'Niet langer boren en delven, maar zachtjes wakker kussen'

Te ruw hebben we de aarde bejegend om haar van haar schatten te ontdoen. Hoogste tijd om onze planeet voortaan omzichtiger aan te pakken.

Vorige week was hij in Florida, waar hij bij NASA in het Kennedy Space Centre keek naar prachtige 3D-animaties over toekomstige reizen naar Mars. 'Ik zag de mooie plaatjes van de aarde en ik dacht: al zouden we het willen, we zijn hier voorlopig nog niet weg, dus we moeten zuinig zijn op de planeet', zegt Timo Heimovaara.


Een uitlating die een groen gedachtegoed verraadt. Klopt, maar de van oorsprong aan Wageningen Universiteit opgeleide bodemscheikundige is niet vies van forse ingrepen in de ondergrond van die prachtige planeet. Hij vertelt bevlogen van zelfvoorzienende kalkzandsteenfabriekjes in de bodem die naar behoeven kalkzandsteen maken en als voedsel slechts een lekker substraatje believen. Hij droomt ook van een slimme stalen damwand die door een bacteriologische biofilm tegen corrosie wordt beschermd.


'De bodem', zegt Heimovaara, 'lijkt een logge en trage opvangbak, die daar maar ligt te liggen. Dat is ook zo. Met lucht- en watervervuiling konden in een tijdsbestek van enkele jaren snelle verbeteringen worden geboekt. Bij de bodem duurt dat langer. Maar als we die trage bodemprocessen goed bestuderen en naar onze hand kunnen zetten, heeft die bodem ongekende mogelijkheden voor ons in petto. Lucratiever ook dan louter de peperdure kostenpost van sanering van verontreiniging', zegt Heimovaara. Gisteren hield hij zijn inaugurele rede als hoogleraar geomilieutechniek aan de Technische Universiteit Delft.


Heimovaara, zoon van een Finse diplomaat en zakenman en een Nederlandse moeder, geboren in Nairobi, opgegroeid in Nederland, begon zijn speurtocht evengoed bij de dure sanering van vervuilde bodems. 'Sinds twintig jaar weten we dat micro-organismen in staat zijn vervuiling vanzelf af te breken. Ligt er olievervuiling onder een tankstation of trichloorethyleen onder een chemische wasserij, dan komen er bacteriën op af die de zaak langzaam afbreken. De vervuiling selecteert de micro-organismen.'


Dat soort natuurlijke processen in het gareel krijgen, daar gaat het Heimovaara om. Veel van de toepassingen die hij en zijn collega's nu al in de vingers hebben, draaien om de neerslag van kalk. De enthousiaste hoogleraar toont een bordje met losse zandkorrels. In het midden ligt een keihard blok kalkzandsteen. Het ziet eruit als een zandtaartje. 'Zelf gemaakt', zegt hij. 'We voeren micro-organismen een lekker voedzaam substraat met daarin calcium opgelost. Ze gaan als een gek groeien en vormen daarbij bicarbonaat, dat als een cement de zandkorrels aan elkaar plakt.'


Zwakke schakels

Dit proces kan nu ter plaatse als kleine kalkzandsteenfabriekjes worden ingezet. Heimovaara wil er zwakke schakels in de duinen mee verstevigen, erosiegevoelige plekken in woestijnen bestrijden of drijfzand in aardbevingsgevoelige gebieden tegengaan.


Ook actueel: zulke natuurlijke zandsteenvormende processen zouden op termijn kunnen worden ingezet bij piping, het beruchte dijkondermijnende proces waarbij snelstromend water in een rivier of kanaal geniepige gangetjes in de voet van de waterkering vreet. Heimovaara: 'Zover is het nog niet, want we moeten het proces zo goed in de vingers krijgen dat we het op precies de juiste plek en de juiste tijd kunnen laten plaatsvinden. Bij dijkversteviging staan er uiteindelijk mensenlevens en grote economische belangen op het spel. Onze eco-engineering moet honderd procent safe zijn.'


De Gasunie trok al wel profijt van een vernuftig staaltje van biologisch lijmen van een laag in de ondergrond. 'Een boorbedrijf moest in opdracht van Gasunie in 2011 een gaspijp onder een kanaal leggen, maar stuitte op een grindlaag. Dat is lastig boren, want de boorspoeling - grout - sijpelt meteen weg.'


In Australië hadden onderzoekers de bacterie Sporosarcina pasteuri gevonden, die geschikt bleek om ureum met daaraan toegevoegde calcium om te zetten in calciumcarbonaat. 'Onze onderzoeksgroep ontwikkelde een proces waarin deze bacterie het grind als een tweecomponentenkit binnen zes dagen aan elkaar plakt. De ondergrond werd daardoor boorbaar.'


Bij deze reactie ontstaat nu nog ammonium als bijproduct. Die stof moet na afloop worden verwijderd dus speuren de Delftenaren verder naar stoffen als waterzuiveringsslib, melasseresten uit de voedingsindustrie of andere restproducten die geen schadelijke producten opleveren. Niets minder dan dit soort kleine biobased fabriekjes wil Timo Heimovaara opzetten.


'Bodemecosysteemdiensten' noemt hij zulke productieprocessen. Gebruikmaken van de trage, bestaande processen en deze op subtiele wijze naar onze hand te zetten, betoogt de ingenieur. 'Niet langer bruinkool van de aardkorst schrapen, metalen delven of olie oppompen met behulp van veel energie en onder achterlating van veel vervuiling, maar op een duurzame manier grondstoffen winnen.' Het liefst door micro-organismen vet te mesten met het juiste substraat, bij voorkeur met afvalproducten.


'We werken ook aan het zachtjes fracken van gesteente om metalen als koper en nikkel niet langer in mijnbouw te delven, maar ze onder de grond door bacteriën uit gesteente te weken en ze met water naar het aardoppervlak te pompen. Het gaat om het ontwikkelen van methoden waarmee dit soort bodemprocessen met proporties van enkele nanometers kunnen worden toegepast in de voor de praktijk relevante schaal van enkele tientallen meters, zoals bij die gaspijp. Dat is ons domein.'


Laagje op laagje

Hoe komt dat eigenlijk, dat de bodem boordevol zit met dit soort processen die we zomaar gratis en voor niets kunnen benutten? 'De Nederlandse ondergrond', antwoordt Heimovaara, 'is opgebouwd uit een eindeloze reeks van begraven bodems. Het land is laagje op laagje aangebracht, honderdduizenden jaren lang. Slib en zand van de rivieren, sediment door overstromingen van de zee, veenresten. Veel van het materiaal is dood, maar in al die laagjes leven micro-organismen, soms in een sluimerslaap, maar klaar om wakker te worden gekust.'


Om die reden wordt de biodiversiteit van de bodem ook wel the poor man's rainforest genoemd. Meer dan 95 procent van de biodiversiteit zit in de bodem. De variëteit aan nu nog onbekende processen van al dat kleine grut is ongekend, meent Heimovaara.


Hij denkt er ook de levensduur van staal mee te verlengen. 'Als een damwand vijftig jaar lekvrij moet blijven, nemen we voor de veiligheid staal van zeven centimeter dik. Dat kost handenvol geld en bakken met energie.' Op zoek naar een duurzame damwand begon Heimovaara daarom in opdracht van het Havenbedrijf van Rotterdam een onderzoek om micro-organismen aan te zetten tot het laten neerslaan van mineralen die poriën in de bodem vullen waardoor rottings- en corrossieprocessen geen kans krijgen. 'De beestjes beginnen met een soort tandplak die zich als een biofilm nestelt tussen het staal en de bodem. Later mineraliseert het tot een keiharde tandsteen die de levensduur van bijvoorbeeld kademuren aanzienlijk kan verlengen.'


Deze technologie moet zich nog echt goed uitkristalliseren, want 'een beetje dicht' is natuurlijk niet goed genoeg als de damwand een achterliggende stad moet beschermen tegen wateroverlast, zegt Heimovaara.


Dit nieuwe inzicht om de ongekende mogelijkheden van de bodem te leren kennen betekent volgens de nieuwe hoogleraar ook een synthese tussen de universiteiten van Wageningen en Delft. 'Wageningse ingenieurs gaan louter over levende materie, biomassa en bacteriën; Delftse ingenieurs onderzoeken doorgaans dode dingen als beton en staal en werken ook vaak letterlijk tegen de natuur. De Wageningse en Delftse filosofie verbinden in bodemonderzoek dat van een duur defensief afbreken en schoonmaken van vervuiling tendeert naar een lucratief scheppen en produceren in duurzame bodemsysteemdiensten, dat is mijn missie. Ik ben ervan overtuigd dat dergelijk multidiscplinaire eco-engineering een grote toekomst heeft'.


Heimovaara grijnst. 'Als ik mijn bachelorstudenten nu met dit virus weet te besmetten, wordt het over een jaar of vijf toegepast in het bedrijfsleven.'


TIMO HEIMOVAARA ( 48 )

1988 Wageningen Universiteit bodemscheikunde


1993 Universiteit van Amsterdam bodemfysica


1996 Royal Haskoning, Groundwater Technology


2007 Technische Universiteit Delft, universitair hoofddocent duurzame bodemsysteemdiensten


2012 hoogleraar geo-environmental engineering


Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant 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 @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden