Fosfaat wordt steeds schaarser. Zo wint Nederland het terug

Op de rioolwaterzuivering Amsterdam-West beklimt Alex Veltman een ladder, opent een luik boven in een blauwe container en duwt zijn schep naar binnen. Hij haalt een grijze massa tevoorschijn die doet denken aan oude sneeuw: witte kristallen gemengd met zwart vuil. „Dit is struviet”, zegt Veltman trots en wijst op de kristallen. „Deze mooie korrels maken we van de poep en plas van de Amsterdammers.”

Struviet is een mineraalverbinding van fosfaat, magnesium en ammonium. Het kan worden gewonnen uit slib dat overblijft na rioolwaterzuivering door er magnesiumzouten aan toe te voegen. De struvietkristallen slaan dan neer. Als dat ongecontroleerd gebeurt, in leidingen bijvoorbeeld, kunnen er verstoppingen ontstaan. Maar als je dat proces gecontroleerd uitvoert, blijven struvietkristallen over als bruikbare, fosfaatrijke meststof.

Het overheidsbedrijf Waternet (dat zich bezighoudt met drinkwatervoorziening, riolering en waterbeheer in en rond Amsterdam) wint de stof uit het afvalwater. Alex Veltman, senior onderzoeker bij Waternet, heeft de terugwinningsinstallatie met de naam Fos Vaatje laten bouwen. Ze vult elke anderhalve week een container met tien ton struvietkorrels – meer dan 34 kilo per uur, 300 ton per jaar.

Uraan en zware metalen

Fosfaat wordt steeds schaarser. Elk jaar wordt wereldwijd ongeveer 40 miljoen ton fosfaat uit fosfaatmijnen gewonnen, waarvan 80 procent verwerkt wordt in kunstmest. De grootste vindplaatsen bevinden zich in de door Marokko bezette Westelijke Sahara, China en de Verenigde Staten. Wetenschappers schatten dat de fosfaatvoorraden nog voor een paar honderd jaar voldoende zijn. Het wordt echter steeds duurder om fosfaaterts van goede kwaliteit te winnen, ze bevatten steeds meer uraan en zware metalen. De Europese Unie is afhankelijk van importen en nam fosfaat in 2014 op in haar lijst van twintig kritieke grondstoffen.

Met het terugwinnen van fosfaat in de vorm van struviet slaat Waternet drie vliegen in één klap, legt Veltman uit. Nummer één – de reden waarom het hele project is gestart: minder kosten voor onderhoud van de rioolzuiveringsinstallatie. „Tevoren hadden we verschrikkelijke problemen, het struviet zat in de leidingen en alles liep vast”, vertelt Veltman. Opgelost fosfaat vormt tijdens de vergisting in de rioolwaterzuivering kristallen met andere stoffen in het water, net zoals zich kalk vormt uit een teveel aan calcium in waterketels en wasmachines.

Twee: er komt nu minder fosfaat in het milieu terecht. Te veel fosfaat in het oppervlaktewater leidt tot algenbloei en zuurstoftekort. En drie: Waternet wint containers vol met een waardevolle grondstof. Het bedrijf verkoopt het struviet aan ICL, een kunstmestfabrikant in Amsterdam. Na het wassen kan ICL uit de massa kunstmest maken.

Het is een nicheproduct

Je kan struviet ook direct als meststof gebruiken, voegt Veltman eraan toe, maar het werkt langzamer dan gewone kunstmest. Struviet is magnesiumammoniumfosfaat; het bevat minder stikstof dan kunstmest en bovendien ontbreekt kalium, een stof die planten ook nodig hebben. „Het is dus nog een nicheproduct. Maar met mijn planten thuis werkt het prima”, zegt Veltman en lacht.

„Vergeleken met een fosfaatmijn in de Sahara is onze terugwinning kleine schaal”, zegt Veltman. Maar als alle waterschappen het doen, kunnen we veel recyclen.” Eind 2016 produceerden zeven rioolzuiveringen van zes waterschappen in Nederland struviet, in totaal zo’n 3.400 ton per jaar. Dat is een equivalent van 429 ton fosfor per jaar – fosfaat is een fosforverbinding.

De stichting STOWA, het kenniscentrum van de regionale waterbeheerders, schat dat Nederland uit afvalwater en slib samen elk jaar zo’n 5.500 ton fosfor kan halen – ongeveer de hoeveelheid die Nederland nu in de vorm van kunstmest importeert. Maar die import daalt. Volgens het Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS) daalde het gebruik van fosfor in de vorm van kunstmest in de Nederlandse landbouw tussen 1990 en 2015 met 88 procent.

Veevoer uit Brazilië

„In Nederland is de bodem al erg verzadigd met fosfaat, dus veel heb je niet nodig”, legt José Mogollón uit, onderzoeker voor milieumodellering aan de universiteit Leiden. „Wat je nodig hebt om aan te vullen komt uit dierlijke mest.” Nederland produceert volgens het CBS elk jaar zo’n 80 miljoen ton dierlijke mest. Dus je zou kunnen zeggen dat Nederland toch geen behoefte heeft om fosfor te recyclen? Toch wel, zegt José Mogollón. „De vraag is waar de fosfor in mest vandaan komt. Niet uit Nederland. Veevoer wordt meestal geïmporteerd, bijvoorbeeld uit Brazilië.” Fosfaat wordt bijvoorbeeld in een mijn in Marokko gedolven, naar Brazilië gebracht en daar in de vorm van kunstmest gebruikt om soja te verbouwen. De soja komt naar Nederland om vee te voeren, en de fosfor belandt met de ontlasting van vee in de mest en ten slotte in de bodem, in rivieren of de zee. Uiteraard blijft de totale hoeveelheid fosfor op aarde gelijk, maar het verspreidt zich diffuus over de wereld.

„Het terugwinnen van fosfaat uit ons afval sluit de fosfor-kringloop”, zegt Mogollón. „Zo daalt ook de druk om fosfaat uit mijnen te delven. Bovendien komt er minder fosfaat in het milieu terecht.”

Internationaal samenwerken

Er bestaat nog een voordeel, zegt Peter Leinweber, professor voor bodemwetenschap aan de Duitse universiteit Rostock die meewerkt in een onderzoeksconsortium over fosfor. „Teruggewonnen fosfaat is schoner dan fosfaaterts uit mijnen. Het bevat geen uraan of zware metalen zoals cadmium – erts uit mijnen wel.”

Voor een echte circulaire fosforeconomie is dus internationale samenwerking nodig. „Omdat Nederland een overschot aan dierlijke mest en fosfaat heeft, is het moeilijk om in Nederland een markt te vinden voor meststoffen zoals struviet”, zegt Sander de Vries, agronoom en eigenaar van het adviesbureau Kind of Green Consulting. „Tegelijkertijd is er in bijvoorbeeld Afrika een groot tekort aan fosfaatmeststoffen.” In een Wagenings onderzoek uit 2016 berekenden De Vries en zijn collega’s dat een struviettransport van Nederland naar Afrika op papier gunstig uitpakt. „Het kost minder energie en produceert minder broeikasgassen dan het kost om fosfaat uit een fosfaatmijn te halen”, legt hij uit. In de praktijk moet je natuurlijk eerst een heel systeem optuigen zodat kleine boeren in Afrikaanse landen van het struviet kunnen profiteren. Voorlopig is het alleen een idee – „maar ik wil dat idee naar voren schuiven”, zegt De Vries.

Veltmans installatie kan maar 20 procent van het fosfaat dat in het afvalwater zit in de vorm van struviet terugwinnen. Dat is genoeg om verstoppingen te voorkomen, maar 80 procent komt dus alsnog in de slibverbranding terecht. „Fosfaat is een mineraal, daarom blijft het in de as zitten”, zegt Ruud Schemen, senior adviseur afvalwaterketen bij Waterschap De Dommel. „We zijn al heel lang aan het kijken wat we ermee kunnen doen.” Als zuiveringsslib in een installatie wordt verbrandt die alleen slib verwerkt, ontstaat een fosfaatrijke grondstof.

Donkerbruine massa

In het EU-project Phos4you (‘phosphorus made in Europe’) onderzoeken zeven Europese landen (Duitsland, Nederland, België, Frankrijk, Zwitserland, Schotland en Ierland) wat de beste manier is om fosfor in rioolwaterzuiveringen te recyclen. In Duitsland zijn grote rioolwaterzuiveringen vanaf 2023 wettelijk verplicht om fosfaat uit slib terug te winnen. „We doen er al onderzoek naar sinds 2003, maar we schoten nooit op. De wet heeft een nieuwe druk gecreëerd”, vertelt Levent Pamuk, ingenieur bij Emschergenossenschaft in Noordrijn-Westfalen, het grootste Duitse waterschap. Hij demonstreert een proefinstallatie van de rioolwaterzuivering in Dinslaken. Het vochtige zuiveringsslib komt over een transportband en via een luchtsluis in een circa vijf meter lange zilverkleurige roterende oven terecht. Hier wordt het slib met heet rookgas gedroogd en geoxideerd. Het product verlaat uiteindelijk de oven via een koelinstallatie en valt als donkerbruine massa, die op potgrond lijkt, rechtstreeks in grote witte zakken om verpakt en vervoerd te worden. „De as kan na het fijnmalen direct als meststof worden gebruikt”, zegt Frank Zepke, die het proces – EuPhoRe genaamd – heeft ontwikkeld.

In Nederland doen afvalbedrijf HVC in Dordrecht en slibverwerking Noord-Brabant in Moerdijk samen met STOWA onderzoek naar de verwerking van as bij het fosfaatverwerkende bedrijf Ecophos in Duinkerken, Frankrijk. Tot nu toe wordt de as in Nederland alleen afgezet in de weg- en waterbouw.

Een beetje teleurstellend

Ook uit dierlijke mest kun je fosfaat winnen. Daaraan werkt momenteel het bedrijf Groene Mineralen Centrale in een biovergistingsinstallatie in Beltrum, vlak bij Enschede. Ze willen mest fractioneren in stikstof-, fosfaat- en kaliummeststoffen en water. Hun proefinstallatie opende in september en zal 100.000 kuub mest per jaar kunnen verwerken.

Maar als je kijkt hoeveel fosfor in totaal je echt kan recyclen in Nederland, stelt dat een beetje teleur. Onderzoekers aan de Wageningse universiteit berekenden in 2015 dat Nederland 110 miljoen kilogram fosfor per jaar importeert, met name in veevoer en voeding, en maar 69 miljoen exporteert, in de vorm van vlees en gewassen. Er blijft dus zo’n 41 miljoen kilogram per jaar achter – het meeste daarvan gaat verloren via voedselafval zoals in runderbotten of het wordt gebonden in de bodem; 6,6 miljoen komt in het oppervlaktewater terecht. „Je zal altijd wel wat fosfaat verliezen, maar omdat de voorraden beperkt zijn moeten we toch proberen om zo veel mogelijk te recyclen”, zegt Sander de Vries, die zelf niet betrokken was bij dit onderzoek.

Een belangrijke stap is om anders te gaan denken, zegt Alex Veltman van Waternet. Stoffen die uit afvalwater worden gewonnen, worden meestal ook als afval beschouwd. „Daar willen we van af. Want in afvalwater zitten nog veel nuttige dingen die we goed kunnen gebruiken.” Kijk eens naar die mooie, schitterende korrels van struviet – gemaakt uit poep en plas.