Innovatieve installatie verwijdert PFAS uit oppervlaktewater

Meerdere pilots en Deltares tonen werking aan van WaterQi

De innovatieve installatie WaterQi van WaterKwaliteitsImpuls verhoogt de concentratie zuurstof in water aanzienlijk. Ook haalt de installatie verschillende PFAS-verbindingen en andere verontreinigingen uit het water. Binnenkort start een nieuwe pilot bij Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden in de Utrechtse Veldhuizerplas.

Door Adriaan van Hooijdonk

Ben de Vos, eigenaar en uitvinder van de WaterQi, werkte 25 jaar in de olie- en gasindustrie en wil een betere wereld nalaten aan jongeren door de waterver­vuiling aan te pakken. Daarom ont­wikkel-­de hij in eigen beheer de WaterQi. Het apparaat voegt met een laag energieverbruik ultrafijne luchtbelletjes aan het water toe, voor een betere water­kwaliteit. De luchtbelletjes zijn veel kleiner dan wat er uit gewone zuurstofpompen komt. Ze hebben een groot contactoppervlak en een gering stijgvermogen – daardoor blijven ze lang in het water zweven en worden ze door verhang, bemaling of wind langzaam verspreid. De zuurstof lost daarbij op in het water en de PFAS-verbindingen en andere verontreinigingen, zoals zware metalen en microplastics, concentreren zich in een schuimlaag. Deze schuimlaag gaat vooralsnog de rioolput in.

Waterschappen voorzichtig
Voor innovatieve ondernemers als De Vos is het essentieel om de werking van de technologie aan te tonen in pilotprojecten. Hierbij werkt de uitvinder van de WaterQi samen met Mark Hensen van MH WaterZaken. Het bedrijf ontwikkelt en levert innovatieve en duurzame oplossingen om de kwaliteit van oppervlakte-, afval- en drinkwater te behouden en of te verbeteren.

Hensen, aquatisch ecoloog en landschapsarchitect, haalde onder meer de SolarBee uit de Verenigde Staten naar Nederland. Het apparaat maakt wervelingen in het water die de groei van blauwalg afremmen. Hensen heeft een breed netwerk bij de waterschappen en introduceerde De Vos bij diverse waterbeheerders, waaronder het Hoog-heemraadschap van Delfland. Hierbij ging het waterschap niet over één nacht ijs. De aquatisch technoloog begrijpt dat waterschappen wat voorzichtig zijn om innovaties in te voeren. “De meeste waterschappen willen zeker weten dat het werkt. Ze willen zekerheid. Het moet een bewezen techniek zijn.”

Dat staat echter haaks op de doelstelling in Nederland om al implementerend te leren of bepaalde veelbelovende innovaties écht werken. Daarom zijn er volgens hem meer ‘durfambtenaren’ nodig, zoals Joep de Koning, ecoloog bij Delfland, en Sita Vulto, adviseur waterkwaliteit stedelijk gebied bij Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (zie kader).
Zij durven hun nek uit te steken om de werking van innovaties tijdens pilots aan te tonen. “Dat zijn mensen die zeggen: we gaan het gewoon doen!”

Succesvolle pilots
De Vos heeft inmiddels meerdere succesvolle pilots achter de rug. Zo werd de WaterQi eerder succesvol toegepast in kleinere wateren in Hoek van Holland en Pijnacker. De waterkwaliteit in de sloot langs het volkstuinencomplex De Noort Bonnen in Hoek van Holland is slecht. Dat komt onder meer door een gebrek aan doorstroming, bladval en incidentele riooloverstorten. Samen met de gemeente Rotterdam nam Delfland al diverse maatregelen. Zo is het rioolstelsel aangepast en is er in het verleden extra gebaggerd. De WaterQi heeft bijgedragen aan verdere verbetering van de waterkwaliteit.

Het horizontale en verticale doorzicht van het water in het watersysteem Prinsenhof in Pijnacker is na de inzet van WaterQi eveneens substantieel verbeterd. WaterQi maakt regelmatig onderwateropnamen om opvallende gebeurtenissen waar te kunnen nemen, zo ook de laminaire opbouw van de waterkolom. Het water werd helderder, waardoor verschillende waterplanten weer konden groeien. Ook werden er wolken met watervlooien gezien, zwommen er weer grote scholen vis en werden er volop watertorren, boots-­mannetjes en waterjuffers waargenomen.

Hengelsportvereniging GHV / Groene Hart en Delfland namen 15 september 2022 de WaterQi officieel in gebruik in de Madesteinplas. Ook hier verbeterde de waterkwaliteit aanzienlijk.

Onderzoek Deltares
De Vos schreef zich in voor de Deltares MKB Faciliteiten Challenge 2022 om de werking van de WaterQi nader te laten onderzoeken. Zo kreeg hij ondersteuning ter waarde van 20.000 euro, in de vorm van onderzoek door het kennisinstituut. De onderzoekers bogen zich over de vraag in welke mate de techniek in staat is het zuurstofgehalte in oppervlaktewater te verhogen en verschillende soorten verontreinigingen te verwijderen.

Het onderzoek vond plaats bij de proefopstelling in Strijen. Gezien de relatief korte looptijd en het budget, keken de onderzoekers naar de meest directe effecten van de WaterQi op de waterkwaliteit. De elementen die WaterQi toepast zijn al bekend in de watertechnologie, schrijven de onderzoekers in het Deltares-rapport. Dat geldt ook voor sommige effecten, zoals het verhogen van het zuurstofgehalte. Het verschil is dat de zuurstof bij het Amerikaanse bedrijf Moleaer uit flessen komt en bij de WaterQi uit de lucht.

Resultaten
Bij de proefopstelling in Strijen is de waterkwaliteit gemeten en zijn monsters genomen van instromend water, uit­-stromend water en schuim. De metingen bevestigen volgens onderzoeker Stefan Jansen van Deltares dat de WaterQi de concentratie zuurstof in het water significant verhoogt. Ook is er in het schuim/proceswater, ten opzichte van het influent, een significante verhoging van diverse stoffen gemeten. Dit geldt voor een aantal PFAS-verbindingen, nitraat en ammonium, diazinon en het chemisch en biochemisch zuurstofverbruik (CZV en BZV). “PFAS is een zeepachtig molecuul en daarom hoopt het zich goed op in het schuim”, legt Jansen uit.

Uit het onderzoek blijkt dat De Vos de techniek nog verder kan optimaliseren. Zo vindt zuurstofdosering efficiënt plaats, maar kan de mate van verwijdering van stoffen worden geoptimaliseerd, bijvoorbeeld door het variëren in afstelling van de injecteurs en de behandel- en verblijftijd. Deltares stelt voor om de effectiviteit nog uitgebreider en systematischer te testen. “We hebben bijvoorbeeld niet de verwijdering van zwevend stof en de vermindering van stankoverlast onderzocht”, zegt Jansen. “Maar we gaan ervan uit dat zwevend stof zich goed in het schuim zal ophopen.”

EU-beleid
De Vos is blij met de positieve resul­taten. Vooralsnog gaat het schuim met de verontreinigende stoffen de rioolput in. Daarvoor wil hij nog een oplossing vinden. Het liefste zou hij hiervoor een reactorsysteem ontwikkelen, maar dat is een kostbare aangelegenheid. “De verhouding PFAS in het proces­water is zo laag dat het verbranden van het proceswater in draaitrommelovens bij afvalverwerkers een vreselijk dure verwerking wordt voor de geringe hoeveelheid PFAS.” Bovendien zullen rwzi’s in de toekomst PFAS, microplastics en medicijnresten moeten gaan afvangen om de doelen van de Kaderrichtlijn Water te gaan halen. Hoewel de uitbreiding van zuiveringen haaks staat op het EU-beleid dat de waterkwaliteit zodanig moet zijn dat een eenvoudige zuivering volstaat om er drinkwater van te maken, valt er niet aan te ontkomen. Nederland staat er wat betreft de voortgang op de KRW-doelen slecht voor: zelfs de meest extreme maatregelpakketten zijn ontoereikend voor 2027 en doelverlaging zal geen soelaas bieden, schreef onderzoeksinstituut KWR onlangs in een bericht op de eigen website.

Stichtse Rijnlanden start met pilot in Veldhuizerplas

Hoogheemraadschap Stichtse Rijnlanden start aan het begin van de zomer een pilot van één jaar met de WaterQi in de Veldhuizerplas. De installatie komt in een zeecontainer te staan.

De omwonenden hebben al jarenlang last van blauwalgen in de Veldhuizerplas. Sita Vulto, adviseur waterkwaliteit stedelijk gebied, heeft zich binnen het Hoogheemraadschap sterk gemaakt voor de pilot. Dat bleek niet eenvoudig omdat het Hoogheemraadschap als uitgangspunt heeft om waterkwaliteitsproblemen zoveel mogelijk bij de bron aan te pakken. Vulto is het er deels mee eens dat het innovatieve apparaat geen bronmaatregel is. “Uiteraard moeten we de bronnen van nutriënten, zoals overstorten, verminderen. Maar niet alle bronnen in stedelijk gebied kan je wegnemen”, licht ze toe. “Zelfs wanneer je de bronnen reduceert, kan het eco­systeem nog steeds ongezond zijn. Wanneer we het met de WaterQi voor elkaar krijgen om een omslag te maken naar een gezond ecosysteem, kan het een hogere nutriëntenlast aan en blijft het toch gezond.”

Kosten
Ook de kosten van de pilot, een kleine 100.000 euro, bleken in eerste instantie een obstakel. Het Hoogheemraadschap heeft niet de middelen om een vergelijk­baar bedrag per watergang uit te geven om de waterkwaliteit te verbeteren. Daarom gaat het Hoogheemraadschap onderzoeken in hoeverre de positieve effecten van het apparaat verdergaan benedenstrooms. Dan zou het Hoogheemraadschap kunnen overwegen om meerdere apparaten op sleutellocaties te plaatsen, om zo een heel gebied te dekken. Een belangrijke onderzoeksvraag is dan ook hoe lang de effecten van de WaterQi zijn te zien. AQUON, het waterlaboratorium voor de negen waterschappen en hoogheemraadschappen in Midden- en Zuid-Nederland, is al begonnen om het nutriënten- en zuurstofgehalte in de Veldhuizerplas te meten. Om de resultaten te kunnen vergelijken, vinden straks vergelijkbare metingen op twee locaties in de omgeving plaats.

Bijvangst
Uit eerdere pilots blijkt dat de WaterQi ook PFAS, medicijnresten en zware metalen afvangt. Vulto ziet het als een bijvangst. Voor de pilot in de Veldhuizer­plas is voor haar het belangrijkste resul­taat dat het zelfherstellend vermogen van de plas weer op orde komt.

“Een gezond ecosysteem is het uiteindelijke doel. En de WaterQI kan daarin het verschil maken. Bovendien zijn er geen chemicaliën nodig en gebuikt het apparaat zuurstof uit de buitenlucht. Ook gebruikt de WaterQi energie die bij de doorontwikkeling met zonnepanelen kan worden opgewekt. Het is dus een duurzaam systeem. En het is de hoop dat het systeem bij doorontwikkeling goedkoper zal worden.”

Longreads zijn artikelen uit het magazine die wekelijks gedeeld worden.