Van het toilet naar de akker en weer terug

Om hygiënische redenen zijn we een eeuw geleden opgehouden met het bemesten van akkers met ontlasting en urine. Grietje Zeeman, hoogleraar in Wageningen, wil de kringloop weer sluiten door rioolwater te hergebruiken. Maar wel op een frisse manier.

In de wijk Noorderhoek in Sneek worden plas, poep en keukenafval van nu zestig en straks 280 huishoudens gebruikt als brandstof. Een vergister haalt er biogas uit om woningen en tapwater te verwarmen. Grietje Zeeman, die morgen haar inaugurele rede houdt aan Wageningen Universiteit, stond ruim tien jaar geleden aan de wieg van het Sneker project. De ambitie van de kersverse hoogleraar nieuwe publieke sanitatie is om veel meer dan alleen energie uit het toilet te halen.

"In Sneek hebben we daar ook al een begin mee gemaakt", vertelt ze. "Het water dat uit de biovergister komt, bevat nog veel fosfor, in de vorm van fosfaat. Door daar magnesiumzout aan toe te voegen, slaat dat neer als struviet en daarmee kun je je akkers bemesten." Het terugwinnen van fosfaat is volgens Zeeman belangrijk omdat dat een eindige grondstof is. "Het is deze eeuw nog niet op", zegt ze, "maar het wordt wel steeds lastiger en dus ook duurder om het te winnen. Als we het terug kunnen winnen uit zwart water kunnen we voorzien in een kwart van het kunstmestgebruik in de landbouw."

Naast fosfor bevatten plas en poep ook stikstof in de vorm van ammoniak. Ook dat is een belangrijke meststof voor de landbouw. In Sneek wordt de ammoniak niet teruggewonnen, maar omgezet in gasvormige stikstof die in de atmosfeer verdwijnt. Zeeman: "Hoewel de vacuümtoiletten in Sneek maar heel weinig water gebruiken - vijf liter per persoon in plaats van veertig liter bij normale toiletten - is de hoeveelheid stikstof uiteindelijk nog te laag om efficiënt terug te winnen."

"Algen kunnen hier uitkomst bieden", vervolgt ze. "Het Nederlands Instituut voor Ecologie (Nioo) bij ons in Wageningen beschikt over hetzelfde systeem als in Sneek, maar dan kleiner. Samen met hen doen we onderzoek naar de groei van algen op het water dat uit de vergister komt. Die algen nemen niet alleen alle fosfor op, maar leggen ook driekwart van de stikstof vast. Op hun beurt kun je die algen oogsten en als mest op het land brengen. Je kunt er ook plantaardige olie uithalen om er brandstof van te maken en de rest als mest gebruiken. Of in de toekomt misschien grondstoffen voor chemicaliën. Als het werkt zoals we denken, zijn de mogelijkheden legio."

Al bijna haar hele werkzame leven houdt Grietje Zeeman zich bezig met het bedenken van slimmere methoden om huishoudelijk afvalwater te benutten. "Toen ruim honderd jaar geleden de riolering werd aangelegd, telde maar een ding: afvalwater, in die tijd een bron van infectieziekten, moest zo snel mogelijk de stad uit. Niet alleen huishoudelijk afvalwater, maar ook regenwater en industrieel afvalwater werden verwijderd om ziekten als cholera te voorkomen. En het werd flink verdund, zodat de natuur het verder af kon breken."

Toen de natuur het niet meer aankon, hebben we zuiveringsinstallaties gebouwd. Maar daarbij speelt die verdunning ons parten. Er wordt heel veel water gebruikt om betrekkelijk weinig afval naar de zuiveringsinstallatie af te voeren. De traditionele zuivering vraagt dan ook veel energie. De installatie in Sneek produceert juist energie, omdat daar gebruik wordt gemaakt van het principe van zuurstofloze (anaerobe) vergisting, een techniek die in Nederland is ontwikkeld, maar hier vrijwel alleen wordt gebruikt voor industrieel afvalwater. "Voor de verwerking van huishoudelijk afvalwater is Nederland eigenlijk te koud", zegt Zeeman. "Je zou alle biogas moeten gebruiken om de reactor op temperatuur te houden. In Sneek werkt het alleen omdat we het toiletwater zo min mogelijk verdunnen. Dan hoef je ook minder water op te warmen."

Voor de volgende generatie zuurstofloze systemen wil Zeeman die verdunning nog verder beperken. "In Sneek gebruiken we vijf liter water om ongeveer anderhalve liter urine en iets minder dan een half pond ontlasting per dag af te voeren. Eigenlijk is het niet nodig om voor urine door te trekken, dus uiteindelijk willen we naar een liter per dag toe, alleen voor de ontlasting. En af en toe natuurlijk een beetje water om de toiletpot te reinigen."

Door nog minder water te gebruiken om door te spoelen, komt er ook minder water in de bioreactor terecht. Zeeman: "Dat betekent dat je met dezelfde hoeveelheid energie de temperatuur in de reactor kunt verhogen. Nu schommelt die ergens tussen de 25 en 35 graden Celsius, maar dan kan de temperatuur zelfs op 70 graden worden gebracht. Het grote voordeel daarvan is dat het toiletwater als het ware wordt gepasteuriseerd. Die hogere temperatuur maakt nagenoeg alle ziekteverwekkers onschadelijk."

Een ander mogelijk probleem voor hergebruik vormen medicijnresten. Worden die ook onschadelijk gemaakt bij een hogere temperatuur in de bioreactor? Zeeman: "Dat weten we eerlijk gezegd niet. We weten sowieso weinig over het effect van medicijnresten in huishoudelijk afvalwater. We weten dat een aantal medicijnen niet of slechts gedeeltelijk wordt afgebroken. Vermoedelijk vallen de effecten mee, omdat de concentratie erg laag is. Als het om drinkwater zou gaan, dan zou je bij wijze van spreken over je hele leven een tablet paracetamol binnenkrijgen. Wat we niet weten is wat de effecten zijn van cocktails van medicijnen."

Samen met collega's van de afdeling Toxicologie in Wageningen wil Zeeman het probleem van medicijnresten van een andere kant benaderen. "In plaats van uit te zoeken hoeveel en welke medicijnresten er precies allemaal in gezuiverd afvalwater zitten, willen we gaan kijken naar het effect van afvalwater op levende systemen, gistcellen bijvoorbeeld of waterplanten. Er zijn al zulke testen voor bijvoorbeeld hormonen die in de anticonceptiepil zitten. Wat we willen is een setje testen, waarmee je snel kunt vaststellen of het gezuiverde afvalwater nadelige gevolgen heeft voor het ecosysteem en uiteindelijk voor de mens."

Overigens zijn medicijnresten niet het enige probleem. "Wat dacht je van verzorgingsproducten?", zegt Zeeman. "Onze zepen, parfums, zonnebrandmiddelen en deodorants. Lang niet alles wordt afgebroken in de zuivering, blijkt uit een onderzoek van een van mijn promovendi. Haar opvolger kijkt nu naar mogelijkheden om de resten van verzorgingsproducten te verwijderen. Ze komen overigens niet in het toiletwater terecht, maar in het grijze water, afkomstig van douche en wasmachine. Een van de ideeën is om actieve kool toe te voegen aan de reactor, dat is een poreuze vorm van koolstof die schadelijke stoffen uit water aan zich bindt, zoiets als Norit. Daarmee vang je het overgrote deel van die resten weg. Het probleem is alleen dat je die actieve kool of een ander middel dan wel weer terug moet winnen."

Naast water en groen gas levert de bioreactor ook slib op, 'digestaat' in vakjargon. Als het lukt om ziekteverwekkers en resten van medicijn en verzorgingsproducten te verwijderen, mag dat digestaat dan als mest over de akkers worden verspreid? "Nee", zegt Zeeman. "Ergens in de jaren zeventig is wettelijk vastgelegd dat slib uit de zuiveringsinstallatie - en juridisch valt slib uit de bioreactor daar ook onder - niet als mest mag worden gebruikt. De reden was toen dat er te veel zware metalen in zaten, zoals koper, zink en lood. Die zijn afkomstig van daken en wegen en stromen met regenwater het riool in."

"Het slib van alleen toiletwater, dat uit de bioreactor komt, bevat veel minder zware metalen, omdat er geen regenwater bij zit, zelfs geen douche- of waswater. Toch is het gehalte aan koper en zink hoger dan volgens de wet mag. Dat is raar, want wat er aan koper en zink in zit, zit ook in ons voedsel. Ik denk dan ook dat die wet niet deugt en dat we hem moeten aanpassen. Alleen dan kunnen we de kringloop van mest, via gewassen en voedsel tot mest op een nette manier sluiten."

Grietje Zeeman: hoogleraar met vacuümtoilet in haar eigen woning
Grietje Zeeman (Alkmaar, 1951) is al meer dan dertig jaar verbonden aan de Wageningse universiteit. Ze studeerde er milieukunde en promoveerde in 1991 op de zuurstofloze vergisting van dierlijke mest. Daarna deed ze vooral onderzoek naar de zuivering van huishoudelijk afvalwater. Zeeman geeft les als universitair hoofddocent en begeleidt masterstudenten en promovendi bij hun onderzoek. Binnen de sectie Milieutechnologie leidt ze de groep 'Integratie van duurzame milieutechnologie in de urbane omgeving'.

Morgen houdt zij haar inaugurele rede als hoogleraar nieuwe publieke sanitatie. Haar werkveld omvat de terugwinning van grondstoffen, zoals fosfaat, stikstof en organische stof uit huishoudelijk afval en afvalwater. Het thema van haar rede is hergebruik van deze grondstoffen in de landbouw. In een eerder onderzoek rekende ze al eens uit dat de hoeveelheid voedingsstoffen in de jaarlijkse urineproductie van één persoon voldoende is om te voorzien in de jaarlijkse graanconsumptie van één persoon.

De technologie waarnaar ze veel onderzoek doet, is de productie van biogas onder zuurstofloze omstandigheden. Ze is ook de vrouw achter een van de eerste praktijkvoorbeelden op dat gebied, een wijk in Sneek waar biogas wordt gewonnen uit rioolwater en gft-afval.

Zelf heeft ze net een nieuw huis, dat na de verbouwing hoe dan ook een vacuümtoilet zal hebben.

Grietje Zeeman is actief in de Nederlandse waterwereld, onder meer bij onderzoeksinstituut LeAF (Lettinga Associates Foundation) en de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (Stowa). Ook zit ze in de raad van toezicht van de WECF (Women in Europe for a Common Future), een vrouwennetwerk dat samenwerking zoekt op het gebied van duurzame ontwikkeling, met name in Oost-Europa en de voormalige Sovjet-Unie.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden