Drinkwater uit afvalwater maken? Saxion-onderzoekers tonen aan dat het kan

Het drinkwater in Nederland is van hoge kwaliteit. Toch komen er door een verandering van ons consumptiegedrag steeds meer vervuilende stoffen in het water terecht. Voorbeelden zijn medicijnresten, nanodeeltjes en microplastics. “Dat zijn nieuwe stoffen die onderdeel uitmaken van ons consumptiepatroon”, legt Harry Futselaar, lector International Water Technology aan Saxion, uit. “Deze stoffen vinden we steeds vaker terug in ons rioolwater. Veel van de huidige rioolwaterzuiveringen dateren uit de periode tussen de jaren 60 en 90. Zij zijn ingericht om organisch materiaal, ammonium en fosfaten uit het water te zuiveren, maar niet deze nieuwe afvalstoffen. Het gevolg is dat deze stoffen in het water blijven zitten, zodra dit na zuivering wordt geloosd op het oppervlaktewater. Dit water vormt de bron voor ons drinkwater, waardoor al die stoffen opnieuw bij ons  uit de kraan komen. De stoffen accumuleren, waardoor de concentraties steeds hoger worden.”

Een creditcard aan plastic

Stukjes plastic, hoe klein ook, in ons drinkwater. Dat klinkt als een foute boel. Helemaal als je bedenkt dat Australisch onderzoek enkele jaren geleden heeft aangetoond dat we ongeveer één creditcard aan plastic binnenkrijgen in een week. Dat kan niet gezond zijn.  Futselaar benadrukt echter dat het Nederlandse drinkwater nog volstrekt veilig is om te nuttigen. “Het gaat om lage concentraties. Maar als we er nu niets aan doen, dan hebben we over tien of twintig jaar wel een probleem. Dan worden de concentraties zo hoog dat het schadelijk wordt. Het is dus zaak om hierop nu voor te sorteren.”

NanoX

In het project NanoX, dat mede mogelijk gemaakt wordt door een financiële bijdrage uit het operationeel programma EFRO Oost-Nederland, wordt daarom onderzoek gedaan naar het direct hergebruik van afvalwater. Saxion is een van de partners in het project, waarin het samenwerkt met NX Filtration, Jotem Waterbehandeling, Van Remmen UV en Demcon Optiqua. Op het gebied van hergebruik van afvalwater zijn de betrokken partijen al behoorlijk ver. “In een eerder project gefinancierd vanuit het INTERREG-programma hebben we bewezen dat we met de inzet van nanofiltratie-membranen drinkbaar water kunnen maken uit afvalwater. Technisch en economisch gezien was dat een succes, maar uit de Life Cycle Assessment (LCA) bleek dat het niet toekomstgericht was, omdat er tijdens het proces teveel afvalstoffen werden gemaakt. In dit nieuwe project gaan we daarom een stap verder. Ook hier gebruiken we nanofiltratie, dat haalt de hoofdmoot aan schadelijke stoffen uit het afvalwater. Maar voor de laatste stap voegen we een behandeling met UV-licht toe. Dit concept heeft veel minder energie nodig en levert een beperktere en gemakkelijker te verwerken concentraat op, waardoor de kosten beperkt blijven. Het heeft daardoor een lage CO₂-footprint.”

Buitenlandse interesse

Het is een onderzoek met impact. Niet alleen vanuit Nederland, maar ook vanuit het buitenland is er veel interesse in de resultaten. De kwaliteit en beschikbaarheid van drinkwater zijn immers een wereldwijd item. “Daarom zouden we ook graag ergens in Nederland een demonstratie-installatie neerzetten, waarin we 50 tot 100 kubieke meter water per uur kunnen verwerken. We willen het proces zichtbaar maken, want in het buitenland willen ze zien dat deze werkwijze op grote schaal bewezen is.”

Rol Saxion

Het EFRO-project NanoX heeft een looptijd van drie jaar. De studenten en onderzoekers van Saxion zijn in het project onder andere verantwoordelijk voor de Life Cycle Assessment. “We onderzoeken de impact van deze nieuwe technologie. We kijken naar de kosten, maar ook naar wat het project oplevert op het gebied van circulariteit, de totale waardeketen. Om uit verschillende bronnen schoon drinkwater te krijgen heb je naast scheidingstechnieken ook bepaalde chemicaliën nodig. Verder produceert elk scheidingsproces bijproducten en afvalstromen die ook weer verwerkt moeten worden. Uiteindelijk komen de kosten voor deze hulpstoffen en aanvullende verwerkingsprocessen terug in de prijs die de consument betaalt. Het liefst maken we daarom gebruik van zo min mogelijk chemicaliën.”

Water Experiment Center Twente

“Naast de Life Cycle Assessment voeren we veel veldwerk uit met onze partners. We onderzoeken alle parameters die van invloed kunnen zijn op het proces. Binnen Saxion hebben we daar interne laboratoriumvoorzieningen voor waar we op kleine schaal onderzoeken doen, maar we maken ook gebruik van onze grootschalige onderzoeksfaciliteiten in het Water Experiment Center Twente in Glanerbrug. Daar kunnen we werkelijk afvalwater op een technische en economische schaal door onze testopstellingen halen. Ook krijgen we inzicht in welke hulpstoffen we allemaal nodig hebben om het succes van de technologie te bepalen. Water is zo’n multidisciplinair vakgebied; het is chemie, biologie, proces- en nanotechnologie in één. Dat maakt dit project ontzettend interessant.”

Toepassingen

Zoals Futselaar al aangaf, kunnen Saxion en haar partners met de huidige technologieën afvalwater al zo goed zuiveren, dat het technisch gezien drinkbaar is. “Het heeft alleen nog geen drinkwaterkwaliteit”, zegt Futselaar. “Het voldoet officieel niet aan de eisen die een drinkwaterbedrijf zoals bijvoorbeeld Vitens stelt. Zij willen dat water dat gebruikt wordt voor drinkwater een bodempassage gehad heeft, dus ook op een natuurlijke basis wordt gezuiverd en pompen het daarom al dan niet na kunstmatige infiltratie op uit de grond. Het gezuiverde afvalwater – zogenaamd effluent - wordt daarom nu geloosd op het oppervlaktewater, waardoor het ook weer door diffuse bronnen zoals landbouw en neerslag uit emissies vervuild kan worden, terwijl we het eigenlijk al prima voor andere doeleinden kunnen gebruiken.” 

Bezuinigen op drinkwater

Futselaar noemt de industrie en landbouw als voorbeeld. “Veel bedrijven in de industrie gebruiken drinkwater als proceswater. Daarop zou enorm bezuinigd kunnen worden door effluent, dat door het NanoX-concept gezuiverd is, te gebruiken als alternatief. Ook zou het gebruikt kunnen worden als irrigatiewater in de landbouw. Het water is immers vrij van bacteriën, virussen en microverontreinigingen, maar alle mineralen die nodig zijn voor landbouw zitten er nog in. We kunnen het water dus direct opnieuw gebruiken, in plaats van via het oppervlaktewater terug te geven aan de natuur.”

De waterketen sluiten

De volgende stap moet echter zijn om gezuiverd afvalwater daadwerkelijk als drinkwater te gaan gebruiken. Het zou de waterketen sluiten en een oplossing zijn voor het drinkwatertekort door het lage grondwaterpeil in de droge zomers. “Vers drinkwater uit Twents afvalwater zou maatschappelijk gezien een grote stap vooruit zijn”, stelt Futselaar. “Zowel Twente als de Achterhoek liggen op zandgronden. Dat zijn probleemgebieden als het om drinkwater gaat. Er moeten daarom nieuwe bronnen aan worden geboord. Dat het mogelijk is om van afvalwater direct drinkwater te maken, hebben we technisch gezien in elk geval al bewezen.”