Sluitende business case voor circulaire toepassing poederkool

De hoogwaardige poederkool die Dunea gebruikt in de drinkwaterbereiding kan prima een tweede leven krijgen als adsorbens in de zuivering van huishoudelijk afvalwater. Zo blijkt uit net afgerond TKI-onderzoek. “Door de restcapaciteit van de poederkool te gebruiken bij een waterschap, kunnen we een slag maken in duurzaamheid en kostenreductie voor alle partijen”, vertelt Martijn Bovée van AquaMinerals. “Er ligt een prachtige circulaire business case.”

Met het TKI-project ‘Hergebruik actief kool voor verwijdering van organische microverontreinigingen’ is met lab experimenten aangetoond dat poederkool uit de drinkwaterproductie en de lactoseproductie (zuivelindustrie) technisch gezien bruikbaar zijn voor de verwijdering van organische microverontreinigingen uit rioolwaterzuiveringsinstallaties (rwzi’s). Dunea gebruikt poederkool voor de drinkwaterproductie, poederkoolslib is hierbij het restproduct. In de onderzochte laboratoriumcondities blijkt het poederkoolslib in staat organische microverontreinigingen te binden (restadsorptie) en laat deze na hechting niet vrij (desorptie).

Vervanging van verse kool

Een mooi resultaat, vindt Bovée. Hij is Business Developer en werkt voor AquaMinerals; het bedrijf dat duurzame ketens ontwikkelt voor stofstromen die vrijkomen bij het zuiveren van water. “Tot nu toe zetten wij voor Dunea poederkoolslib af als bouwstof voor bijvoorbeeld infrastructurele werken. Behalve dat de regelgeving voor deze toepassing verandert, verdient de hoogwaardige poederkool meer dan dat. Het bevat namelijk een aanzienlijke restcapaciteit en zou makkelijk nog een rondje mee kunnen in een andere toepassing. Daarmee past het uitstekend in onze ambitie om producten uit de waterketen te ontwikkelen en te valoriseren voor de circulaire economie. De gebruikte poederkool zou de virgin kool kunnen vervangen die waterschappen gebruiken in de zuivering van effluent. De huidige toepassing is niet hoogwaardig genoeg. Maar als je de verse kool kunt vervangen door gebruikte kool, wordt het ineens heel interessant. Want verse kool is een delfstof, er moet veel energie in worden gestopt en het is ook niet goedkoop. Tel daar de reductie in CO2-uitstoot bij hergebruik bij op en je hebt een veelbelovend en duurzaam plaatje.”

“Tel daar de reductie in CO2-uitstoot bij hergebruik bij op en je hebt een veelbelovend en duurzaam plaatje.’

Medicijnresten verwijderen

Wat betreft de restcapaciteit van poederkool uit de drinkwaterproductie laat het project een uitstekende score zien. Voor het verwijderen van medicijnresten uit effluent kan de poederkool van Dunea de verse kool van waterschappen vrijwel 1:1 vervangen. Ton Knol, Consultant Zuiveringstechnologie bij Dunea, heeft hier een verklaring voor. “Wij gebruiken hoogwaardige poederkool in onze zuivering van onttrokken duinwater hoofdzakelijk om organische stoffen te verwijderen die van invloed zijn op smaak, geur en kleur van het water. Het onttrokken duinwater bevat daarnaast een kleine hoeveelheid organische microverontreinigingen, die ook aan de poederkool adsorberen. In totaal is de belading gering, zodat de restadsorptiecapaciteit nog groot is. De kool komt terecht in ons spoelwaterslib, maar is dus nog lang niet uitgewerkt. Door de kool opnieuw te gebruiken waarvoor het bedoeld is, namelijk het adsorberen van organische microverontreinigingen of organische stoffen in het algemeen, hebben we een veel betere toepassing te pakken dan de inzet als bouwstof of brandstof.” Behalve het toevoegen van een waardevolle cyclus noemt Knol nog een andere meerwaarde van poederkool voor waterschappen. Het is een alternatief voor het zuiveren met ozon, een toepassing die sterk onder druk staat bij het zuiveren van effluent. “Bij de afbraak van medicijnresten met ozon is de kans groot dat het carcinogene bromaat wordt gevormd”, vertelt Knol. “Dit zou vervolgens op het rivierwater worden geloosd. Recent zijn hiervoor strenge richtlijnen gekomen. Poederkool heeft dit nadeel niet, ook niet als de kool wordt hergebruikt”.

Goede kansen

Nu de effectieve vervangingswaarde van dit poederkool is aangetoond, overigens gestaafd met nog twee andere onderzoeken, ligt er volgens Bovée een goede kans voor de toepassing ervan. “Zowel voor producent Dunea als voor de afnemende waterschappen is het interessant om deze keten verder op te schalen. Los van de duurzaamheidsvoordelen kunnen ze er beiden geld mee besparen. Maar een business case stel je met elkaar vast. Eerst moet je de koek zo groot mogelijk maken, dan pas verdelen. En daar liggen nog wel wat vragen. Want hoe groot die koek is, hangt bijvoorbeeld erg af van de prijsontwikkelingen van verse kool. Die is momenteel heel erg grillig. Maar één ding is zeker. Als grondstoffen duurder worden, het terugdringen van de CO2-uitstoot een waarde krijgt en de afzet van poederkool als bouwstof moeilijker wordt, dan snijdt het mes aan drie kanten.”

Zowel voor producent Dunea als voor de afnemende waterschappen is het interessant om deze keten verder op te schalen.”

Vervolgonderzoek met praktijktest

Ook zijn er nog praktische en technische vragen die moeten worden opgelost. Zo legt Knol uit dat de inzet van poederkoolslib niet helemaal vergelijkbaar is met die van verse kool. “Ons slib bestaat behalve uit actieve poederkool ook uit stoffen zoals ijzeroxides en calciumcarbonaat die tijdens het zuiveren uit het onttrokken duinwater zijn verwijderd. Die krijgen de waterschappen er dan wel bij.” Volgens de zuiveringstechnoloog heeft dit geen invloed op het adsorptieproces, maar in sommige gevallen kan het wel lastig zijn dat extra materiaal in de bioreactoren van de rwzi’s terechtkomt. Mogelijk moeten de zuiveringsinstallaties worden aangepast. Daarom is vervolgonderzoek nodig. Ook moet worden uitgezocht hoe het poederkoolslib het beste naar de rwzi kan worden getransporteerd – als slurrie of als droge stof – en hoe dit op een efficiënte manier kan worden gedoseerd. Knol: “Op directieniveau is besloten om samen met AquaMinerals en een waterschap een werkgroep te installeren die in kaart brengt wat de volgende stap zou moeten zijn. Deze is nu actief aan de slag. Zo vindt een inventarisatie plaats welke proefinstallatie nodig is voor een praktijktest. De positieve resultaten van dit TKI-project zijn zeker de katalysator van deze samenwerking.”

Uitzonderingspositie

De vraag of de innovatie kan worden uitgerold naar andere waterbedrijven blijkt een lastige. Dat komt doordat Dunea een uitzonderingspositie heeft in het gebruik van poederkool, vertelt Knol. Andere waterbedrijven werken met korrelkool. “Dit is historisch zo gegroeid. Zo’n vijftien jaar geleden heeft Dunea de toepassing van poederkool tegen het licht gehouden. Waren we wel duurzaam bezig? Een multi-LCA (levenscyclusanalyse), uitgevoerd door KWR, liet toen zien dat we met poederkool op de goede weg zitten. Helemaal als we het nu ook gaan hergebruiken.”

Transparante keten

Ook Bovée ziet de winst van poederkool. “Ik ben nog onvoldoende thuis in de mate waarin korrelkool wordt geregenereerd en hergebruikt en tegen welke economische condities en duurzaamheidseffecten. We weten niet of die voordelen terechtkomen bij de waterschappen. Voor poederkool hebben we de keten nu heel transparant gemaakt, door te kijken naar de waarde ervan wanneer het nog een rondje meegaat. Er zijn nog wel enkele aanvullende experimenten nodig. Want de poederkool is bijvoorbeeld nog niet met alle verse koolsoorten vergeleken die waterschappen gebruiken. Daarnaast wil AquaMinerals ook kijken hoe we meer kunnen betekenen voor de waterschappen. Want als het concept aanslaat, hebben de waterschappen flinke vrachten poederkool nodig.” Overigens zijn binnen dit TKI-project naast poederkool uit de drinkwaterproductie ook succesvolle testen gedaan met poederkool afkomstig uit de zuivelindustrie. Deze poederkool is beladen met onschadelijke en goed biologisch afbreekbare stoffen, zoals lactose. Door deze poederkool in de RWZI te doseren zal dit door biologische processen deels worden geregenereerd. Daarbij ontstaat weer voldoende adsorptiecapaciteit voor organische microverontreinigingen.

Kracht van TKI

Beide deelnemers aan het project zijn enthousiast over het werken binnen TKI-verband. “Het voordeel is dat de kwaliteit van het onderzoek bijna al op voorhand is gegarandeerd”, vindt Knol. “Vanuit eerdere projecten had ik al veel vertrouwen in het werk van KWR. Dat hebben ze zeker niet beschaamd. En omdat alle samenwerkingspartijen bij elkaar aan tafel zitten, kan je veel bereiken.” Natuurlijk is de subsidie zelf ook een stimulerende factor, noemen zowel Knol als Bovee. “In elk ander verband zouden er te veel barrières zijn om het onderzoek zelf te financieren”, denkt Bovee. “Je ziet dan zo veel beren op de weg dat je denkt: waar begin ik aan? Hoe maak ik hard dat de innovatie werkt? Met welke problemen moeten we rekening houden? Wie zit hierop te wachten? Ik kan wel honderd redenen bedenken om zo’n project niet op eigen houtje te doen. Daarom is het gedegen onderzoek van TKI-projecten zo interessant. De lange termijn horizon die dit biedt is met niets anders te vergelijken.”

“Het voordeel is dat de kwaliteit van het onderzoek bijna al op voorhand is gegarandeerd”