Veelbelovende ondergrondse zuivering met actieve kool is ‘primeur voor de drinkwaterwereld’

Veldproeven bij een winput van WML tonen aan dat het infiltreren van actieve kool in de bodem zorgt voor een effectieve zuivering van organische microverontreinigingen. “Bovendien gaat het verwijderen van deze stoffen langer door dan je op grond van adsorptie alleen zou verwachten”, zegt Birgitta Putters van WML. “Mogelijk worden de stoffen door micro-organismen afgebroken. Dit duurzame en langblijvende effect maakt mij bijzonder enthousiast over deze innovatieve techniek.”

Met een achtergrond in de bodemsanering, weet Putters te vertellen dat actieve kool vaker in de bodem wordt toegepast om organische microverontreinigingen op te ruimen. “Maar voor de drinkwaterwereld, waar het om veel lagere concentraties gaat, is dit een primeur.” In het onlangs afgeronde TKI-project is onderzocht of het watervoerende pakket rond een winput kan worden behandeld door een reactieve zone te maken met actieve kool. Putters: “In theorie heb je dan bovengronds geen zuivering meer nodig. En je kunt de techniek per put toepassen. Als dan ergens in het winveld een verontreiniging optreedt terwijl de rest schoon is, kun je op die plek zuiveren in plaats van bovengronds, nadat al het water uit alle putten al gemengd is. Dat is een stuk efficiënter.”

Grijs grondwater

Putters is mede-initiator van het project en vertelt wat voor WML de aanleiding is om te werken aan innovaties voor grondwaterzuivering. “We hebben te maken met de ‘vergrijzing’ van het grondwater. Dit betekent dat op steeds meer plekken organische microverontreinigingen opduiken. Vaak gaat het om niveaus die ver beneden de drinkwaternorm liggen. Daar ga je geen bovengrondse zuivering voor bouwen. Maar natuurlijk willen we het water zo schoon mogelijk hebben. Een ondergrondse voorbehandeling zou een heel goede optie zijn. Voor WML is het voor het eerst dat we dit in de praktijk hebben uitgetest.”

Een straal van 5 meter

Voorafgaand aan de ondergrondse infiltratie van de actieve kool is onderzocht hoe dit in suspensie kan worden gebracht. Hierbij is gebruik gemaakt van sonificatie, vertelt Putters. “Door middel van ultrasoon geluid ga je het samenklonteren van de fijne kooldeeltjes tegen. Dat is belangrijk, want anders zouden die klontjes in de poriën tussen bodemdeeltjes gaan zitten en slibt de bodem dicht. Via peilbuizen konden we zien dat de actieve kool in een straal van 5 meter rond de winput werd verspreid en daar de organische microverontreiniging effectief verwijderde. Aanvankelijk hadden we een straal van 25 meter op het oog. Maar we hadden te maken met een watervoerend pakket dat bestaat uit een grovere en een fijnere zandlaag. In de fijne zandlaag trad helaas verstopping op.”

Nieuwe inzichten

Deze verstopping had een tegenvaller kunnen zijn, maar zoals een TKI-project betaamt werd dit omgebogen naar een kans om nieuwe inzichten op te doen. “We hebben een methode ontwikkeld die ervoor zorgt dat de actieve kool niet meer aan de bodemdeeltjes gaan vastzitten en mobiel blijven”, vertelt Johan van Leeuwen, onderzoeker bij KWR. “Dat lukte heel goed met peroxide en zoutzuur. We hebben dit toegepast als regeneratiemiddel, met als gevolg dat de winput na het behandelen van de verstopping weer terugkeerde naar de oorspronkelijke productiecapaciteit. De deeltjes die de verstopping veroorzaakten hebben we uit de put kunnen pompen en de werkzame deeltjes bleven achter om de zuivering te doen. Als resultaat van de proeven hebben we een soort ‘rule of thumb’ weten te achterhalen over de verhouding tussen de deeltjesgrootte die je wilt infiltreren en de poriegrootte in de bodem. Dat is kennis die elders ook kan worden toegepast.”

Microbiologische afbraak

De data over het verwijderingsrendement van ondergrondse zuivering met actieve kool maakt Putters enthousiast. En ook de inzichten over hoe je zo’n actieve kool-suspensie moet voorbereiden en infiltreren om verstopping te voorkomen. “We hebben dit door middel van kolomproeven bij KWR kunnen onderzoeken”, vertelt de geohydroloog. “Maar vooral veelbelovend is dat het effect zo lang aanhoud. We hebben de proef uitgevoerd in 2020, met het idee dat we na 1 jaar doorslag zouden zien. Maar nu, 4 jaar later, worden de verontreinigingen nog steeds afgevangen. Dit zou een aanwijzing kunnen zijn dat sprake is van microbiologische afbraak: een belangrijke duurzame voorwaarde voor deze innovatieve techniek. Want je wilt natuurlijk geen ophoping van verontreinigingen in de grond. Er is vervolgonderzoek nodig om te weten te komen welke rol micro-organismen spelen en hoe je die rol eventueel kunt stimuleren. Samen met KWR werken we aan een nieuw TKI-projectvoorstel hiervoor.”

In de etalage

Ook voor projectpartner Norit biedt de innovatieve toepassing van actieve kool voor ondergrondse zuivering in de drinkwaterproductie perspectieven. Dit vertelt Helmert van Rheenen, werkzaam bij dit Nederlandse bedrijf dat al ruim 100 jaar actieve kool produceert voor een wereldwijde markt waarvan de watersector ongeveer 20 procent deel uitmaakt. “Dat er mogelijk een langblijvend effect is, maakt het een interessante technologie”, vertelt hij. “Er zijn niet veel media die lage concentraties stoffen uit grote hoeveelheden water kunnen halen. Actieve kool kan dat wel. Het is robuust en pakt alle vervuilingen aan. Daarnaast kun je het op allerlei manieren beïnvloeden om geschikt te maken voor bepaalde toepassingen. In het geval van de praktijkproef bij de winput van WML hebben we op basis van onze ervaring gekozen voor een kleine deeltjesgrootteverdeling van de actieve kool. Daarmee bereik je dat de actieve kool zich zoveel mogelijk verspreid  en zo veel mogelijk contact met de omgeving heeft. We zien dat de drinkwatersector steeds meer te maken krijgt met verontreinigingen. Een zorgelijke ontwikkeling, waar we met onze actieve kool graag innovatieve oplossingen voor aandragen. Aanvankelijk verwacht ik dat het met ondergronds zuiveren bij winputten niet om een heel groot zakelijk volume zal gaan. Maar dankzij dit soort projecten komen we wel in contact met bedrijven voor wie wij een technologiepartner kunnen zijn.”

Op de vraag of werken in TKI-verband betekent dat je jezelf als bedrijf in de etalage kunt zetten, antwoordt Van Rheenen positief. “Meedoen aan zo’n project brengt ons kennisopbouw, marktontwikkeling en positionering. Mocht de techniek op termijn in praktijk worden gebracht, dan mag je verwachten dat we met onze inspanningen de aangewezen zakenpartner zijn.”

Innovatie tot volle wasdom brengen

Ook Van Leeuwen en Putters onderschrijven de meerwaarde van het TKI-consortium. “Het maakt de ontwikkeling van nieuwe concepten betaalbaar”, zegt Van Leeuwen. “En ik denk dat de faalrisico’s erdoor verkleinen. Doordat TKI verschillende disciplines bij elkaar brengt, voorkom je tunnelvisie. De kans dat je dingen over het hoofd ziet is minder groot dan dat je alleen vanuit je eigen vakkennis aan de slag gaat.” Deze kruisbestuiving noemt Putters eveneens als pluspunt. “Het is hartstikke goed om een nieuwe technologie vanuit verschillende invalshoeken integraal op te pakken. Daardoor kun je deelvragen die zich voordoen bij de betreffende partij neerleggen. Uiteraard moet je eerst binnen je eigen organisatie de draagkracht en capaciteit hebben om te kunnen investeren in een nieuwe technologie zoals ondergronds zuiveren. Maar een consortium heb je nodig om een innovatie tot volle wasdom te brengen.”

Samenwerkingspartners

Het project ‘Ondergronds zuiveren met actief kooldeeltjes, een techniek voor de verwijdering van organische microverontreinigingen rond grondwaterputten’ kwam tot stand met de volgende samenwerkingspartners: Bioclear Earth, KWR Water, Norit Activated Carbon en Waterleiding Maatschappij Limburg (WML).