Groene rioolstroom

Nu nog zijn de 350 rioolwaterzuiveringsinstallaties in Nederland bekend van de grote, ronde betonnen bakken, waaromheen het typisch luchtje van rotting en verderf hangt. Menselijke uitwerpselen bezinken in de bakken en de organische resten worden met veel energie belucht en geoxideerd tot koolzuurgas en schoon water. Zonde, dachten de bedenkers van het plan Energiefabriek, het winnende concept van een prijsvraag van de Unie van Waterschappen.

In potentie bevat rioolwater tien keer zoveel energie als de energie die nodig is voor de zuivering ervan, zegt Ferdinand Kiestra, een van de initiatiefnemers van het plan. ‘Als het rioolwater aan de voorkant van de installatie met filters wordt gescheiden in een ‘dikke’ en een ‘dunne’ stroom, kan de dikke fractie worden vergist en blijft een geringere hoeveelheid afvalwater over’, aldus Kiestra, innovator bij Waterschap Aa en Maas in Den Bosch.

Drogen

Bij de vergisting van de dikke slibbige organische stroom, die voor een belangrijk deel uit menselijke uitwerpselen bestaat, ontstaat energierijk biogas. Dit mengsel van methaan en koolzuurgas CO2 kan in een gasmotor worden verbrand, waarmee elektriciteit kan worden opgewekt. Ook de warmte die daarbij vrijkomt, kan worden afgezet, bijvoorbeeld in stadsverwarmingsprojecten.

De warmte en de stroom worden eerst in het eigen zuiveringsproces benut, zo is berekend. ‘Bijvoorbeeld om het resterende slib te drogen’, zegt Kiestra. Dertien van de 26 waterschappen in Nederland zijn vorig jaar aan het rekenen geslagen. ‘Waterschap Veluwe heeft de principes al direct toegepast op een bestaande waterzuiveringsinstallatie in Apeldoorn. De twaalf overige waterschappen hebben concrete plannen gemaakt. Zes ervan hebben al kredietaanvragen voor de vergistingsstap, zo blijkt uit nog niet openbare plannen.

In nieuwbouwinstallaties is energieterugwinning direct rendabel, zo blijkt uit de plannen. ‘Zeker wanneer het hemelwater is afgekoppeld van het riool en elders wordt opgevangen, is de rioolwaterstroom al geconcentreerder. Ook als er naast rioolwater ook energierijk afvalwater van bijvoorbeeld een voedingsmiddelenbedrijf wordt vergist, is de investering direct lonend’, zegt Kiestra.

Energieprijs

Anders ligt dat bij de 350 bestaande zuiveringsinstallaties. Uit de cijfers blijkt dat de zuiveringlasten bij de twaalf waterschappen licht zullen stijgen als tot energieproductie wordt overgegaan. De kleinste stijging is 3 eurocent per vervuilingseenheid (de maat voor de vuillast van afvalwater), de grootste stijging is 70 eurocent. Een vervuilingseenheid kost nu tussen de 40 en 50 euro. Een gemiddeld gezin betaalt drie vervuilingseenheden.

‘We hebben gerekend met de CBS-index voor de stijging van de energieprijs van 3 procent per jaar. Momenteel zijn de energieprijzen relatief laag, we verwachten dat ze gezien de huidige olieprijs weer gaan stijgen’, licht Kiestra toe. ‘Dan kan het economisch plaatje er anders uit komen te zien, en zeker wanneer, zoals in Apeldoorn, andere energierijke stromen worden meevergist.’ In dat geval kunnen de zuiveringslasten van de twaalf waterschappen dalen, van 40 cent tot ruim 1,30 euro per vervuilingseenheid, zo blijkt uit de cijfers.

Kiestra heeft ook laten uitrekenen wat de energiebesparing is wanneer de hele branche overstapt op vergisting, hoog rendement gasmotoren en de afzet van warmte en het niet meer inkopen van energie voor het zuiveringsproces. ‘Dat komt neer op een besparing van 750 gigawattuur (gWh) of 750 miljoen kilowattuur (kWh). Dat komt overeen met het huishoudelijk energieverbruik van een stad als Rotterdam, ofwel de stroom die een gemiddeld windmolenpark levert’, aldus Kiestra.

Het plan voor de energiefabriek voorziet ook in een tweede generatie installaties om energie te produceren. ‘Het gaat onder meer om nu nog experimentele vergassingstechnieken voor de organische fractie. Het gas dat daarbij ontstaat gaan we niet langer verbranden, maar inzetten in een nu nog peperdure brandstofcel inzetten’, aldus Kiestra. De brandstofcel maakt elektrische stroom door waterstofgas chemisch te splitsen. Het rendement ligt veel hoger dan bij verbranding, er ontstaat geen CO2 of andere schadelijke gassen. Deze techniek is echter nog te duur en voor grote toepassingen zoals bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie nog experimenteel.

Wanneer die technologie - over ongeveer 10 jaar - wordt ingevoerd, maken de rioolwaterzuiveringsinstallaties samen een hoeveelheid energie die genoeg is voor 750 duizend huishoudens (drie keer Rotterdam). ‘In dat geval zal alleen al door energie uit rioolwater het percentage groene stroom in Nederland van 4 procent naar 4,25 procent stijgen. Anders gezegd dragen de waterzuiveringsinstallaties dan 6 procent van de groene energie bij.’

Zeven

In sommige gevallen is het trouwens slimmer om het biogas niet om te zetten in elektriciteit, maar op te werken tot aardgaskwaliteit door CO2 eruit te halen. ‘Daardoor benadert het methaangehalte dat van aardgas. Dergelijk groen gas kan direct in het aardgasnet worden gepompt’, aldus Kiestra.

Iets dergelijks gebeurt bij Waternet, de uitvoerende organisatie van het waterschap Amstel, Gooi en Vecht. Vijf auto’s rijden daar bij wijze van proef op biogas dat uit de zuiveringsinstallatie in Mijdrecht wordt geproduceerd. ‘Als de proef goed verloopt, willen we de zaak opschalen tot honderd wagens’, zegt marketing-manager Johan Kerpershoek. ‘Ik rijd op gas uit afvalwater’ staat er op de auto’s in het proefproject.

Het waterschap, overigens geen deelnemer aan de Energiefabriek, heeft vooral ambities op de biogaswinning en de warmte- en koudeterugwinning. ‘We gaan ook rioolwater zeven om er bruikbaar materiaal uit te halen. Er ontstaat dan een papierpulp dat vooral uit wc-papier bestaat. We onderzoeken of dit gezuiverd kan worden teruggeleverd aan de papierindustrie’, zegt Kerpershoek. ‘Andere onderzoeksopties, onder meer in samenwerking met de Energiefabriek, zijn drogen en verbranden of de pulp benutten om er vetzuren van het maken.’

Kippenafval

In de grote zuiveringsinstallatie van Amsterdam wordt in samenwerking met het Afval Energiebedrijf (afvalverbranding) stroom gemaakt, waarbij de warmte wordt afgezet in de nieuwbouwwijk Nieuw-West. In Apeldoorn gebeurt ook zoiets. ‘Al langer vergisten we het uitgewerkte rioolslib, waarbij we biogas produceren’, zegt Douwe Jan Tilkema van waterschap Veluwe. ‘Dat gas verbranden we om elektriciteit te maken. De daarbij vrijkomende warmte benutten we ook.’

De recent omgebouwde installatie waar het rioolwater van 350 duizend mensen wordt gezuiverd, produceert intussen 14 miljoen kWh stroom per jaar (genoeg voor 3.900 huishoudens) en 51.000 gigajoule warmte (genoeg voor 1.800 huishoudens). De helft ervan wordt in het eigen productieproces toegepast, de rest verkocht aan energiebedrijven. De nabij gelegen nieuwbouwwijk Zuidbroek neemt de energie af.

Tilkema: ‘Al met al hoeven we zelf geen energie meer te kopen, maar produceren we energie. Het scheelt jaarlijks de uitstoot van CO2 die overeenkomt met 35.000 auto’s.’ En het levert geld op. Dat komt doordat het waterschap dagelijks ook 25 vrachtwagens organisch materiaal zoals kippenafval, putvet en aardappelresten mee vergist. ‘We moeten als overheden veel meer samenwerken met het bedrijfsleven’, meent Tilkema.

Is dit alles nu een goed getimede zet om de waterschappen te laten ontkomen aan de bezuinigings- en fusiedrift? Natuurlijk niet, zegt Kiestra van waterschap Maas en Aa. ‘We zijn al een jaar bezig met deze plannen, en het gaat hoe dan ook verder. Want of je nu de waterschappen opheft, laat fuseren met een aantal provincies, onderbrengt bij gemeenten of er samen met drinkwaterbedrijven een apart waterketenbedrijf voor opricht, de waterzuivering moet hoe dan ook worden uitgevoerd.’