Schaarste aan grondstoffen kan ervoor zorgen dat we in de toekomst niet genoeg groene waterstof kunnen produceren om ambities waar te maken. En het kan zelfs de hele energietransitie hinderen. Weinig mensen zijn zich bewust van dit probleem. Tegelijk is het ook de vraag wiens probleem die schaarste eigenlijk is.

Het volledige artikel lees je in de digitale editie van Industrielinqs magazine!

Digitaal magazine Industrielinqs: CO₂-emissies moeten snel drastisch omlaag. Het aandeel duurzame energie is echter nog zo laag, dat deze het fossiele energieverbruik nog maar nauwelijks kan vervangen. CO2-opslag (CCS) biedt hiervoor op de korte en middellange termijn een sneller en goedkoper alternatief.

Verder in dit nummer

Schaarste aan grondstoffen kan energietransitie hinderen, leggen energietransitie-consultants Anastasia Gavrilova en Sara Wieclawska van TNO uit. Hygro onderzoekt het inbouwen van een elektrolyzer in de voet van een windturbine. Plasmatechnologie in een Californische fabriek zet afval om in waterstof.

Dit en meer leest u in Industrielinqs 6, 2021!

De Europese Commissie ondertekende de grant agreement voor Water Mining. Met dit project is een bedrag van zeventien miljoen euro gemoeid. Betrokken partijen, zoals de TU Delft, gebruiken dit geld voor demonstratieprojecten van innovatieve oplossingen op het gebied van water.

Als onderdeel van het project Water Mining bouwen wetenschappers faciliteiten in Cyprus, Spanje, Portugal, Italië en Nederland. Hiermee demonstreren ze nieuwe technieken voor terugwinning van nutriënten, mineralen, energie en water uit industrieel en stedelijk afvalwater en zeewater. Het publiek-private consortium bestaat uit 38 publieke en private partners  in twaalf landen. De TU Delft leidt het onderzoek.

Het Water Mining-project moet praktische voorbeelden geven voor de implementatie van het zogeheten Water Framework Directive. Deze Europese richtlijn moet de overgang naar een circulaire economie bevorderen. Het project sluit daarnaast aan bij de recentelijk gepresenteerde Europese Green Deal. De demonstraties zullen enkele eerder ontwikkelde innovatieve technologieën integreren. Men verwacht dat de eindproducten met toegevoegde waarde zoals water, platformchemicaliën, energie, nutriënten en mineralen regionale economische ontwikkeling stimuleren.

Hoogleraar Environmental Biotechnology Mark van Loosdrecht van de TU Delft: ‘Water is essentieel voor de gezondheid van de mens, zeker in stedelijke gebieden. Het wegspoelen van sanitair afval uit de stad is een van de belangrijkste functies. Dit programma zal helpen bij het terugwinnen van dit water en bij het omzetten van afvalbestanddelen in grondstoffen, en zal op die manier bijdragen aan een sterkere circulaire economie.’

Maatschappelijke inbedding

De manier van implementatie van de nieuwe technologie zal samen met een aantal belanghebbenden worden ontworpen. Via wetenschapsmusea zoals NEMO in Nederland en Living Labs in heel Europa nodigt het project ook het publiek uit om mee te denken over de maatschappelijke impact en mogelijke aandachtspunten. Met behulp van augmented reality presenteert het project de wetenschap achter de technologie, de gemeten ecologische voetafdruk en de eventuele maatschappelijke impact.

Water Mining wil een voorbeeld zijn voor de maatschappelijke inbedding van technologische innovaties. ‘We zijn van plan om meer dan 24 workshops te organiseren met deskundigen, beleidsmakers, de industrie, civiele gemeenschappen en het publiek om de innovaties te laten zien en de implicaties ervan te bespreken, zoals de ecologische voetafdruk, lokale veranderingen en gevolgen’, zegt Patricia Osseweijer, hoogleraar Biotechnology and Society aan de TU Delft en coördinator van het project.

Samenwerking

Nieuwe technologie voor de behandeling en ontzilting van afval- en zeewater vereist nieuwe regels en voorschriften, evenals nieuwe businessmodellen. Samen met de industrie, stadsbesturen en regionale waterorganisaties zullen dit soort beleids- en verdienmodellen worden ontwikkeld. Samenwerking is essentieel om de kosten te verlagen en de efficiëntie en maatschappelijke opbrengsten te verhogen.

Dr. Dimitris Xevgenos, die met Mark van Loosdrecht en Patricia Osseweijer deel uitmaakt van het coördinerende team: “Water Mining is geen concept dat van de ene op de andere dag is ontwikkeld. Het is een proces geweest van bijna tien jaar, dat is uitgevoerd met onderzoeksgroepen die verschillende expertises meebrengen. Deze groepen zijn nu lid van het projectconsortium, en staan te springen om bij te dragen aan de systematische innovatie die nodig is om de overgang naar een circulaire economie daadwerkelijk te laten plaatsvinden.’

Het Water Mining-project gaat op 1 september 2020 van start.

In Zutphen opende vorige week de eerste grondstoffenfabriek ter wereld die Kaumera produceert. De fabriek haalt de alginaat-achtige stof Kaumera uit Nereda slib. Deze grondstof is een duurzaam alternatief voor chemische grondstoffen en vormt onder andere een slimme coating rondom zaden en mestkorrels. Verder ziet het consortium dat de mogelijkheden voor Kaumera onderzoekt, toepassingen als lijm of bindmiddel. Volgend jaar opent Epe eenzelfde soort fabriek.

Deze innovatie zorgt voor 20 tot 35 procent minder slibafval, jaarlijks 113 ton minder CO2 uitstoot en een energiebesparing van dertig tot tachtig procent. Kaumera is een van de vijf grondstoffen, die waterschappen rendabel op grote schaal uit afvalwater kunnen halen. Tot nog toe wonnen de waterschappen met name struviet (fosfaat) uit hun afvalwaterstromen. Maar er zijn ook al testen geweest met cellulose en afbreekbaar bioplastic (PHA).

Kameleon

Kaumera heeft goede kaarten in handen omdat het een hoogwaardige toepassing kent. De stof die op alginaat lijkt, kan water afstoten maar ook absorberen en is brandvertragend. Verder is het heel geschikt voor coatings en composietmaterialen. Door het te combineren met andere grondstoffen, verandert het karakter van de stof. Vandaar ook de naam Kaumera, dat ‘kameleon’ in het Maori betekent.

Slimme coating

Kaumera vormt een slimme coating rondom zaden en mestkorrels. Kiemplantjes kunnen hierdoor sneller ontwikkelen en zijn minder kwetsbaar voor ziekten. Als coating voor mestkorrels geven ze de mest gelijkmatiger af aan de gewassen, zodat er niet onnodig veel mest in het water of de bodem terecht komt.

Wanneer Kaumera als coating op beton verwerkt wordt, zorgt dit ervoor dat het beton niet uitdroogt tijdens het uitharden. Hiermee voorkomt het scheuren. Verder kan het alginaat fungeren als bindmiddel en lijmmiddel. Het is ook goed te combineren met andere grondstoffen, tot composiet-materiaal. Nieuwe toepassingen en mogelijkheden blijven zich aandienen – onderzoek hiervoor gaat in volle gang door.

Tweede fabriek

Op dit moment wordt de tweede grondstoffenfabriek in Epe gebouwd. Daar wordt gezuiverd rioolwater (uit de gemeente Epe) gebruikt om Kaumera te produceren. Deze is naar verwachting in het voorjaar van 2020 gereed.

Papierafval kan een tweede leven krijgen als grondstof voor de chemische industrie. Verschillende partijen waaronder chemieconcern Nouryon gaan onderzoeken wat de mogelijkheden zijn. De overheid financiert mee. 

Tonnen papier worden momenteel jaarlijks door het toilet gespoeld en weggegooid. Deze bevatten grote hoeveelheden waardevolle cellulose. Reden voor ISPT, Institute for Sustainable ProcessTecchnology, om te onderzoeken hoe chemicaliën uit papierafval zijn te produceren. Het Cell-U-Value project loopt tot oktober 2022 en is een samenwerking met KNN Cellulose, de Universiteit van Groningen en Nouryon.

Extractie

Het project begint met een haalbaarheidsstudie in het lab om deze cellulose om te zetten in azijnzuur, dat kan worden gebruikt om nuttige chemicaliën te maken, zoals monochloorazijnzuur. Erik Pijlman van KNN: ‘Cellulose is een materiaal dat zeer geschikt is om chemicaliën op een duurzame manier te maken. Op dit moment heeft afvalcellulose een negatieve economische waarde, waardoor het ook economisch interessant is. Het heeft een groot potentieel voor gebruik als grondstof in grootschalige industriële processen.’

Voor de omzetting van papierafval in chemische bouwstenen wordt gedacht aan  van hydrolyse en fermentatie, geïntegreerd met reactieve extractie. De focus zal liggen op opschalen naar een volledige waardeketen, zowel economisch als ecologisch. Daarna zal een pilot worden gedaan om duidelijkheid te krijgen over het functionele productieproces van 10 ton biogebaseerde fijnchemicaliën gemaakt van cellulose.

Aanbodzijde

Cellulose uit afval wordt volgens Pijlman al in de bouw- en infrastructuursector gebruikt. ‘Op grote schaal wordt het lucratief om nog meer cellulose uit afvalstromen te halen.’ Om een ​​volledige waardeketen te ontwikkelen, nodigt Pijlman nieuwe partners uit om zich specifiek aan de aanbodzijde bij de ontwikkeling aan te sluiten. Deze partners kunnen leveranciers zijn van de waterautoriteiten, de papierindustrie, de recyclingindustrie en afvalverwerkingsbedrijven.

Het Cell-U-Value project wordt medegefinancierd door de Topsector Energie door het ministerie van Economische Zaken en Klimaatbeleid.

Ondernemers die investeren in het tegengaan van verspilling van grondstoffen kunnen belastingvoordeel krijgen met de MIA\Vamil. Dat blijkt uit de Milieulijst 2019. Het belastingvoordeel geldt voor investeringen in bijvoorbeeld het verwerken van voedseloverschotten en het verlengen van de levensduur van producten.

Ook het weren van microplastics en giftige stoffen uit herbruikbare grondstoffen komen in aanmerking voor fiscaal voordeel. In 2019 is er een budget van 139 miljoen euro beschikbaar. Bedrijfsmiddelen die in aanmerking komen voor dit belastingvoordeel staan vermeld op de Milieulijst. Het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat past deze lijst jaarlijks aan.

Circulaire economie

De Milieulijst 2019 biedt veel nieuwe mogelijkheden voor ondernemers die investeren in circulair ondernemen. Zo geldt het MIA\Vamil-voordeel in 2019 ook voor grondstoffenbesparing door bijvoorbeeld de inzet van 3D-printers.

Ook het verbeteren van de kwaliteit van het gerecyclede product heeft een prominente plaats op de nieuwe lijst. Verder komen investeringen in het opwerken en benutten van voedseloverschotten of plantaardige reststromen in aanmerking voor MIA\Vamil.

Circulaire gebouwen

Nieuw op de Milieulijst, die op 27 december is gepubliceerd in de Staatscourant, zijn circulaire gebouwen met veel gerecyclede grondstoffen, een materialenpaspoort en een minimale CO2-voetafdruk. Gebouwen met een Groenverklaring of met het Slim-Bouwen-keurmerk verdwenen van de lijst.

Onverwarmde opslagloodsen komen alleen nog in aanmerking als ze aan de strengere eisen voor circulaire gebouwen voldoen. Ook nieuw is een voordeel voor ondernemers die hun bedrijfsterrein aanpassen aan het veranderende klimaat.

Volledig elektrisch

Voortaan biedt MIA\Vamil alleen nog maar belastingvoordeel voor volledig elektrische auto’s. Wel is het voordeel voor deze voertuigen aangepast. Hybride auto’s en geluidarme mobiele werktuigen met verbrandingsmotor zijn van de lijst verdwenen.

Staatssecretaris Stientje van Veldhoven van Infrastructuur en Waterstaat nam vijf transitieagenda’s in ontvangst, die de contouren schetsen voor een circulaire Nederlandse samenleving in 2050. De waterschappen presenteren de volgende stap in het Grondstoffenakkoord door een eerste aanzet te geven voor een taskforce Herijking Afvalstoffen.

Het kabinet heeft een duidelijke ambitie neergezet in het Rijksbrede programma Nederland Circulair in 2050. De ambitie is door maatschappelijke partners en meer dan 350 ondertekenaars onderschreven in het Grondstoffenakkoord. Met het Grondstoffenakkoord is de basis gelegd voor de ontwikkeling van vijf transitieagenda’s: Biomassa & Voedsel, Kunststoffen, Maakindustrie, Bouw, en Consumptiegoederen. Met deze transitieagenda’s wordt in beeld gebracht welke knelpunten in regelgeving, toezicht en handhaving circulaire innovaties in de weg staan en hoe deze kunnen worden weggenomen.

Belemmeringen

Uit een aantal transitieagenda’s blijkt dat de huidige regelgeving niet goed is ingericht op de circulaire economie, waardoor te veel herbruikbare grondstoffen en materialen onbenut blijven. Het is noodzakelijk dat niet de afkomst, maar de toepassing van teruggewonnen grondstoffen leidend is, en dat de regelgeving hierop wordt aangepast.

Om die reden is in verschillende transitieagenda’s voorgesteld om een taskforce Herijking Afvalstoffen op te zetten. De waterschappen nemen het voortouw door voor deze taskforce een werkplan op te stellen.

Het is de bedoeling dat de taskforce bestaat uit een brede vertegenwoordiging van publieke en private belanghebbenden. De waterschappen hebben oud-minister en huidig lid van de Raad van State Winnie Sorgdrager bereid gevonden de taskforce voor te zitten.

Grondstoffen

Met de presentatie van de transitieagenda’s en het voornemen om een taskforce Herijking Afvalstoffen in het leven te roepen, willen de waterschappen de circulaire economie een stap dichterbij brengen. Waterschappen beschouwen afvalstromen als een bron van duurzame energie en waardevolle grondstoffen.

Door toepassing van innovatieve technieken kunnen stoffen zoals fosfaat en cellulose uit afvalwater worden teruggewonnen en kunnen vezels uit maaiafval worden gebruikt voor het produceren van composiet. Om de innovatie op dit gebied te versnellen, zijn aanpassingen in wet- en regelgeving vereist.

De waterschappen liggen goed op koers met de realisatie van hun duurzame ambities. Dit is de belangrijkste conclusie van de Klimaatmonitor Waterschappen over 2016. Hiermee liggen de waterschappen op koers om hun ambitie van veertig procent zelfvoorzienendheid in 2020 te halen.

De waterschappen wekken in 2016 al 32 procent van hun totale eigen energieverbruik zelf op met duurzame energie. De verbetering van energie-efficiency bedraagt 4,5 procent per jaar over de periode 2009 – 2016. In 2016 is de totale klimaatvoetafdruk van de waterschappen 381 kiloton CO2. Dit komt overeen met de CO2-uitstoot van ruim 48.000 huishoudens. Ook kopen de waterschappen nagenoeg honderd procent duurzaam in.

Naar een duurzaam Nederland

De waterschappen kijken voortdurend naar mogelijkheden om te verduurzamen en maken daarbij gebruik van innovatieve toepassingen in het waterbeheer. Er wordt naast het gebruik van biogas bij waterzuivering bijvoorbeeld meer geïnvesteerd in zonne- en windenergie op eigen terreinen en er liggen kansen voor thermische energie uit afval- en oppervlaktewater. Daarnaast wordt er gekeken naar verbeterslagen in de eigen bedrijfsvoering. Op basis van de klimaatmonitor is een rekenmodel ontwikkeld voor de waterschappen. Dit kan worden ingezet als managementinstrument om toe te passen bij het verdere verminderen van de klimaatvoetafdruk van ieder waterschap.

Energieneutraliteit in 2025

Arcadis brengt met de jaarlijkse Klimaatmonitor de energiebesparing, verduurzaming en de uitstoot van broeikasgassen van de waterschappen in kaart, zodat de waterschappen de ambitie van energieneutraliteit in 2025 kunnen bewaken. Ook bereiden de waterschappen zich met de verduurzaming voor op deelname aan het Klimaat- en Energieakkoord 2018.

Waterschap Rijn en IJssel is in Zutphen gestart met de bouw van een fabriek voor de productie van een nieuwe grondstof uit gezuiverd afvalwater. Deze kan worden gebruikt in onder meer de land- en tuinbouw en betonindustrie. De nieuwe grondstof heeft als werktitel NEO-alginaat en wordt vanaf voorjaar 2019 gewonnen uit gezuiverd restwater van de zuivelfabrieken van FrieslandCampina in Borculo en Lochem.

Voor het winnen van de nieuwe grondstof is een speciaal waterzuiveringsproces nodig: de Nereda-technologie. Dit is een nieuwe, duurzame zuiveringstechnologie. Het slib dat overblijft bij de zuivering van industrieel restwater vormt bij dit proces geen vlokken, maar korrels. Hierdoor bezinkt dit slib veel sneller en makkelijker. Onderdeel van deze korrels is een biopolymeer met alginaatachtige eigenschappen.

NEO-alginaat is een biologisch product dat gewonnen wordt uit gezuiverd rest- of afvalwater. Het kan water vasthouden, maar ook afstoten. Hierdoor heeft het diverse toepassingen in bijvoorbeeld de land- en tuinbouw en de betonindustrie. Zo kan het gebruik in de landbouw bijdragen aan het verminderen van de uitspoeling van meststoffen. Dit kan ervoor zorgen dat gewassen meststoffen beter opnemen, beter groeien en weerbaarder worden. Een andere mogelijke toepassing is als coating om beton via betere uitharding een langere levensduur te geven.