvervanger. Bij de rwzi Hengelo is vanuit het TKI-KNAP project een pilot uitgevoerd met de AMFER van Colsen. Bij struvietprecipitatie slaat magnesium-ammonium-fosfaat (ofwel struviet) neer als vaste korrel. Deze methode wint tegelijkertijd zowel stikstof als fosfaat terug en wordt inmiddels toegepast bij Fosvaatje, op de rwzi Amsterdam-West van Waternet. Het teruggewonnen struviet wordt als gecertificeerde meststof afgezet. Op rwzi’s bij Cuijk, Apeldoorn, Amersfoort en Den Bosch wordt al jaren succesvol struviet teruggewonnen uit de slibontwateringscentrifuge.
Daarnaast kan een groot deel van de overige stikstof in het slib bij slibverwerkers worden teruggewonnen. Zo maakt GMB ammoniumsulfaat uit stikstof die vrijkomt in de lucht bij het composteren van het slib; SNB wint stikstof die vrijkomt bij het verbranden van het slib. Belangrijkste route voor fosfaatterugwinning ligt bij het verwerken van de slibassen die resteren na verbranding van het (gedroogde) zuiveringsslib. Technieken hiervoor zijn al ver in hun ontwikkeling. HVC en SNB willen hiermee het slib dat zij ophalen bij de rwzi’s, op grote schaal gaan behandelen. Hierbij wordt vooral gekeken naar gidsland Duitsland.
'Vrijwel alle nutriënten zijn herwinbaar'
Circulariteit stimuleren
Technologiebedrijf Colsen ontwerpt en bouwt installaties voor onder andere waterzuivering, slibgisting, terugwinning van fosfaat en stikstof. Business development manager Jan Willem Bijnagte: “Bij ons draait alles om circulariteit en het terugwinnen van kostbare grondstoffen. De potentie is enorm: vrijwel alle nutriënten zijn herwinbaar. De bottleneck is nu de markt, en dan vooral de regelgeving en de bureaucratie daaromheen. Beleidsmakers blijven afval als afval beschouwen, ook al is de chemische samenstelling van een herwonnen product gelijkwaardig aan de minerale stof. Door het ontbreken van certificering, de kleine volumes en de niet-transparante markt kan een bedrijf herwonnen stoffen moeilijk kwijt. Het is zelfs zo dat wij sommige van onze installaties zoals stikstofstrippers alleen kunnen verkopen als we garanderen dat wij het herwonnen product weer terug afnemen! Een duwtje in de rug vanuit de overheid zou helpen om het vliegwiel in beweging te krijgen.”
Verdienmodel
Manager Technologie & Ontwikkeling bij slibverwerker GMB Martin Wilschut: “Het verdienmodel bij nutriënten terugwinnen uit slib zit niet zozeer in het verkopen van de herwonnen grondstof, maar in het oplossen van een ander probleem. Wij drogen jaarlijks zo’n 300.000 ton communaal slib, via biologische compostering. Daarbij komt veel stikstof vrij in de proceslucht, in de vorm van ammoniak. Dit zou onze biofilters vergiftigen, dus dat moeten we eerst verwijderen. Hiervoor hebben we scrubbers ontwikkeld, waarmee we 19.000 ton ammoniumsulfaat maken. Dit levert jaarlijks uiteindelijk 1.500 ton pure stikstof op. Door een erkenning binnen de Meststoffenwet kunnen wij dit product direct verkopen aan de landbouw. Maar de grote winst zit voor ons in het minder vaak hoeven te vervangen van dure biofilters en het efficiënt reinigen van onze proceslucht. Dat is meteen de achilleshiel van recycling: zolang het herwinnen van nutriënten duurder is dan de reguliere (fossiele) grondstofproductie, red je het niet met alleen ambitie. Er is ook regelgeving en toezicht voor nodig, nationaal en Europees.”
'Slibas bevat bijna net zoveel fosfaat als fosfaaterts'
Komkommers uit rwzi-slib
Ook HVC verwerkt veel slib voor de aangesloten waterschappen. Strategisch adviseur Josien Ruijter: “Het meeste slib verbranden wij in onze slibverwerkingsinstallatie in Dordrecht. Uit het proces halen we stikstof in de vorm van ammoniak, dat we zelf gebruiken in ons productieproces. Maar we zouden die stikstof ook kunnen leveren aan een kunstmestfabrikant, zoals al gebeurt met fosfaat. Na verbranding bevat de overgebleven slibas zo’n 27 procent aan fosforpentoxide, bijna net zoveel als in fosfaaterts. Dit leveren wij als grondstof aan kunstmestbedrijven, die er een fosfaatproduct van maken dat toegepast wordt in de Europese landbouw. Binnen het KNAP-project heeft Van der Knaap met fosfaat uit het RubiPhos-project en herwonnen ammoniak uit slibverwerking een specifieke nutriëntenmix ontwikkeld en succesvol getest op komkommerteelt. Wij zien dat – als gevolg van de geopolitieke situatie en wetgeving – de vraag naar low carbon producten toeneemt. Die vraag wordt ook steeds meer gedreven door voedselproducenten en supermarkten. Dat biedt kansen voor het opschalen van de terugwinning van nutriënten, mits investeerders met elkaar meer zekerheid weten te creëren, gesteund door overheidsbeleid om dit van de grond te krijgen. De slibverwerkers en de waterschappen produceren nu samen jaarlijks een paar honderd ton struviet en zo’n 2.000 ton fosfaat. Prachtig natuurlijk, maar het zou zó veel meer kunnen zijn. Het mooiste is natuurlijk als circulaire nutriënten kunnen concurreren met conventionele meststoffen.”
Bijmengverplichting kan helpen
De technieken zijn er dus, maar het knelpunt zijn de kosten, aldus Schemen: “Nederland wil onafhankelijk zijn op het gebied van grondstoffen, maar we kiezen met z’n allen nog steeds voor de goedkoopste methode. Daarbij ondervinden we bij de stap van onderzoek naar toepasbaar product de nodige drempels, in de vorm van ingewikkelde en onvoorspelbare toelatingsprocedures. Vóór een afvalproduct een grondstof mag heten, moet er heel wat water naar zee stromen.
Alle wet- en regelgeving is gebaseerd op een lineaire economie, terwijl we naar circulariteit willen. We moeten ons richten op het sluiten van de ketens en daarbij kan het helpen dat er meer uniforme regels gaan gelden in Europa. Europese harmonisatie en een bijmengverplichting voor herwonnen nutriënten in kunstmest kunnen de markt helpen ontwikkelen. Ook bescherming van partijen die investeren in circulaire innovaties is nodig.”
TKI KNAP
KNAP (Kringloopsluiting van Nutriënten uit Afvalwater en Proceswater) is een cross-sectoraal project binnen TKI Watertechnologie en TKI Agri & Food. De onderzoekspartners WUR/WENR, KWR en LeAF werken samen met partners uit de publieke en private sector aan het sluiten van de kringlopen van nutriënten uit de communale rioolwaterzuivering en industriële proceswaterzuivering. Penvoerder van het KNAP-project is het Nutrient Platform, een initiatief van het Netherlands Water Partnership.
Binnen negen cases (waarvan vijf communaal en vier industrieel) worden recyclebare meststoffen (kwantitatief en kwalitatief), hun landbouwkundige waarden en hun mogelijke afzetroutes in kaart gebracht. Overkoepelend wordt gewerkt aan een kwaliteitssysteem met criteria op basis waarvan gerecyclede meststoffen kunnen worden beoordeeld.