Waterbesparend schuim zet tuinbouw op zijn kop

De Nederlandse glastuinbouw schakelt binnenkort mogelijk over van steenwol op het nieuwe substraat Fytocell dat goedkoper en milieuvriendelijker is. Dit waterabsorberende schuim maakt substraatteelt mogelijk in warme streken waar energie en arbeid veel goedkoper zijn. Ook het onderhoud van een golfbaan in Dubai kan goedkoper met schuim. Maar de nieuwe teelt kan er ook toe leiden dat een deel van de glastuinbouw uit Nederland verdwijnt.

Vlakbij de stad Dubai in de Verenigde Arabische Emiraten heeft sjeik Mohammed bin Rashid al Maktoum midden in de woestijn een golfbaan laten aanleggen. Om die mooi groen en bespeelbaar te houden wordt er per dag 3.000 kubieke meter water versproeid. Een kuub zoet water kost hier 21 gulden, want het is ontzilt zeewater. Per dag moet de sjeik voor zijn golfbaan dus 63.000 gulden aan water uitgeven, per jaar zo'n 23 miljoen. Ruim driekwart van het water zakt weg in het woestijnzand voordat het gras het heeft kunnen opnemen en gaat dus verloren.

Verder landinwaarts, in Saoedi-Arabië, liggen, eveneens in de woestijn, grote tuinbouw- en graanbedrijven. Zij pompen hun irrigatiewater op uit poreuze lagen op 800 tot 1000 meter diepte. Duizenden jaren geleden, toen het klimaat hier veel vochtiger was, zijn die met water gevuld. Enorme regeninstallaties op wielen verspreiden het water over de velden. Een arm van vele honderden meters lengte waarop sproeiers bevestigd zijn, draait rondjes om zijn eigen as en beregent tientallen hectares. Zo ontstaan de karakteristieke cirkelvormige velden die vanuit vliegtuigen en zelfs op satellietbeelden goed te zien zijn. De Saoedi's kunnen zo in hun eigen behoefte aan graan voorzien en soms zelfs graan exporteren. Wel tegen een kostprijs die een veelvoud bedraagt van de wereldmarktprijs.

Hein Verheijen, uitvinder en producent van allerlei soorten schuim, schudt misprijzend het hoofd bij het aanhalen van deze voorbeelden van waterverkwisting: “De Saoedi's zuigen waterlagen van duizenden jaren oud leeg. De ene na de andere put valt uit. Ze consumeren hun eigen toekomst.” Watertekorten worden volgens hem de komende decennia een belangrijk probleem en niet alleen in het Midden-Oosten.

Met zijn waterabsorberende schuimen denkt hij een bijdrage te kunnen leveren aan de oplossing van dat probleem. “Een golfbaan in de woestijn vind ik belachelijk. Het is te gek voor woorden dat je zoveel kostbaar water gebruikt om een balletje te kunnen meppen. Maar als je onder die golfbaan een laag schuim zou leggen, zou dat een waterbesparing opleveren van 80 procent. Het schuim houdt het water vast en voorkomt dat het wegzakt.”

Zijn bedrijfje, Verheijen Resins BV, ligt achteraf op het rommelige industrieterreintje van Beneden-Leeuwen (Gelderland). Er werken zes mensen. In de loods staan metershoge reactorvaten te pruttelen. Wekelijks kan daarin 50 ton kunsthars aangemaakt worden en binnenkort, na uitbreiding, 100 ton. Buiten staat een vrachtauto vol apparatuur die stad en land afrijdt om de kunstharsen ter plekke op te schuimen. In een andere loods staan grote vierkante blokken wit schuim. Er hangt een penetrante geur die op mijn slijmvliezen slaat en de ogen prikkelt. “Niet in je ogen wrijven”, zegt Verheijen en schuift de grote deuren meteen wagenwijd open. “Het is maandagmorgen, de deuren zijn het hele weekend dicht geweest. Daarom stinkt het naar formaline.” Dit gas ontstaat door oxydatie van methylalcohol. Het komt vrij uit de blokken schuim die staan uit te dampen voordat ze tot broodjes gezaagd worden voor gebruik als substraat in de glastuinbouw. Verheijen maakt allerlei schuimen. Sommige absorberen water, olie of oplosmiddelen, andere stoten deze stoffen juist af. Hij kan harde schuimen maken met een hoge drukvastheid en zachte met een grote elasticiteit. Of schuimen die na 5 of pas na 150 jaar uiteenvallen. Ondanks de uiteenlopende eigenschappen worden ze gemaakt van precies dezelfde grondstoffen: ureum (stikstof) en ethanol (alcohol). Daarmee bouwt Verheijen een aminoplast kunsthars dat vervolgens wordt opgeschuimd. Van veertien liter kunsthars kan hij één kubieke meter schuim maken. De zeer uiteenlopende eigenschappen zijn een kwestie van apparatuur instellen.

Hoe hij die kunstharsen maakt en opschuimt, wil Verheijen niet verklappen. Hij wil de bereidingswijze zelfs zo geheim houden dat hij zijn vinding niet eens gepatenteerd heeft. Bij het aanvragen van een patent moet je de receptuur immers bekend maken. Als het patent verlopen is, kunnen anderen het schuim gaan namaken. Daarom heeft Verheijen alleen patenten op toepassingen.Hij wil wel kwijt dat zijn receptuur bestaat uit een geheim temperatuur- en PH-verloop en het gebruik van een vijftal stoffen als katalysator en dat de kunsthars wordt opgeschuimd door een polymere kettingreactie op te roepen. Verheijen: “Miljoenen cellen naaien zich dan in alle richtingen aan elkaar. Via een chemisch proces maken we molecuulvernettingen met hele lange crosslinkkoppelingen. Daardoor krijgen we een schuim dat bijna niets weegt en toch heel sterk is. In die crosslinkkoppelingen zijn we uniek. AKZO maakt ook wel aminoplaste kunstharsen, maar heeft niet de kennis om er een schuim van te maken dat binnen 30 seconden blijft staan.”

Er zitten een aantal grote voordelen aan de schuimen van Verheijen. De grondstoffen ureum en ethanol zijn basisprodukten van de chemie, goedkoop en over de hele wereld gemakkelijk te krijgen. De kunstharsen kunnen overal en op kleine schaal geproduceerd worden. Een nog groter voordeel is dat ze, in tegenstelling tot andere schuimen, ter plaatse opgeschuimd kunnen worden. Dat bespaart transportkosten die bij de volumineuze schuimen hoog kunnen oplopen. Tenslotte worden ze, anders dan schuimen als polyurethaan en polystyreen, niet gemaakt op basis milieubelastende aardolieprodukten en oplosmiddelen. Ze vallen uiteindelijk uiteen tot stikstof. Als ze achterblijven in landbouwgronden fungeren ze altijd nog als kunstmest.

Verheijen is bij toeval in de kunstharsen en schuimen terecht gekomen. Van huis uit is hij landmeetkundige. Toen het kadaster waar hij werkte, ging automatiseren, zag hij daar geen toekomst meer en begon hij een groothandel in chemicaliën. 'Mengen en roeren' had hem altijd al gefascineerd, maar een universitaire studie scheikunde was er niet van gekomen omdat hij dat vak op de middelbare school niet in zijn examenpakket had kunnen opnemen. In 1984 begon hij met zijn zakenrelatie A. Schut een bedrijf in polymere materialen. Verheijen: “We dachten dat de milieuproblematiek goudhandel zou worden en dat er een grote vraag zou ontstaan naar nieuwe technieken voor bodemsanering omdat afgraven en doorgloeien veel te duur werden. Wij zochten daarom een schuim dat olie en oplosmiddelen absorbeert. De eerste jaren deden we zo'n 25 proeven per dag. In 1985 vonden we een waterabsorberend schuim, maar dat hebben we toen als niet-interessant op de plank gelegd. In 1986 vonden we eindelijk een olieabsorberend schuim.” Met dit schuim dat CAF (Chemical Absorbing Foam) genoemd werd, gingen Verheijen en Schut, die in 1987 plotseling overleed, de markt op, maar ze konden er 'geen droog brood mee verdienen'. Verheijen: “Men wist precies waar de verontreinigde plekken zaten, maar er werd weinig gesaneerd.” Om 'volume weg te zetten en toch nog wat te verdienen' ging hij oude olietanks die onder de grond lagen weg te roesten, met olieabsorberend schuim vullen om te voorkomen dat er olie zou weglekken naar het grondwater. Maar toen de overheid verordonneerde dat die tanks opgeruimd moesten worden, verdween ook die markt.

Met zijn waterafstotende schuim Bacel RG 30 had hij meer geluk. “Toen er bij een boring onder het Noordhollands Kanaal door een lek ontstond, hebben we alles eromheen met waterafstotend schuim geïnjecteerd. Ons schuim bleek een prachtige afdichting te zijn.” Sinsdien stopt Verheijen met zijn schuim lekken in rioleringen en waterleidingen.

Per ongeluk ontdekte hij nog een andere toepassing. “Toen we onder een weg aan het injecteren waren, kwam er opeens een enorme bult in het asfalt. Het schuim had het wegdek omhoog gedrukt. Met een wals hebben we alles naar beneden gedrukt toen het nog zacht was. We ontdekten toen dat ons schuim een enorm liftend vermogen heeft. We gebruiken het nu om 'zakkers' in wegen te liften en het verzakken van rioleringen in veengebieden te voorkomen. Met omgekeerde-doos-constructies brengen we ook - lasergestuurd - zware betonconstructies op hun plaats, bijvoorbeeld in kassen.”

Verheijen en het Rotterdamse bergingsbedrijf Smit Tak hebben daarop geprobeerd volledig waterafstotend schuim te gebruiken bij het lichten van scheepswrakken. Verheijen: “We hebben containers die op 40 meter diepte lagen, met schuim gevuld. Dat bleek zo'n groot liftend vermogen te hebben dat de containers als raketten omhoog schoten; ze sprongen bijna uit het water. Voor het lichten van gezonken schepen is dat echter een ramp, want dat moet zeer gecontroleerd gebeuren. We zijn ermee gestopt omdat we verder onderzoek niet konden betalen en niet afhankelijk wilden zijn van één klant.”

Het waterabsorberende schuim Bacel, dat hij aanvankelijk als commercieel niet interessant terzijde had geschoven, heeft hij het eerste toegepast bij de aanleg van daktuinen. Het schuim weegt weinig en kan veel water en lucht vasthouden: water tot 80 procent van het volume, lucht tot 98,5 procent. Daardoor ontstaan er goede groeicondities voor planten. Verheijen bedekt de daken eerst met antiworteldoek om te voorkomen dat plantenwortels in de dakconstructie doordringen. Daarop legt hij drainageplaten die het overtollige regenwater afvoeren. Daaroverheen spuit hij een laag Bacel. Een hovenier dekt het geheel af met een laag aarde en een vegetatiedek van gras, bloemen, heesters of zelfs bomen. In Nederland, België en Duitsland heeft Verheijen zo al ruim anderhalf miljoen vierkante meter daktuin aangelegd, meestal op parkeergarages en kantoorgebouwen.

Toen het schuim zo'n goed substraat voor daktuinen bleek te zijn, kreeg Verheijen de vraag of er ook tomaten op geteeld konden worden. Voor de Nederlandse glastuinbouw heeft hij een schuim ontwikkeld dat binnenkort onder de naam Fytocell op de markt komt en een geduchte concurrent van steenwol kan gaan worden. In Nederland wordt op ruim 4.500 hectare glastuinbouw substraatteelt ofwel soilless culture toegepast. Dat is meer dan in de rest van de wereld bij elkaar. Ongeveer 90 procent van het gebruikte substraat is steenwol, waarvan Rockwool de belangrijkste fabrikant is. Verheijen: “Omdat steenwol verreweg het belangrijkste substraat is en de transportkosten erg hoog zijn, is soilless culture alleen mogelijk in de buurt van steenwolfabrieken die niet alleen waterafstotend isolatiemateriaal produceren, maar ook waterabsorberend steenwol. Omdat we in Nederland in die omstandigheden verkeren, zijn we internationaal koploper in soilless culture.”Het grote voordeel van Verheijens substraat is dat het overal ter wereld ter plekke gemaakt kan worden. Daardoor wordt soilless culture ook in het buitenland mogelijk. Verheijen: “Onze toekomstige markt ligt in het buitenland. Daar hebben we geen concurrenten. Voor producenten als Rockwool loont het niet om daar grote volumes steenwol heen te brengen of steenwolfabrieken neer te zetten. Maar voor de verovering van buitenlandse markten moeten we ons eerst onderwerpen aan de discipline van de Nederlandse markt. Nederland is immers hét kenniscentrum inzake soilless culture. Je moet in het buitenland kunnen zeggen dat we dit substraat ook in Nederland gebruiken.”

Verheijen denkt de Nederlandse glastuinder er dit jaar toe te kunnen verleiden over te schakelen van steenwol op Fytocell. In november als de kassen voorzien worden van nieuw substraat zou dat moeten gebeuren. Nederlandse glastuinders moeten het hebben van kleine marges. Een produktieverhoging van een paar kilo per vierkante meter bovenop de huidige 55 kilo en een goedkoper substraat kunnen doorslaggevend zijn. Daarom heeft Verheijen het onderzoeksbureau ETKO (Exploitatie van Tuinbouwkundige Kennis en Onderzoek) in Zaltbommel onderzoek laten doen naar de teeltechnische aspecten van telen op Fytocell. Daarbij zijn twaalf gewassen onderzocht. Verheijen: “We hebben de teelt op ons substraat op dezelfde manier aangestuurd als op steenwol. De opbrengsten zijn gelijk. We verwachten dat de opbrengsten hoger worden als we een aansturing ontwikkelen die rekening houdt met de specifieke kenmerken van ons substraat. Dan zouden we bijvoorbeeld meer kunnen profiteren van het grote wateropvoerend vermogen van Fytocell. Steenwol is bij een dikte van 7,5 centimeter aan de onderkant kletsnat en bovenop kurkdroog, Fytocell niet. Vocht en voedingsstoffen zijn daar veel beter verdeeld. Dat kan opbrengsten verhogen.”Een voordeel is in ieder geval de lagere prijs. Voor een hectare heeft een tuinder 150 m3 substraat nodig. Steenwol kost 250 tot 280 gulden per kuub (37.500 tot 42.000 gulden per hectare), Fytocell gaat 145 gulden per kuub kosten (21.750 gulden per hectare). Bovendien denkt Verheijen erover om gebruikt substraat van tuinders terug te kopen voor hergebruik. Verheijen: “Het polymeer heeft nog een economische restwaarde van een paar gulden per kuub. Je kunt het verpoederen en er tafelbladen, toiletbrillen, stopcontacten of tuinmeubelen van maken.” Einddoel van Verheijen is niet de Nederlandse maar de buitenlandse markt: “In landen met weinig water, veel licht en warmte, en lage lonen kunnen we wonderen verrichten met ons substraat. De opbrengsten kunnen verdubbeld worden en de kwaliteit verbeterd. We zijn nu bezig in Marokko. We verwachten dat de produktie stijgt van 18 naar 35 kilo tomaten per vierkante meter. Nu is daarvan 10 kilo van exportkwaliteit, straks 30 kilo. Voor Marokko betekent dat veel extra deviezen, nu de exportmogelijkheden naar Europa (in ruil voor visserijrechten) verruimd zijn.” De Hollandse tomatenteler zal daar niet blij mee zijn, maar volgens Verheijen moet deze toch al omzien naar gewassen met een hogere toegevoegde waarde. Voor tomaten en komkommers worden de lonen hier te hoog en grond en energie te duur. Fytocell biedt volgens Verheijen Nederlandse glastuinders mogelijkheden om in landen als Marokko met substraatteelt te beginnen. Zij beschikken over de kennis en het vakmanschap, Marokko biedt hen goedkope grond en arbeidskrachten plus gratis energie. Er zijn al enkele Nederlandse tuinders die deze stap gezet hebben. Behalve hogere opbrengsten betekent overschakeling op substraatteelt ook besparing van veel water. Door de explosieve uitbreiding van de tuinbouw wordt water in Marokko steeds schaarser. Enkele jaren geleden hoefde men nog maar putten van 20 tot 30 meter diepte te slaan, nu vindt men vaak pas goed water op 200 tot 300 meter diepte. Veel irrigatiewater gaat nu verloren omdat het wegzakt in de bodem voordat de gewassen het kunnen opnemen. Substraat kan het water vasthouden totdat de gewassen het nodig hebben. Verheijen: “Zo kun je het maximale rendement uit schaars water halen. Water wordt te kostbaar om het zomaar te laten verdampen of in de bodem weg te laten zakken.”

Doordat het schuim gemaakt wordt van goedkope grondstoffen en ter plaatse gemaakt kan worden, zijn ook toepassingen met een laag rendement per hectare mogelijk. Verheijen ziet daarnaast mogelijkheden in het terugwinnen van land dat ten prooi is gevallen aan erosie, verwoestijning en verzilting. Herbebossingsprojecten in droge gebieden kennen een enorme uitval. Experimenten waarbij jonge boompjes verankerd werden in Bacel leverden goede resultaten op. Het beschikbare regen- en irrigatiewater werd optimaal benut. Plekken die voorzien waren van een laag schuim van slechts 3 tot 4 centimeter en bevloeid waren met 6,5 liter water per vierkante meter, bleken na twintig dagen en temperaturen tot 45 graden Celsius nog 2,6 liter water te bevatten. Na 18 maanden bleek slechts 5 procent van de aangeplante bomen gestorven te zijn, tegen 50 procent in het belendende perceel zonder schuim. De bomen bleken een uitgebreid, gezond wortelstelsel ontwikkeld te hebben. Als de bomen eenmaal aangeslagen zijn, komt de humusvorming weer op gang. Op de lange termijn kan humus de functie van het schuim overnemen en zorgen voor een goede lucht- en waterhuishouding. Ook in gebieden die door bodemverzilting ongeschikt geworden waren voor landbouw, bleek soilless culture mogelijk te zijn. Geërodeerde en gedegradeerde bodems kunnen met schuim weer hersteld worden.

De belangstelling vanuit het buitenland groeit. De Japanners willen het gaan gebruiken in landaanwinningsprojecten en bij het groen houden van de taluds van snelwegen die in de bergen zijn uitgehakt. Ook zien ze mogelijkheden voor toepassing in de intensieve, kleinschalige landbouw in berggebieden. Sinds door de liberalisering van de wereldhandel het importverbod op rijst is opgeheven, dreigen veel kleine boeren brodeloos te worden en weg te trekken. Door vergroting van de toegevoegde waarde op hun plotjes zou de Japanse boerenstand gered kunnen worden. Ook de Israëli's, experts bij uitstek om een maximaal rendement te halen uit minimale hoeveelheden water, zien veel toepassingsmogelijkheden. Verheijen streeft naar een net van dealers die in licentie kunstharsen en schuimen gaan produceren. In de Verenigde Arabische Emiraten heeft hij er inmiddels een gevonden. Die heeft van de emir de opdracht gekregen heeft om de tuin van één van diens zes paleizen op schuim aan te leggen. Verheijen: “Als dat een succes wordt, verwacht ik meer opdrachten. Dat is aardig wegens de voorbeeldwerking en de publiciteit, maar uiteindelijk gaat het me om toepassing in de gewone land- en tuinbouw.”