Waterschappen gaan uitstoot methaan en lachgas op rwzi’s beperken

Door

17 augustus 2022

De ándere broeikasgassen

Door Esther Rasenberg

Het verminderen van de uitstoot van methaan en lachgas op rioolwaterzuiveringen helpt bij het verminderen van de CO2-voetafdruk. Waterschappen willen daarom snel maatregelen nemen om deze uitstoot te beperken. Voor methaan zijn de mogelijkheden om de uitstoot te reduceren inmiddels bekend. Voor lachgas worden potentiële maatregelen nog in kaart gebracht.

Senior Consultant Wastewater Technology and Sludge management Ellen van Voorthuizen van Royal HaskoningDHV onderzoekt samen met alle waterschappen op dit moment in opdracht van de Vereniging van Zuiveringsbeheerders (VvZB) en de Unie van Waterschappen hoe de individuele waterschappen de vermindering van de uitstoot van methaan het best aan kunnen pakken. Dit rapport zal voor het eind van dit jaar verschijnen. “De handelingsperspectieven om de uitstoot van methaan te verminderen zijn per zuivering verschillend”, legt Van Voorthuizen uit. “Uit eerdere onderzoeken die in opdracht van STOWA zijn uitgevoerd, blijkt dat methaan ontstaat in de opslag na de gisting van communaal slib en in de slibsilo voor de opslag van ontwaterd uitgegist slib. In Nederland wordt in 73 van de 300 rwzi’s rioolslib vergist. Met verschillende maatregelen kun je in deze zuiveringen de uitstoot van methaan voorkomen. Bijvoorbeeld door de buffers af te dekken, deze af te zuigen en de afgezogen lucht gebruiken als verbrandingslucht in de Warmtekrachtkoppeling (WKK).”

Productie biogas
Volgens Van Voorthuizen kun je in een zuivering, die ook als energiefabriek functioneert, de navergister ook aansluiten op een gaslijn en zo de emissie reduceren. “We zijn daarnaast aan het kijken naar opties voor vacuümontgassing tussen de gisting en de buffer voor uitgegist slib. Deze technologie wordt al op een aantal zuiveringen in Duitsland toegepast. De grootste winst is op alle zuiveringen te behalen in de buffer na de gisting. Maar niet elke buffer leent zich op dit moment voor het afvangen van methaan. Dit zou bij het ontwerpen van nieuwe of bestaande gistingsinstallaties dan ook een belangrijk aandachtspunt dienen te zijn.”De slibbuffers zijn bij grote zuiveringen groter dan bij kleine zuiveringen, waardoor het treffen van maatregelen bij grote zuiveringen meer effect heeft. Op deze zuiveringen is er ook eerder een business case. Van Voorthuizen: “Uiteindelijk maken de waterschappen zelf de keuzes en zij bepalen zelf voor welke oplossingen zij gaan kiezen. De investeringsvoorstellen die zij daarvoor gaan maken, dienen door de waterschapsbesturen te worden goedgekeurd. Ik verwacht dat het nog zo’n twee jaar zal duren voordat de maatregelen ook daadwerkelijk kunnen worden getroffen. Maar de Nederlandse waterschappen zijn goed op weg.” De Unie van Waterschappen ziet graag dat in 2030 zo’n 80 procent van de methaanemissie is gereduceerd en wil dit vastleggen in een meeromvattende strategische visie ‘Op weg naar klimaatneutraliteit’.

Ellen van Voorthuizen (Royal HaskoningDHV): “Uiteindelijk maken de waterschappen zelf de keuzes en zij bepalen zelf voor welke oplossingen zij kiezen.”
Ellen van Voorthuizen (Royal HaskoningDHV): “Uiteindelijk maken de aterschappen zelf de keuzes en zij bepalen zelf voor welke oplossingen zij kiezen.”

Lachgas
Volgens het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) komt er jaarlijks op een gemiddelde rioolwaterzuivering 700 kiloton CO2-equivalenten aan lachgas vrij. Metingen laten zien dat de hoeveelheid lachgas die op Nederlandse rwzi’s vrijkomt, naar verwachting een factor 2 lager ligt. Lachgas wordt in rwzi’s gevormd bij de verwijdering van stikstof. De mogelijkheden om de vorming van lachgas en dus ook de uitstoot te beperken, zijn minder voor de hand liggend dan bij methaan. Er spelen namelijk veel factoren een rol. In Nederland wordt daarom nu volop gemeten hoeveel lachgas er écht op de zuiveringen vrijkomt. In een Community of Practice (CoP) Lachgas van STOWA delen waterschappen kennis en ervaringen en worden de meetresultaten van de verschillende waterschappen met elkaar vergeleken.

Kunstmatige intelligentie
Naast metingen wordt er ook gekeken met welke maatregelen je de uitstoot van lachgas zou kunnen beperken. Zo onderzoekt Waternet in één van de zuiveringsstraten van rwzi Amsterdam West of het sturen van het proces met behulp van kunstmatige intelligentie (artificial intelligence – AI) een oplossing kan zijn. In de onderzoekstraat worden datascience-modellen gecombineerd met real-time gemeten parameters in zowel water- als gasstromen. De datagedreven modellen vinden verbanden die door mensen niet kunnen worden vastgesteld. De bedoeling is om met behulp van deze technologie slimme maatregelen te ontwerpen waarmee de uitstoot van lachgas kan worden verminderd.

Meer inzicht
In opdracht van STOWA zoekt de TU Delft in het zuiveringsproces naar mogelijkheden om de uitstoot van lachgas terug te dringen. Deze opties worden vertaald naar praktische richtlijnen voor rwzi-operators. Ook waterschap Aa en Maas is bezig met een onderzoek naar de uitstoot van lachgas. Daar kijken ze hoe groot het probleem van lachgasemissie op de zuiveringen is en analyseren ze het proces om oorzaken voor lachgasvorming te achterhalen. Op basis van die onderzoeken willen ze het proces vervolgens aanpassen, zodat lachgasvorming afneemt. Programmamanager Energie bij de Unie van Waterschappen Rafael Lazaroms stelt dat we dankzij de onderzoeken gelukkig steeds meer inzicht krijgen in de processturing van stikstofverwijdering: “Samen met Denemarken en Finland lopen we daarmee in Europa voorop.”

Waterschap Amstel, Gooi en Vecht wil de uitgegiste slibbuffer op de rwzi Amsterdam West zodanig aanpassen dat broeikasgassen niet meer in de atmosfeer terecht komen. Maarten Wensing, programmamanager Zuiveringsbeheer bij AGV: “We hebben de voorbereiding afgerond, maar besloten nog te wachten met de uitvoering. Het project werd groter en groter qua scope, waardoor het aangevraagde budget niet meer past. Er moeten dus intern wat besluiten genomen worden welk deel van de scope uit welk budget gerealiseerd gaat worden. Dat is gelukkig goed op te lossen, want er zijn momenteel veel optimalisatie- en renovatieprojecten gaande op de rwzi Amsterdam West. De hele procesautomatisering van de rwzi wordt vernieuwd en dit project krijgt momenteel voorrang op alle andere werkzaamheden. Ook gaat er het één en ander aangepast worden in de gaslijn: we gaan daar de werkzaamheden aan de slibbuffer aan koppelen. We verwachten het project in 2024 of 2025 te realiseren.” (foto: AGV).

Fit for 55 In 2021 presenteerde de Europese Commissie onder de naam ‘Fit for 55’ nieuwe voorstellen om sneller meer CO2 te reduceren. Brussel heeft bepaald dat de Europese uitstoot van CO2 in 2030 niet met 40 procent, maar met 55 procent moet worden gereduceerd. Deze plannen betekenen feitelijk een aanscherping van de doelstelling van 49 procent CO2-reductie die in 2019 is opgenomen in het Klimaatakkoord. Rafael Lazaroms, programmamanager Energie bij de Unie van Waterschappen: “Wij zijn blij dat het nieuwe kabinet in het coalitieakkoord nu zelfs een ambitie van 60 procent heeft opgenomen. De klimaatproblemen kunnen we alleen in Europees verband aanpakken en de waterschappen stellen alles in het werk om de voorgenomen reducties ook te gaan halen.”

De slibgistingsinstallatie van rwzi Echten (WDODelta) werd begin 2019 uit bedrijf genomen, omdat die niet meer voldeed aan de eisen voor veiligheid, betrouwbaarheid en goed onderhoud. Het waterschapsbestuur besloot een nieuwe, gasveilige en duurzame installatie te laten bouwen. Naar verwachting gaat de eerste schop begin 2023 de grond in.

Wat is methaan? Methaan is na CO2 het belangrijkste broeikasgas waarvan de hoeveelheid in de atmosfeer toeneemt door menselijke activiteiten. De tijd dat methaan het klimaat opwarmt is echter relatief kort. Per molecuul is methaan (CH4) een sterker broeikasgas dan CO2. Door de relatief korte verblijftijd van methaan in de atmosfeer (ruim tien jaar, tegen honderden jaren voor extra CO2 in de koolstofcyclus) verschilt het klimaateffect van veranderingen in de uitstoot van methaan sterk van het klimaateffect van veranderingen in CO2.
Wat is lachgas? Lachgas (N2O) is een krachtig broeikasgas, dat maar langzaam uit de atmosfeer verdwijnt. De bijdrage van 1 gram lachgas aan de opwarming van de aarde is bijna ruim 250 keer groter dan die van 1 gram CO2. Lachgas wordt in rioolwaterzuiveringen gevormd bij de verwijdering van stikstof.

KlimaatsommetjesIn Nederland wordt al sinds 2007 onderzoek gedaan naar de uitstoot van methaan (28 keer sterker dan CO2) op rwzi’s. De afgelopen jaren is daarnaast al in kaart gebracht wat de mogelijkheden zijn om de uitstoot van methaan te verminderen. Ook lachgas (256 keer sterker dan CO2) wordt op zuiveringen gevormd en uitgestoten. De emissie van lachgas en methaan kan daarom een significante bijdrage leveren aan de CO2-voetafdruk van een zuivering. Uit STOWA-onderzoek is zelfs gebleken dat 60 procent van de vermeden CO2 door eigen elektriciteitsopwekking teniet kan worden gedaan door de emissie van methaan. Voor lachgas geldt dat de bijdrage aan de totale CO2 voetafdruk van een zuivering 75 procent kan bedragen.

Wereldwijd methaanpact Tijdens de VN-klimaatconferentie in Glasgow in november 2021 spraken meer dan honderd landen af om de uitstoot van het broeikasgas methaan vóór 2030 met 30 procent te verminderen. Namens de Europese lidstaten ondertekende Ursula von der Leyen het methaanpact. Grote methaanuitstoters zoals Rusland, China, India en Australië ondertekenden de ‘Global Methane Pledge’ niet.
Vanwege de chemische eigenschappen van methaan kan het verminderen van dit broeikasgas op korte termijn al klimaatwinst opleveren. Het wordt door de VN beschouwd als de meest effectieve strategie om het doel van het beperken van de opwarming tot 1,5 graden Celsius binnen bereik te houden. Bij het behalen van deze doelstellingen kan de watersector een rol van betekenis spelen. Als alle landen die de Global Methane Pledge ondertekenden hun afspraken nakomen, zou de opwarming tegen 2050 met ten minste 0,2 graden Celsius verminderen.