Rioolwater als bron voor duizenden tonnen cellulose
Cirtec ontwikkelt nieuwe technologie om cellulose terug te winnen
Jaarlijks verdwijnt in Nederland ongeveer 180.000 ton cellulose in het riool, afkomstig van toiletpapier. Omdat dit papier zacht moet zijn, wordt het meestal van verse cellulosevezels gemaakt, waarvoor bomen gekapt moeten worden. Zonde, vinden ze bij CirTec in Purmerend. Het bedrijf heeft een technologie ontwikkeld, waarmee cellulose uit afvalwater kan worden teruggewonnen en een tweede leven kan leiden in diverse toepassingen.
zuurstofbindende bacteriën
Het terugwinnen van cellulose brengt geld op. Bovendien leidt de terugwinning tot lagere operationele kosten. In de rioolwaterzuivering Geestmerambacht in Noord-Holland heeft al een demonstratie-installatie gedraaid, die 400 kilogram cellulose per dag terugwon. Salesmanager en veiligheidskundige Marit van Veen en proces engineer Bart de Ruiter vertellen over hoe de nieuwe technologie van CirTec werkt en welke mogelijkheden ze biedt.
De waterschappen verwijderen alle grove deeltjes zoals stukjes hout, plastic en bladeren met behulp van grofroosters uit het rioolwater, voordat dit de beluchtingsbassins ingaat. De fijnere cellulosevezels blijven echter niet achter, maar gaan mee naar de beluchtingsbassins. Daar worden ze merendeels ‘opgegeten’ door zuurstofbindende bacteriën, die zich tegelijkertijd vermenigvuldigen en vervolgens naar de bodem zakken, waar ze slib vormen. Dit slib wordt ontwaterd en gewoonlijk elders in Nederland verbrand, wat weer CO2-uitstoot oplevert.
“Als je bedenkt dat er voor zacht toiletpapier verse cellulosevezels nodig zijn, waarvoor bomen gekapt worden, dan is dit zonde. Met onze technologie kun je cellulose een tweede leven geven”, stelt salesmanager Van Veen.
fijnzeeftechnologie
Het bedrijf heeft al eerder de fijnzeeftechnologie voor het verwijderen van deeltjes uit rioolwater ontwikkeld, waarvan er nu ruim vijftig stuks in Nederland in gebruik zijn. De afgevangen deeltjes kunnen naar gistingstanks gevoerd worden, waar ze zonder zuurstof door bacteriën worden omgezet in onder andere biogas. “Daardoor wordt de eigenlijke afvalwaterzuivering minder belast en ontstaat er minder slib. Dat is winst, maar met het verwijderen en terugwinnen van cellulose valt nog meer winst te behalen”, licht Van Veen toe.
Ze doelt op de door CirTec ontwikkelde CellCap-technologie die droge cellulosevezels oplevert. Deze cellulose wordt onder de naam Recell® aangeboden en is geschikt voor diverse toepassingen. “We zijn aanvankelijk begonnen met fijnzeven om de zuivering te ontlasten. Toen we door de microscoop naar het afgevangen materiaal keken, zagen we daarin de mooie cellulosevezels. Dat bracht ons op het idee om die er in een aparte stap uit te halen om de kwaliteit van de afgevangen cellulose te verbeteren.”
Forse vermindering van energiegebruik en CO2-uitstoot
“Met 1 ton Recell vermijd je 2,5 ton CO2-uitstoot, want met recycling gebruik je de vezels van een boom immers twee keer. Ook bespaar je energie in de zuiveringsinstallatie, doordat die de cellulose niet meer hoeft af te breken. Er is minder elektriciteit nodig om de bassins te beluchten, waardoor de indirecte CO2-uitstoot vermindert. Verder hoeft er minder slib verbrand te worden, wat ook scheelt in de CO2-uitstoot”, licht Van Veen toe.
Process engineer De Ruiter legt uit, dat na het verwijderen van de grove bestanddelen uit het rioolwater met behulp van een aparte wasstap, het cellulosehoudende rioolwater vervolgens over een roterend-bandfilter stroomt. Het zeefdoek houdt de cellulosevezels tegen. Hierbij bouwt zich geleidelijk aan een koek op van cellulose-deeltjes, waardoor het rioolwater nog beter wordt gefilterd.
Niet-gedroogd koekmateriaal kan meteen ingezet worden als grondstof in een chemisch proces
Het proces
“We gaan het liefst zo snel mogelijk over op koekfiltratie, omdat het afvangrendement daarbij het grootst is”, aldus De Ruiter. De filterkoek wordt aan het einde bij de rol met een zogeheten luchtmes van het zeefdoek afgeblazen. De roterend-bandfilter verkoopt CirTec nu onder de naam IntenSieve®.
Het afgescheiden materiaal is nog niet schoon en vrij vochtig. Daarom wordt het ontwaterd, waarna het naar een droger gaat, waarin het wordt gedroogd en tegelijk gehygiëniseerd. Hiervoor kunnen verschillende types drogers worden ingezet, waaronder banddrogers en drogers met peddels.
Eventueel kan niet-gedroogd koekmateriaal meteen ingezet worden als grondstof in een chemisch proces, waarbij het hygiëniseren later volgt.
De Ruiter wijst erop dat het wegvangen van cellulose in de continu-processtroom van een afvalwaterzuiveringsinstallatie kan worden opgenomen. Er zijn geen tussenstappen nodig en ook geen extra pompen.
Toename van de capaciteit
Uiteindelijk bespaart deze technologie circa 20 procent energie, die anders nodig zou zijn voor het beluchten van de bassins voor de afbraak van cellulose. Ook levert de technologie ongeveer 15 procent minder slib op, waardoor er ook minder chemicaliën nodig zijn voor het ontwateren van slib, wat allebei kosten bespaart. Tegelijk neemt de capaciteit van de afvalwaterzuiveringsinstallatie met ongeveer 15 procent toe, waardoor er meer afvalwater gezuiverd kan worden of dezelfde hoeveelheid afvalwater nog beter gezuiverd kan worden. “Die 15 procent meer capaciteit is een indicatie. De capaciteitswinst hangt uiteindelijk af van het soort zuiveringsinstallatie en de kwaliteit van het afvalwater”, voegt De Ruiter eraan toe.
Hij is ervan overtuigd, dat het terugwinnen van de cellulose aanzienlijk kan bijdragen aan het behalen van de doelstelling van de waterschappen om in 2030 CO2-neutraal te zijn.
Van Veen: “Met de lagere operationele kosten verdien je de investering in het verwijderen van cellulose op termijn sowieso terug. Met de verkoop van de gewonnen cellulose gaat dat nog sneller.”
De cellulose kan bijvoorbeeld als afdruipremmer aan asfalt worden toegevoegd om het uitzakken van steentjes te voorkomen. Nu wordt vaak bitumen als bindmiddel gebruikt. Ook kunnen cellulosevezels en bioplastic samen biocomposiet vormen. In de hal bij CirTec staat bijvoorbeeld een picknicktafel die van dit materiaal gemaakt is.
Internationale prijs voor CirTecs nieuwe technologie
In juni 2022 won CirTec een prijs in de categorie ‘Innovation in water circularity’ op het jaarlijkse WEX Global-congres in Valencia in Spanje. WEX (voluit The Water & Energy Exchange) organiseert elk jaar een congres voor professionals van drinkwaterbedrijven, waterschappen en industrieel waterbeheer uit meer dan veertig landen. Ze wisselen er ideeën uit en discussiëren over circulaire oplossingen om water en energie beter te benutten en hiermee klimaatverandering tegen te gaan.
De jury gaf bij de uitreiking van de prijs aan dat zij vooral onder de indruk van CellCap was, doordat “het herwinnen van een grondstof, in dit geval cellulose, niet alleen op de zuivering een belangrijke besparing oplevert, maar ook invulling geeft aan de circulaire doelstellingen van de waterbeheersector en een duidelijke bijdrage levert aan reductie van CO2-emissie”.
Samenwerking met hogescholen en universiteiten moet bijdragen aan de verdere ontwikkeling van de technologie
Mogelijkheden voor de industrie
Van Veen: “We hebben de hele tijd gesproken over waterschappen, maar de CellCap-technologie is ook interessant voor de industrie, met name voor de papierindustrie en de groenteverwerkende industrie. Meer in het algemeen geldt dat het verwijderen van zwevende stoffen helpt om de achterliggende zuiveringsinstallatie te ontlasten of, bij lozing op het riool, om te besparen op lozingskosten. Dit is natuurlijk interessant voor ieder bedrijf dat afvalwater loost of zelf zuivert.”
Bij de groenteverwerkende industrie gaan veel vezels het riool in. Bedrijven uit die sector moeten de waterschappen dan ook fors betalen om dat te zuiveren. "Daardoor kunnen vooral deze bedrijven een investering in onze IntenSieve® snel terugverdienen", aldus Van Veen. “De overheid gaat uit van terugverdientijden van acht tot tien jaar. De industrie gaat uit van twee à drie jaar. Dat behoort bij een investering in onze technologie zeker tot de mogelijkheden.”
Van Veen geeft aan dat de CellCap-technologie een oplossing biedt voor bedrijven in de leerindustrie, glasvezelindustrie, garnalenpellerijen, de chemische industrie, groente- en aardappelverwerkende industrie ... eigenlijk voor ieder bedrijf met een afvalwaterstroom met zwevende stof erin.
De CellCap-technologie is nog betrekkelijk nieuw. “We trekken met mobiele installaties door het hele land om ze in bestaande zuiveringsprocessen te kunnen inzetten en te demonstreren. Dat doen we ook in Spanje, Italië, Frankrijk en Engeland”, aldus Van Veen.
CirTec staat voor de uitdaging om de technologie verder op te schalen. Het bedrijf neemt hierbij een tussenpositie in. “We zijn geen ingenieursbureau en ook geen machinebouwer maar iets daar tussenin, een soort van technologieleverancier”, zegt de Ruiter. “We leveren machines en blowers. In combinatie met onze technologie leveren die specifieke oplossingen voor waterschappen en bedrijven.”
Opschaling
De Ruiter doet samen met hogescholen en universiteiten en apparatenbouwers toepassingsgericht onderzoek, dat moet bijdragen aan de verdere ontwikkeling en opschaling van de CellCap-technologie. Dat gebeurt zowel in Nederland als in andere landen.
CirTec werkt aan een grotere zeefband, maar ‘hoe groter hoe beter’ gaat hierbij niet helemaal op. “Bij een steeds bredere krijg je op een gegeven moment te maken met een vorm van doorbuigen, waardoor de band niet meer goed loopt. Het is handiger een aantal kleinere machines naast elkaar te zetten. ’s Nachts kunnen we dan bijvoorbeeld twee machines laten draaien, tijdens de spits in de ochtend zes machines en bij zware regenval zo nodig tien machines”, aldus De Ruiter.
CirTec produceert en verkoopt de nieuwe apparaten en in samenwerking met Cellvation B.V. wordt de teruggewonnen cellulose verder opgewerkt, waarna het klaar is om opnieuw op de markt te worden gebracht.
Toepassingen van herwonnen cellulosevezels
De cellulosevezels kunnen gebruikt worden als:
- Afdruipremmer in asfalt
- Versterkende vezels in biocomposietmateriaal
- Spouwmuurisolatie
- Grondstof voor polymelkzuur (PLA) of azijnzuur.
