Indra Waardenburg
Op 2 oktober 2019 opende Waterschap Rijn en IJssel in Zutphen de eerste grondstoffenfabriek ter wereld voor de productie van Kaumera Nereda® Gum (Kaumera). Deze duurzame grondstof wordt gewonnen uit slibkorrels, die zich vormen bij het Nereda-zuiveringsproces. Voor het terugwinnen van Kaumera uit rest- en afvalwater werken diverse partijen vanuit de overheid, het bedrijfsleven en de wetenschap samen, waaronder Royal HaskoningDHV. Het ingenieursbureau richt zich hierbij op de engineering en besturing van het extractiesysteem.
‘De Nereda-zuiveringstechnologie bestond al geruime tijd, toen de onderzoeksgroep van hoogleraar Mark van Loosdrecht (TU Delft red.) in 2009 ontdekte dat uit het afvalwaterslib een alginaat-achtige stof gewonnen kan worden. Alginaat is een grondstof voor bioplastic, die normaliter in kleine hoeveelheden uit zeewier wordt gewonnen. Na de ontdekking van dit NEO-alginaat, later Kaumera genoemd, was de grote vraag hoe we deze grondstof konden extraheren uit de slibkorrels’, vertelt Véronique Renard, salesmanager bij Royal HaskoningDHV. Na het uitwerken van diverse extractiemethodes op laboratoriumschaal, is er in 2017 een pilotonderzoek uitgevoerd op rioolwaterzuiveringsinstallatie Apeldoorn met spuislib van de Nereda-installaties in Dinxperlo en Epe. Op basis van deze pilot is in 2018 gestart met de bouw van een Nereda-installatie en de eerste Kaumera-fabriek in Zutphen.
De installatie in Zutphen verwerkt het proceswater van twee zuivelfabrieken van FrieslandCampina. Hiervoor is een persleiding, die het afvalwater voorheen naar de naastgelegen rioolwaterzuivering pompte, omgelegd zodat het afvalwater nu direct in een van de Nereda-tanks terechtkomt. Het spuislib uit het Nereda-systeem wordt vervolgens door de nieuwe Kaumera extractie-installatie geleid. Renard: ‘Het Nereda systeem in Zutphen is speciaal gebouwd voor de Kaumera-fabriek, want zonder Nereda geen Kaumera.’
Het productieproces van Kaumera bestaat uit grofweg vier stappen. Allereerst wordt het spuislib op hoge temperatuur gebracht en wordt de pH-waarde verhoogd door toevoeging van een base. Zo wordt het slib als het ware opengebroken. In een tweede stap wordt de Kaumera, door middel van centrifugeren, gescheiden van het restslib. Hierna volgt een zuurbehandeling om het polymeer neer te laten slaan als gelachtige grondstof, die uiteindelijk geïsoleerd kan worden door middel van een laatste centrifugatiestap.
De installatie in Zutphen kan jaarlijks 300 tot 400 ton organische droge stof (ODS) Kaumera produceren. Het ruwe product zal in ieder geval de komende twee jaar worden afgenomen door biotechnologiebedrijf ChainCraft, dat het op haar beurt verwerkt en daarmee geschikt maakt voor diverse toepassingen. ‘De eerste commerciële lading van 20 m3 is in maart op transport gegaan en bewerkt voor toepassing als biostimulant bij een landbouwbedrijf’, aldus Renard
Kaumera heeft verschillende eigenschappen; zo kan de nieuwe grondstof water absorberen en afstoten, en is het te gebruiken als verdikkings- of verlijmingsmiddel of als stabilisator. Door Kaumera te combineren met andere grondstoffen, verandert het karakter van de stof bovendien waardoor het voor oneindig veel toepassingen ingezet kan worden. Renard: ‘De diversiteit van de grondstof verklaart dan ook meteen de naam Kaumera, wat kameleon betekent in het Mãori. Kaumera blijkt bijvoorbeeld als coating op beton een rol te kunnen spelen in het uithardingsproces, waardoor het beton langzamer uithardt en langer meegaat doordat scheurvorming op deze manier wordt voorkomen. Daarnaast zorgt de combinatie van Kaumera met mineralen voor een licht, sterk, isolerend en brandwerend composietmateriaal, dat interessant kan zijn voor de bouwsector of vliegtuig- en auto-industrie.’
Het onderzoek naar de vele toepassingsmogelijkheden is in volle gang, met een eerste focus van de samenwerkingspartners op landbouwapplicaties, waarbij grote volumes afgezet kunnen worden. Kaumera kan ingezet worden als biostimulant, bodemverbeteraar of als coating voor meststoffen (slow release fertilizer), zodat deze minder snel wegspoelen of in de bodem terechtkomen. ‘In tegenstelling tot polyacrylaat, waar mestkorrels nu mee gecoat worden, is Kaumera biologisch afbreekbaar. Momenteel ligt er dan ook een wetsvoorstel voor het verbieden van dit polyacrylaat, wat voor ons een opening in de markt zou kunnen betekenen. We verwachten sowieso dat het toepassen van Kaumera in de landbouw sneller zal gaan in vergelijking met andere sectoren zoals de bouw- of transportsector. Eventuele toepassingen binnen deze sectoren -bijvoorbeeld isolatiemateriaal met brandvertragende eigenschappen- zijn vaak onderhevig aan strengere regelgeving en vereist mogelijk langlopende onderzoekstrajecten’, zegt Renard.
Het winnen van Kaumera uit slibkorrels betekent niet alleen een nieuwe waardevolle grondstof, maar zorgt er ook voor dat waterschappen 20-35 % minder slib hoeven te vernietigen. Verder kunnen de operationele kosten van een zuiveringsinstallatie tot 50 % lager uitvallen, door de inkomsten uit Kaumera. In september openen de samenwerkingspartners een tweede fabriek bij de waterzuiveringsinstallatie in Epe. Renard: ‘Deze wordt geplaatst bij onze allereerste Nereda-installatie bij Waterschap Vallei en Veluwe, die het publieke afvalwater zuivert. Hierdoor kunnen we ook de Kaumera die hier wordt geëxtraheerd, vergelijken met Kaumera uit industrieel restwater.’
Ondanks dat de fabrieken in Zutphen en Epe commerciële productie gaan draaien, gaat het wel om twee full-scale demonstratie-installaties, die het mogelijk maken om Kaumera verder te ontwikkelen, benadrukt Renard. ‘Naast de focus op eventuele toepassingen van Kaumera, blijven we met onze partners werken aan de optimalisatie van de extractiemethoden. Zo kijken we onder andere naar de te kiezen chemicaliën, die na gebruik kunnen worden teruggewonnen. Zo vergroten we de duurzaamheid en de circulariteit van de installatie.’
Kaumera wordt mede mogelijk gemaakt door subsidies van de Europese Unie (LIFE), de Rijksoverheid (RVO, DEI) en de provincie Gelderland, met medewerking van Royal FrieslandCampina en de kopgroep binnen de Energie- en grondstoffenfabriek (waterschappen die zich specifiek met Kaumera bezighouden).
