Poep is goud

Wie het toilet doortrekt, spoelt drinkwater, energie en voedingsstoffen weg. Zonde, vinden onderzoekers uit Wageningen. In en rondom het Nederlands Instituut voor Ecologie experimenteren ze met een gesloten waterkringloop, waar poep en plas een tweede leven krijgen.

Vies, weg ermee. Zo denken de meeste mensen over uitwerpselen. Maar Louise Vet, directeur van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), ziet het anders. Dat blijkt al uit de bordjes die ze op de binnenkant van de wc-deuren van haar instituut liet plakken. 'THANK YOU!' staat er, alsof de bezoeker zojuist een gulle gift heeft gedaan. 'En dat is ook zo', zegt ze. 'Poep is goud, het is extreem waardevol.'


Toch blijkt dat niet uit het ontwerp van het leeuwendeel van de rioolstelsels en zuiveringsinstallaties, vindt Vet. 'Het gaat al mis bij het doortrekken van de gemiddelde wc. Eén druk op de knop en er spoelt 5 tot 10 liter zuiver drinkwater weg. Vele kilometers verderop gaat de zuivering al dat drinkwater dan weer met veel techniek en energie zuiveren: waanzin.'


Als evolutionair ecoloog houdt Vet niet van weggooien. Haar doel: poep en urine verwerken op een manier die net zo veel oplevert als kost. Een gesloten kringloop dus, waarin afval dient als voedsel voor iets anders; een proces waarbij geen chemicaliën nodig zijn en waarmee waardevolle natuurlijke grondstoffen worden teruggewonnen.


Stap één om dat te bereiken: zo min mogelijk water gebruiken. Op het Nederlands Instituut voor Ecologie staan dan ook vacuümtoiletten, vergelijkbaar met de wc's aan boord van vliegtuigen. Bij het doortrekken gebruiken ze slechts 1 liter: geen drinkwater natuurlijk, maar grondwater.


In een 'normaal' rioolstelsel wordt de ontlasting gigantisch verdund, met regenwater, water uit de douche, water uit de wasbak en ga zo maar door. Vet wil het mengsel juist zo geconcentreerd mogelijk houden. 'Dan hoef je uiteindelijk minder vloeistof te behandelen, zowel om de schadelijke stoffen eruit te halen als om de waardevolle grondstoffen te winnen.'


Met die grondstoffen doelt Vet vooral op fosfaat, dat voor planten onmisbaar is om nieuwe cellen mee aan te maken. Fosfaat is het belangrijkste ingrediënt van kunstmest, die op zijn beurt weer cruciaal is voor het voeden van de groeiende wereldbevolking. Hoewel er nu nog ruim voldoende van is - en in Nederland zelfs te veel, door de mest van intensieve veeteelt - verwachten veel wetenschappers dat de voorraad fosfaat binnen een tot twee eeuwen uitgeput raakt. De prijs van fosfaaterts is de afgelopen vijf jaar al met 300 procent gestegen.


Vet: 'Iedereen heeft het over oprakende olie. Maar het dreigende tekort aan fosfaat is nog zorgwekkender. Kunstmestprijzen schieten omhoog, wat vooral een bedreiging is voor kleine boeren in ontwikkelingslanden.'


Bioreactor

Koesteren dus dat fosfaat, vinden ze in Wageningen. Onderzoeksleider en milieuwetenschapper Tania Fernandes toont in een bijgebouw een tank die is aangesloten op de wc's van het instituut. Deze zogeheten vergister zet de ontlasting deels om in biogas; energie dus. Het resterende ontlastingsmengsel wordt in de toekomst doorgesluisd naar een bioreactor vol algen, die het fosfaat eruit halen.


Fernandes: 'De algen kun je bijvoorbeeld indrogen en over het land gooien als kunstmest. De gewassen nemen het fosfaat weer op, waarna wij het opeten en weer uitpoepen. Zo is de cirkel rond.'


Daartoe moeten Fernandes en haar onderzoeksteam eerst de beste algen selecteren. In haar laboratorium staan koelkasten, met daarin jerrycans met een zwart mengsel dat zijn oorsprong vindt in de wc's. Slangen leiden het mengsel naar potten met algen, die onder invloed van LED-verlichting fosfaat en stikstof opnemen.


'Hoe doet deze het?', vraagt ze aan een student in een witte jas.


'Bijna alle fosfaat weg in vijf dagen.'


'Heel goed', antwoordt Fernandes.


Fernandes heeft al vele algensoorten getest en afgekeurd. De vier uit de Chlorella-familie die nu op tafel staan, zijn veelbelovend. Fernandes maakt bewust een cocktail van soorten om het ecosysteem in de tank robuuster te maken. 'Een les uit de natuur is dat diversiteit belangrijk is voor het goed functioneren van ecosystemen. Wij willen testen of dat voor het opnemen van fosfaten door algen ook opgaat.'


Nog een openstaande vraag: halen de vergister en de algen genoeg schadelijke stoffen uit de ontlasting? Daarbij moet gedacht worden aan bacteriën en virussen, maar ook aan zware metalen en medicijnen. Zo kunnen hormonen uit 'de pil' beter niet in de natuur komen. Canadese onderzoekers toonden al eens aan hoe bijvoorbeeld mannetjesvissen onder invloed van die hormonen vrouwelijker worden en zelfs eitjes gaan leggen.


Fernandes: 'De komende jaren gaan we experimenteren met hoe de kringloop het beste werkt. Moeten we nog andere algensoorten toevoegen? Is een extra filterstap nodig? Hoe kun je algen het beste oogsten? Er zijn genoeg variabelen om mee te spelen.'


De onderzoekers zien toepassingen bij nieuwe bouwprojecten, zoals woonwijken, kantoorgebouwen en ziekenhuizen. Die zijn dan compleet losgekoppeld van het gewone riool en zuiveren en recyclen hun eigen afvalwater.


Vrachtwagens

Andere onderzoekers zijn minder overtuigd van de gouden toekomst van het Wageningse sanitatieconcept. 'Alle beetjes helpen natuurlijk', zegt Harry Aiking, onderzoeker bij het Instituut voor Milieuvraagstukken van de Vrije Universiteit. 'Maar ook met dit systeem krijg je de kringloop niet gesloten. Om maar wat te noemen: van de kunstmest die je op het land strooit, wordt grofweg de helft van de fosfaten opgenomen door planten. Een belangrijk deel van de fosfaten stroomt alsnog via het oppervlaktewater naar zee.'


Jules van Lier, hoogleraar afvalwaterzuivering aan de TU Delft: 'Moet afvalwaterverwerking duurzamer? Absoluut. Is het dan een goed idee om woonwijken los te koppelen van het riool en decentraal fosfaten terug te winnen? Daar ben ik nog niet zo zeker van.'


Hoe verwerk je de algen nadat ze zich op allerlei locaties hebben volgegeten met fosfaat, vraagt Van Lier zich af. 'Gaan er honderden vrachtwagens door het land rijden om die algen op te halen? Of ga je ze bij elke decentrale zuivering opwerken tot een vermarktbaar product? Moet je alleen fosfaat terugwinnen, dan is het makkelijker om dat bij een grote centrale zuivering te doen, vanwege de schaalvoordelen.'


Zowel Aiking als Van Lier twijfelen bovendien aan de potentie van de algen, die veel licht nodig hebben om te groeien. Zeker in donker afvalwater dringt licht slecht door, waardoor je grote oppervlakken met algen moet creëren. Van Lier: 'Zelfs als je een buis van binnen volhangt met energiezuinige LED-lampen denk ik dat dit veel energie en vooral materiaal kost.'


Fosfaatzout

Van Lier wijst op bestaande fosfaatwinning, zoals die nu bijvoorbeeld plaatsvindt bij de zuivering in het Gelderse Olburgen. Daar wordt magnesium toegevoegd aan het afvalwater, dat een verbinding aangaat met het ammonium en het fosfaat in het poepwater. Het molecuul dat ontstaat - een fosfaatzout - zinkt naar de bodem en kan zo worden teruggewonnen.


'Het is een makkelijke technologie die goed te combineren is met de huidige infrastructuur. Voorlopig lijkt dit me de goedkoopste en duurzaamste methode om fosfaat uit afvalwater te winnen.'


Fernandes heeft juist weer haar bedenkingen bij zuiveringen die strooien met magnesium: 'Je moet dan chemicaliën toevoegen, het water minder zuur maken, en dan nóg wordt niet al het fosfaat teruggewonnen. Algen hebben, zonder dat er toevoegingen nodig zijn, wel die potentie. Bovendien kun je van algen niet alleen kunstmest maken, maar ook bijvoorbeeld bioplastics, biodiesels en zelfs voedsel. We hebben al eens overheerlijke algenkoekjes uitgedeeld op het popfestival Lowlands.'


Afvalwater: van nul tot nu

3.500-2.500 v. Christus: In Mesopotamië, het huidige Irak, worden 's werelds eerste riolen gebouwd. Het doel is het afvoeren van afvalwater, aan zuiveren en recyclen doet men dan nog niet.


1854: De Brit John Snow toont aan dat de cholera-epidemie in Londen wordt veroorzaakt door poepresten in het drinkwater.


Sindsdien: opmars van afvalwaterzuiveringen om ziekten te voorkomen. Toch heeft anno 2012 nog steeds 4 op de 10 aardbewoners geen toegang tot goede sanitaire voorzieningen.


Nu: Steeds meer ligt de nadruk op het uit afvalwater terugwinnen van energie en van nuttige grondstoffen.


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