Project Productie van fosforzuur en organsiche zuren uit slib van afvalwaterzuiveringsinstallaties en uit bermgras

Projectnummer
LWV19192

Missie
A. Kringlooplandbouw

MMIP primair
A3. Hergebruik organische zij- en reststromen

MMIP secundair

Startdatum project
01-01-2020

Einddatum project
31-12-2021

Projectleider
Johan van Groenestijn

Website
https://www.wur.nl/nl/Onderzoek-Resultaten/Onderzoeksprojecten-LNV/Expertisegebieden/kennisonline/Productie-van-fosforzuur-en-organische-zuren-uit-slib-van-afvalwater-zuiveringsinstallaties-en-uit-bermgras-.htm

Status project
Lopend – loopt op schema

Samenvatting project
Primair slib (direct uit riool) en actief slib (spuislib en secundair slib) ontstaan bij afvalwaterzuiveringsinstallaties en zijn reststromen die nu laagwaardig worden benut. Het grootste gedeelte wordt vergist tot biogas, gedroogd en afgevoerd naar verbrandingsovens. Deze huidige slibverwerking kost € 500 – 600 per ton droge stof (DS) en vormt met een jaarlijkse stroomgrootte van 350 kton (DS) in Nederland een grote kostenpost. Het beleid van waterschappen en veel bedrijven met een afvalwaterzuivering is er enerzijds op gericht de kosten van afvalwaterreiniging te verlagen en anderzijds om afvalwater met slib hoogwaardiger als grondstof voor de chemie in te zetten. Afvoer van bermgras is ook een kostenpost en wegbeheerders zoeken op vergelijkbare wijze naar kostenreductie en hoogwaardiger gebruik van hun reststroom. Het doel van dit project is de ontwikkeling van een proces dat laagwaardig slib en bermgras(sap) op kostenefficiënte wijze omzet in de hoogwaardiger grondstoffen fosforzuur en azijnzuur (in geconcentreerde oplossing). Daarnaast zal worden gedemonstreerd dat azijnzuur gebruikt kan worden voor productie van calcium-magnesium-acetaat (CMA) en capronzuur. De beoogde vernieuwing bestaat uit introductie van een proces met een aaneenschakeling van unit-operations die niet eerder in deze combinatie is gedemonstreerd: ontsluiting van biomassa met loog, fermentatieve verzuring met optimalisatie van de azijnzuuropbrengst en elektro-elektrodialyse. Naast de genoemde zuren zal hierbij ook geconcentreerd alkali worden geproduceerd. De resultaten kunnen gebruikt worden door de betrokken bezitters van slib (Avebe en waterschappen), de betrokken ontwikkelaar van bermgrasraffinage, de betrokken gebruikers van azijnzuur en de betroken bemiddelaar voor de benutting van fosforzuur en azijnzuur (AquaMinerals).

Doel van het project
Het doel van dit project is de ontwikkeling van een proces dat laagwaardig slib en bermgras(sap) op kostenefficiënte wijze omzet in de hoogwaardiger grondstoffen fosforzuur en azijnzuur (in geconcentreerde oplossing). Daarnaast zal worden gedemonstreerd dat azijnzuur gebruikt kan worden voor productie van calcium-magnesium-acetaat (CMA, een biobased milieuvriendelijk dooimiddel) en capronzuur (een biobased gewasbeschermingsmiddel). Daarmee draagt het bij aan de benutting van organische reststromen (MMIP A3), met name aan verminderen van gebruik van meststoffen en water en betere benutting van nutriënten in dierlijke mest en afvalwater, via de ambitie voor 2030: Circulaire benutting van nutriënten in dierlijke mest en producten uit de waterzuivering en drinkwaterbereiding en de prioriteit voor nieuw onderzoek: Circulair inzetten van water en nutriënten uit afval, afvalwater, en proceswater uit de feed- en foodindustrie.

Relatie met missie/motivatie
Vanuit TKI-perspectief draagt dit project op twee manieren specifiek bij aan de missie A – Kringlooplandbouw (in het bijzonder A3):
1. Winning van fosforzuur in een nieuw proces dat afvalwater uit de foodindustrie en communale waterzuivering opwerkt, en zo dit waardevolle en goed toegankelijk fosfaat beschikbaar maakt voor de circulaire landbouw. Hiermee draagt dit project bij aan subthema 1 (Verminderen gebruik meststoffen en water en betere benutting van nutriënten in dierlijke mest en afvalwater), via de ambitie voor 2030 (Circulaire benutting van nutriënten in dierlijke mest en producten uit de waterzuivering en drinkwaterbereiding) en de prioriteit voor nieuw onderzoek (Circulair inzetten van water en nutriënten uit afval, afvalwater, en proceswater uit de feed- en foodindustrie)
2. Productie van calcium-magnesium-acetaat, een alternatief biobased dooi- en strooimiddel, dat door het ontbreken van eenwaardige kationen een duidelijke bijdrage levert aan het behouden van de biodiversiteit van vegetatie in de wegberm. Hiermee draagt dit project bij aan subthema 5 (Herstel en benutten biodiversiteit), via de ambitie voor 2030 (De biodiversiteit van de landbouwgronden, agrarische cultuurlandschappen en regionale wateren is hersteld) en de prioriteit voor nieuw onderzoek (Gebiedsgerichte aanpak en innovatieve samenwerkingen (incl. organisatie- en financieringsvormen) gericht op herstel van biodiversiteit met tegelijk aandacht voor bedrijfsinkomsten en de kwaliteit van landschap en openbare ruimte. Hierbij zijn experimenten en kennisdeling belangrijk).

Geplande resultaten
1.1 Resultaat

De beoogde resultaten zijn:
• Proof-of-principle: De proof-of-principle is geslaagd als duidelijk wordt dat de 85% slibomzetting gehaald kan worden. Dat kan door die 85% daadwerkelijk te halen of door een lagere omzetting in combinatie met een aannemelijk plan om die 85% alsnog te halen. Verder moet in dit stadium duidelijk worden (door het te demonstreren) dat minstens 45% van de omgezette organische stof omgezet kan worden in vluchtige vetzuren. Deze 45% is nog niet de einddoelstelling maar wel een eind op weg naar die doelstelling.
• Ontsluiting en fosforzuur/azijnzuurproductie: Het streven is 85% slibconversie, waarbij 2/3 deel van de omgezette organische stof VFA is en dat we weten hoe we minstens 90% van die VFA uit azijnzuur kunnen laten bestaan.
• Vast-vloeistofscheiding: een geschikte filtratiemethode voor de grote schaal.
• Een proces voor elektro-elektrodialyse om zuren en loog te scheiden. Het hoofddoel is een azijnzuurconcentratie te bereiken van minstens 80 g/L.
• Bioreactor voor capronzuurproductie. Demonstreren dat de geproduceerde vloeistof bruikbaar is in de zin van de goede grondstoffen (vooral azijnzuur en boterzuur) bevattend en dat er niet te veel stoffen in zitten die het fermentatieproces remmen.
• Het ruwe azijnzuur getest in de productie van calciummagnesiumacetaat.
• Conceptueel ontwerp van de azijnzuurproductie-installatie.
• Economie en markt van de producten zijn duidelijk. Het conceptueel ontwerp wordt gebruikt voor de inschatting van de investeringskosten en jaarlijkse kosten (OPEX en CAPEX). De logistiek krijgt aandacht in het vraagstuk waar de azijnzuurbenutting (CMA productie en capronzuurproductie) precies zullen plaatsvinden. Wat betreft producten zullen de marktkansen en afzethoeveelheden worden beschreven.
• Duurzaamheid en maatschappelijke perceptie zijn duidelijk.
De resultaten worden opgeleverd in halfjaarlijkse powerpoint presentaties en aan het eind van het project een WORD eindrapport en daarnaast in artikelen en een congrespresentatie. Het project duurt 2 jaar en start met een proof-of-principle gevolgd door een go-no-go beslissing na 5 maanden. In het eerste jaar wordt vooral gewerkt een ontsluiting en verzuring en wordt een begin gemaakt met vast/vloeistofscheiding en elektro-elektrodialyse.
De onderstaande serie bijeenkomsten zijn gepland:
• Project kick-off,
• Project voortgangsbijeenkomst (4X)
• Project afsluiting,
• Korte teleconferenties (elke twee maanden)

Terug