'Je kunt maar beter de hele varkenshouderij verplaatsen'; Bioreactor moet waterzuivering bij mestfabriek Promest verbeteren

Onlangs proefde koningin Beatrix voor de NOS-camera's een glaasje afvalwater van mestfabriek Promest in Helmond en voor zover bekend is ze daar niet ziek van geworden.

Toch valt er aan de waterzuivering van de Brabantse proeffabriek voor centrale mestverwerking nog het een en ander te verbeteren. Wageningse procestechnologen hebben daarvoor een bioreactor ontwikkeld, die eind dit jaar bij Promest moet gaan proefdraaien. Het is een alternatief voor de huidige, energievretende aerobe waterzuivering, die een forse kostenpost vormt in het toch al peperdure procede. Het kost zo'n 40 gulden om een ton natte drijfmest te verwerken en dat levert dan een eindprodukt in de vorm van gedroogde mestkorrels waarvan de waarde geschat wordt op 4 tot hooguit 15 gulden. In de proeffabriek worden alle stikstofverbindingen uit de mest in eerste instantie door bacterien omgezet in ammoniak. Dit ammoniakhoudende afvalwater is nog niet geschikt om zonder meer te lozen. Het draagt namelijk bij aan de vermesting van het oppervlaktewater en bovendien zijn stoffen als ammoniak en waterstofsulfide (HS) al in kleine hoeveelheden giftig voor vissen. Technieken om stikstofhoudend afvalwater na te zuiveren staan dan ook sterk in de belangstelling, niet alleen bij Promest, maar ook elders.

In de mestfabriek gaat het voorgezuiverde, sterk ammoniakhoudende afvalwater naar een grote, open, betonnen beluchtingsbak. Daar zetten speciale nitrificerende bacterien ammoniak (NH) om in nitriet (NO-) en vervolgens in nitraat (NO-). In een gewone waterzuiveringsinstallatie kunnen andere, denitrificerende bacterien daaruit vervolgens onder zuurstofloze omstandigheden gewone moleculaire stikstof maken, zoals die in de lucht om ons heen alom aanwezig is. Maar bij de centrale mestverwerking is dat laatste niet de bedoeling. Men wil ammoniak en nitraat niet in rook zien opgaan, omdat het waardevolle meststoffen zijn, die in het eindprodukt, de gedroogde korrels, terecht moeten komen. Daarom wordt het nitraathoudende water uit de beluchtingsbak bij Promest ingedampt in een droger, waarbij nitraat als zout achterblijft. Dat levert dan een glashelder glaasje afvalwater op, maar het indampen kost veel energie, zo'n 20 kWh per kubieke meter mest. Ook de geforceerde beluchting, die de bacterien in de bak van voldoende zuurstof moet voorzien, vergt veel energie. 'Nitrificerende bacterien zijn lastig om mee te werken. Ze groeien langzaam en zijn kwetsbaar', zegt bioprocestechnoloog prof. dr. Hans Tramper van de Landbouwuniversiteit. 'Vooral in de winter, als het koud is, valt het niet mee om een normale actief-slib installatie voor waterzuivering op gang te houden.'

Nitrificerende bacterien hebben 15 tot 25 uur nodig om zichzelf te delen en zijn daarmee veel tragere groeiers dan de andere bacterien die in de waterzuivering voor de eerste stap, de afbraak van organische stof zorgen en een delingstijd hebben van maar 20 tot 30 minuten. Dat is een ongelijke race. Bij de vakgroep van Tramper worden bioreactoren ontwikkeld voor diverse doeleinden, van waterzuivering tot weefselkweek. Komend najaar gaat hiervoor aan de Landbouwuniversiteit een nieuwe studierichting, bioprocestechnologie, van start. Ook voor het zuiveren van het ammoniakhoudend afvalwater van Promest is een reactor gebouwd. Daarin zitten de nitrificerende bacterien comfortabel ingebed in een gel. Zo stromen ze niet met het afvalwater weg, maar blijven aan het werk.

In de reactor is niet langer de groei van de bacterien de beperkende factor, maar het aanbod van zuurstof. Bovendien blijken ze schommelingen in het stikstofaanbod nu veel beter op te vangen. Zo kan men het zuiveringsproces beter in de hand houden. Dan kunnen de vloeistofverblijftijd en daarmee ook de omvang van de installatie met een factor vijf omlaag. In Wageningen bubbelt nu een proefreactor van 165 liter, in Helmond hoopt men eind dit jaar een grotere opstelling van zo'n duizend liter in gebruik te nemen. Als gelmateriaal komen polysacchariden in aanmerking zoals agar, carrageen, en alginaat, gewonnen uit zeewier. Deze stoffen zijn in de levensmiddelenindustrie in gebruik als verdikkingsmiddelen, bij voorbeeld in jam. Voor gebruik in een bioreactor vormt men de gel tot kleine bolletjes (diameter ongeveer 3 millimeter), waarin de bacterien leven. Het ammoniakhoudende afvalwater stroomt daarlangs.

Zuurstof ontvangt de reactor van lucht die onderin wordt ingeblazen en als een bubbelstroom opstijgt (air lift). Eventueel kan hiervoor de met ammoniak verontreinigde lucht van de drogers gebruikt worden, zodat die lucht meteen gezuiverd wordt. Mechanisch roeren is niet nodig. De temperatuur wordt op 30 graden gehouden.

In hoeverre leidt dit alles tot kostenbesparing? 'Dat hangt er vanaf, hoe lang men met de gelbolletjes toekan', zegt Tramper. 'Door de voortdurende stroming slijten de bolletjes, het vervangen is een kwestie van maanden. Het break-even point, waarbij een bioreactor even duur uitpakt als een grote open beluchtingsbak ligt bij ongeveer drie maanden. Het zou mooi zijn als die bolletjes een maand of zes meegaan.' Het gel-materiaal kost 20 gulden per kilo en wordt gebruikt in een oplossing van 3 procent. Met 20 kilo (ter waarde van 400 gulden) kan men een bioreactor van drie kubieke meter draaiende houden. Gesteld dat het materiaal drie maanden meegaat, dan komt men op een gulden per kubieke meter behandelde mest. Onderzocht wordt nu, hoe men het slijtageproces het beste kan opvangen, hoe groot men de deeltjes moet maken, hoe men het proces moet opstarten enzovoorts. Men werkt nu twee jaar met Promest samen.

Blijft over de vraag of deze ontwikkelingen de kansen van de centrale mestverwerking doen stijgen. Zoals gezegd, het kost 40 gulden om een ton natte drijfmest te verwerken. Volgens Promest levert dat 15 gulden aan gedroogde mestkorrels op. Maar volgens een woordvoerder van de Vereniging van Kunstmest Producenten in Den Haag is die schatting veel te optimistisch. 'Oke, die boer in Frankrijk betaalt daar misschien 15 gulden voor, op het moment dat je het bij hem thuis op de stoep aflevert', zegt de woordvoerder. 'Maar wat kost dat wel niet aan transport en distributie? Het mineralengehalte in kunstmest is driemaal zo hoog als dat in de korrels van Promest. De transportkosten voor Promest zijn dus naar verhouding driemaal zo hoog! Als je die korrels naar het buitenland wilt exporteren en dat is toch de bedoeling hou je als fabrikant van die 15 gulden nagenoeg niets over. Het Centraal Planbureau heeft vorig jaar al uitgerekend dat je dan maar beter die hele varkenshouderij met mest en al naar Frankrijk kunt verplaatsen.'