Micronutriënten in de kringloop

Dit onderzoek richtte zich op het sluiten van de micronutriëntenkringloop van een aantal essentiële micronutriënten in het Nederlandse voedselsysteem binnen wettelijke, milieukundige, economische en technologische kaders. De focus lag daarbij op het directe (via de micronutriënten bevattende stromen) en indirecte (na behandeling van stromen) hergebruik van de micronutriënten.

Technologie

In dit onderzoek lag de focus op micronutriënten in het agro-voedsel-afvalsysteem. In het verleden is gekeken naar het hergebruik van organische reststromen, slibstromen en mest, maar niet vanuit de functionele waarde die micronutriënten hierin hebben. Micronutriënten worden – vergelijkbaar met fosfaat – veelal uit geologische reserves gewonnen en in de voedselketen per saldo lineair gebruikt. De projectpartners hadden bij aanvang van het project een sterke wens om voor micronutriënten toe te werken naar een circulaire omgang. De projectaanpak was vooral gericht op het in kaart brengen van de nutriëntenstromenvrachten en -concentraties in reststromen, de plant-beschikbaarheid van deze micronutriënten en het ontwikkelen van waardeketens voor gerecyclede micronutriënten.

Uitdaging

Het doel van dit onderzoek was om een basis te leggen voor het sluiten van de kringloop van essentiële micronutriënten in de gehele voedselketen (=agro-voedsel-afvalsysteem). Hiertoe wilden we de balans (concentraties en vrachten) van micronutriënten aan de ‘achterkant’ in kaart brengen (reststromen zoals zuiveringsslib, GFT, dierlijke mest, drinkwaterslib, reststromen uit de diervoeder- en voedselindustrie), en inzicht krijgen in de herkomst en huidige bestemming ervan. De focus ligt op zes tot acht micronutriënten die door de projectpartners als meest relevant zijn aangeduid, zoals Mangaan (Mn), Molybdeen (Mo), Boor (B), Magnesium (Mg), IJzer (Fe), Koper (Cu) en Zink (Zn).

Resultaten

In WP1 van dit TKI-project zijn bestaande gegevens (Rapport WPR-1024) gebruikt voor het verhogen van het inzicht in stromen van micronutriënten in de landbouw. De uitgevoerde analyse concentreert zich op het macro-element magnesium en de micronutriënten borium, koper, kobalt, mangaan en zink. Voor koper en zink zijn meer metingen gedaan en is een analyse gedaan naar de geschiktheid van de gegevens voor het opstellen van een advies  over koper en zink bemesting in aardappelen en suikerbieten. Conclusies: De landbouwkundige vraag naar micronutriënten wordt (nu) grotendeels gedekt door dierlijke mest. Van de micronutriënten zal borium het meest beperkend zijn omdat dit gemakkelijk uitspoelt en het verhoudingsgewijs een laag gehalte in organische mestsoorten heeft. Ook mangaan heeft een verhoudingsgewijs lage aanvoer, en in de praktijk zijn er situaties waarbij deze elementen specifiek worden bijbemest. Koper en zink zullen voorlopig niet limiterend zijn gezien de bodemvoorraden en overschotten op de perceelbalans. Aerobe biomassa uit IWZI van primair-agro verwerkende industrie kan passen in een circulair landbouwsysteem wanneer gehalten aan zware metalen worden genormeerd per eenheid stikstof of fosfaat. Via onderstaande links kunnen de WP1-rapporten worden bekeken.

In werkpakket 2 is gekeken of mangaan uit de drinkwatersector kan worden benut als potentiële meststof. Hierbij is enerzijds gekeken naar het terugwinnen van mangaan in geoxideerde vorm (Mn(IV)) uit spoelwaterslib dat vrijkomt bij de drinkwaterproductie. Bij sommige productielocaties is er potentie om op deze manier mangaan met hoge zuiverheid terug te winnen. Om het vervolgens nuttig te maken als micronutriënt is wel een reductiestap noodzakelijk naar tweewaardig mangaan (Mn(II). Om die reden is vervolgens ook onderzoek gedaan naar de directe terugwinning van nog niet geoxideerd mangaan uit het ruwe grondwater.  . Conclusies: Terugwinnen uit het ruwe water van mangaan(II) blijkt technologisch mogelijk, maar is door de kosten van waterbehandeling in combinatie met de lage concentraties van mangaan, financieel niet haalbaar. Mangaanwinning uit erts blijkt momenteel 2-4x goedkoper. Andere overwegingen dan kosten (geopolitiek/cicrulariteit) zouden naar de toekomst toe drijfveren kunnen zijn. Via onderstaande links kunnen de WP2-rapporten  worden bekeken.

Binnen het project is de suikerbietenketen als casus opgenomen (WP3) met als doel te onderzoeken wat de kansen/mogelijkheden zijn voor hergebruik van micronutriënten in die keten. De studie heeft zich allereerst gericht op het in kaart brengen van de micronutriënten in de hele productieketen inclusief reststromen. Vervolgens is gekeken wat oplossingsroutes zijn om de micronutriëntenstroom meer sluitend te krijgen cq. hergebruik van reststromen te verbeteren. Belangrijkste conclusie is dat zo’n 80-90% van de micronutriënten uit de suikerindustrie al wordt hergebruikt en dat voor verdere verhoging van hergebruik/recycling van micronutriënten binnen de suikerbietenketen de beste mogelijkheden liggen bij het zuiveringsslib. Zuiveringsslib kan op dit moment niet gerecycled worden vanwege bestaande wetgeving. Aanpassing van wetgeving waarbij de status van zuiveringsslib uit de agrofoodverwerking wordt gewijzigd, kan het hergebruik van zuiveringsslib als meststof in de agrarische sector mogelijk maken. Via onderstaande link kan het rapport worden bekeken.

In WP4 is gekeken naar organische vaste stromen (GFT, GFTe, tuinafval) en hun verwerking, restafval en naar communaal afvalwater zoals dat op dit moment wordt behandeld in RWZIs alsmede het slib en waterstromen die daarbij vrijkomen. In dit project is met name onderzocht wat de concentraties en vrachten zijn van de  micronutriënten borium (B), koper (Cu), ijzer (Fe), magnesium (Mg), mangaan (Mn), molybdeen (Mo) en zink (Zn), en de zware metalen cadmium (Cd), lood (Pb), en kwik (Hg) in de afvalstromen van huishoudens  in Nederland. Voor een aantal reststromen zoals bioafval (GFE/swill), zuiveringsslib en urine, is in beeld gebracht wat de vrachten zijn aan diverse micronutriënten die hierin omgaan, wat nu de gangbare verwerkingsroute zijn (baseline scenario) en wat alternatieve verwerkingsscenario’s zijn. Conclusies: Een gedeelte van de micronutriënten in huishoudelijk organisch afval komt via compost weer in de keten terug. Aandeel is onbekend omdat er te weinig gegevens zijn van de samenstelling van GFT en groenafval en huishoudelijk organisch afval in het algemeen. De micronutriënten in de afvalwaterketen verdelen zich over effluent en slib(as). Effluent lijkt voor B en Mg een goede bron, maar er is meer kennis nodig over de aanwezigheid van andere (an)organische (micro)verontreinigingen om een aantrekkelijk terugwinpunt te kunnen aanwijzen. Via onderstaande link kan het rapport worden bekeken.