TORWASH WIL SLIBSTROOM VOORBLIJVEN

MINIMALISERING VAN SLIBTRANSPORT EN -VERBRANDING

TORWASH – een start-up uit de stal van TNO – lijkt een uitweg te bieden uit de gepeperde problematiek van de afvalslibverwerking. Maar om de schijnbaar simpele techniek toepasbaar te maken op de enorme schaal die noodzakelijk is, moeten nog wel een aantal stappen worden gezet. Een gesprek met Levien de Legé en Pavlina Nanou.

JAARLIJKS 40.000 VRACHTWAGENS VOL ZUIVERINGSSLIB

Zuiveringsslib is een probleem dat stilaan begint te wegen in Nederland. Dat werd medio 2019 overduidelijk, toen de Amsterdamse slib­verbrandings­centrale AEB vanwege technische mankementen vier van de zes ovens moesten sluiten. Daarbij zijn tonnen zuiveringsslib in het oppervlaktewater terechtgekomen en ontstond er een noodsituatie waardoor het slib op verschillende plaatsen in het land gestort moest worden – weliswaar tijdelijk.

Het grootste struikelblok is het volume: in Nederland wordt jaarlijks zo’n 1,3 miljoen ton zuiveringsslib geproduceerd. Omgezet komt dat neer op meer dan 40.000 volle vracht­wagens.

“Er moet enorm veel slip worden meegesleept voordat het verbrand wordt, wat het tot een vreselijk inefficiënt proces maakt”

“Daarbij moet je bedenken dat deze 1,3 miljoen ton al is ingedikt voor vervoer, maar dat er nog steeds 80% water in zit,” zegt Levien de Legé, Business Development Manager bij ECN/TNO. “Er moet dus geweldig mee worden gesleept voordat het verbrand wordt, wat het tot een vreselijk inefficiënt proces maakt.”

HYDROFIEL

Expert biomassa upgrading Pavlina Nanou voegt toe: “Dat het zo moeilijk is om het slib te ontwateren, wordt veroorzaakt door het feit dat het erg hydrofiel is. De combinatie van dode bacteriën en fosfaten houdt de watermoleculen vast. Verder werd voorheen ongeveer 30% ervan als meststof uitgereden in Duitsland. Door strengere wetgeving is dat onmogelijk geworden. De gehaltes aan koper, zink en zware metalen zijn te hoog. En in Nederland is nóg meer meststof wel het laatste waaraan er behoefte is.”

“Slib is moeilijk te ontwateren door zijn waterminnende karakter. De combinatie van dode bacteriën en fosfaten houdt de watermoleculen vast. Bovendien kon voorheen flink wat als meststof naar Duitsland worden vervoerd"

Definitief storten van zuiveringsslib is in Nederland niet (meer) toegestaan, zodat verbranden vrijwel de enige optie is – al maakt de Nederlandse slibverwerker GMB wel op kleine schaal biogranulaat uit zuiveringsslib: mest­korrels voor de Franse markt.

de Legé: “Maar uiteindelijk zijn er, buiten Amsterdam, nog maar twee andere slib­verbrandingsinstallaties in Nederland, namelijk in Moerdijk en Dordrecht. Beide zijn eigendom van de betreffende waterschappen. De andere waterschappen moeten zelf regelen waar ze hun slib kwijtraken.”

AGROTECHNIEK

De techniek van TORWASH is oorspronkelijk ontwikkeld voor de behandeling van agro­residuen – afvalstoffen die ontstaan bij de agrarische voedselproductie- en verwerking. Ook daar doet zich het probleem voor van een afvalstroom met een overmaat aan water en weinig vaste, bruikbare componenten. Uit vooronderzoek van ECN/TNO bleek dat het procedé ook heel geschikt zou kunnen zijn voor de behandeling van zuiveringsslib.

In juli 2018 is een TORWASH-testinstallatie met een capaciteit van 50 kg slib per uur geïnstalleerd op de waterzuivering in Almere (waterschap Zuiderzeeland) en in augustus 2018 succesvol in bedrijf genomen, waarna met bijdragen van de Nederlandse overheid en STOWA en samen met de bedrijven Paques en Limburg Filter een testprogramma is gestart. Dat is inmiddels afgesloten, waarbij de resultaten van de pilot de uitkomsten van de laboratoriumproeven bevestigden of zelfs overtroffen: TORWASH moet de kosten van slibverwerking met 40-50% kunnen reduceren.

HET PROCES

Een overzicht van het proces krijgen we van de Legé. “Het gaat er dus om de hoeveelheid slib zoveel mogelijk te reduceren en zo mogelijk (her)bruikbaar te maken. Het uitgangs­materiaal bevat niet meer dan 3,5 gewichts­procenten droge stof, of het slib nu uit een anaerobe vergister afkomstig is of uit een aerobe installatie. In het proces wordt dat slib eerst enigszins ingedikt, tot zo’n 5%. Dat lijkt niet veel, maar het betekent toch dat je bijna de helft van het water kwijtraakt.”

Nanou: “Haal je er nog meer water uit, dan wordt het moeilijk te hanteren, laat het zich niet meer goed verpompen.” Het slib wordt daarna verwarmd met olie die in tegenstroom door een mantelbuis stroomt, wat een optimale warmteterugwinning garandeert. Er moet wel wat warmte bij, bijvoorbeeld externe restwarmte, of opgewekt met een deel van het biogas dat het TORWASH-systeem zelf genereert. Via een buffer wordt het slib in de reactor geperst. “Er komen géén chemicaliën aan te pas. Er vindt een ‘spontane’ chemische omzetting plaats waardoor het slib van hydrofiel hydrofoob wordt, en dus heel gemakkelijk bezinkt.”

 

 

NATTE TORREFACTIE

“Je zou het procedé kunnen omschrijven als ‘natte torrefactie’. Daarbij wordt zuurstof (samen met koolstof) onttrokken aan de biomassa. Door de vorming van CO₂ verandert de zuurstof-koolstofbalans en het is juist de zuurstof die het slib hydrofiel maakt, terwijl koolstof hydrofoob is,” zegt Levien de Legé. Nanou voegt daaraan toe dat bij de toegepaste druk en temperatuur tegelijkertijd flink wat grotere moleculen uiteenvallen. Het product bevat dan nog veel water, dat nu echter met een kamerfilterpers relatief gemakkelijk af te scheiden is.

Wat overblijft is dan een vezelige filterkoek, die wel wat weg heeft van zachtboard. “Die bevat nog maar 40% water en kan eigenlijk direct verbrand worden. Ter vergelijking: het beste resultaat dat zonder zo’n hydrothermale behandeling behaald wordt, heeft maar een percentage van ongeveer 30% droge stof. Daar zit dus nog 70% water in.” In de reactor gaat een groot deel – bijna de helft – van de biomassa in oplossing. Die levert bij verdere verwerking biogas op, wat je direct kan gebruiken voor energie of opwerken tot groen aardgas.

 

HET UITEINDELIJKE RESULTAAT

Uiteindelijk wordt het slibvolume gereduceerd tot 10% van de oorspronkelijke hoeveelheid zoals die nu verbrand wordt. de Legé: “Elektriciteitsproducent Eneco wil het spul al gaan testen, want het heeft nog een behoorlijke energie-inhoud. Het perswater kan snel en eenvoudig worden vergist, omdat de biomassa al flink is ‘voorgekraakt’ in de reactor – de verblijftijd in de (anaerobe) vergister is dan ook maar een uur of twaalf. Zelfs met het slib uit een RWZI met anaerobe vergisting kunnen we nog 30% extra biogas genereren. Bovendien kan het fosfaat in het water (60% ervan wordt opgelost) worden gebruikt voor de productie van struviet (kunstmest).” Pavlina Nanou merkt daarbij op dat het biogas en de fosfaat maar ‘bijvangst’ is – de belangrijkste winst van het systeem ligt in de goedkope verwerking van het slib tot een bruikbare brandstof.

BUSINESSCASE

De businesscase voor TORWASH lijkt wel gemaakt: een grote besparing op de kosten van slibverwerking en bij volledig gebruik van de reststromen een reductie van 140.000 ton CO₂. “Ideaal zou zijn dat er bij elke RWZI een TORWASH-installatie gebouwd wordt”, zeggen Nanou en de Legé. “Dan elimineer je het overgrote deel van die idiote transporten. En je kunt het gereinigde rejectiewater weer terugvoeren naar de afvalwaterzuivering.”

Maar voorlopig staat er op het programma een opschaling naar een demonstratiefabriek met een capaciteit van ca. 0,5 ton per uur. In vergelijking met het totale probleem nog te verwaarlozen, maar de vooruitzichten zijn beslist positief.