Dit artikel verscheen in Vrij Nederland en is daar ook te beluisteren.
Nederland wil in 2050 een circulaire economie hebben. Kan dat echt? En wat is daarvoor nodig? Vrij Nederland zoekt het uit per reststroom. Deze maand de laatste aflevering: afvalwater.
In het wijkje Noorderhoek in de Friese stad Sneek hebben 207 woningen hun eigen rioolsysteem. De bewoners zelf merken er weinig van. Hun wc trekt iets anders door, met een minieme hoeveelheid water en veel lucht, vanwege het vacuümsysteem. Snijresten en overgebleven voedsel kunnen de bewoners ook doortrekken, via een keukenvermaler in de gootsteen, die Amerikaanse huishoudens ook vaak hebben. In Nederland zijn zulke keukenvermalers eigenlijk verboden, vanwege het risico op verstoppingen, maar in Sneek mag het wel. De leidingen uit deze woningen van woningcorporatie Elkien gaan immers niet naar het normale riool. Al sinds 2010 komt het vermalen keukenafval samen met het ‘zwarte water’ uit de vacuümtoiletten aan de rand van de wijk samen in een lokaal zuiveringsgebouwtje.
Sybrand Metz legt binnen zijn hand op een zwarte, ronde tank. ‘Hier zetten bacteriën 90 procent van alle organische stoffen om in gas,’ zegt hij. Metz is technisch directeur van het bedrijf Desah, beheerder van het zuiveringsgebouw.
Aanvankelijk kwam ‘de smeerpijp’ uit Amsterdam nog ongefilterd uit in de toenmalige Zuiderzee, later het IJsselmeer, waar de palingen ervan smulden.
Desah ontwikkelt nieuwe technieken voor ‘duurzame oplossingen in de waterketen’ en bouwde in 2005 al eenzelfde soort installatie voor 32 testwoningen in Sneek. Hier in Noorderhoek wordt al het zwarte en grijze water uit de wijk – dus ook uit de douche, vaatwasser en wasmachine – ter plekke schoon genoeg gemaakt om dat in de toekomst te kunnen lozen in een meer of rivier in de buurt. Daar is een stuk minder energie, water en ruimte voor nodig dan in de reguliere waterzuivering. En er wordt hier van alles uit het water gewonnen. Fosfaat wordt bijvoorbeeld omgezet in struvietkorreltjes, waar Metz triomfantelijk een buisje vol van in de lucht steekt. ‘Dit kun je uitstrooien in je tuin of op het land.’ Metz hoopt dat dit soort circulaire riolering snel terrein wint in Nederland. ‘In Zweden wordt met veel Nederlandse technologie al een soortgelijke wijk gebouwd voor tienduizend woningen,’ zegt hij. ‘Die woningen krijgen uit het zuiveringsgebouw zelfs direct drinkwater terug.’
Vuil of grondstoffen
Een circulaire riolering klinkt misschien een beetje vies. Willen we de afvalstromen uit onze toiletten wel hergebruiken? Dat zou eigenlijk wel moeten in een circulaire economie, waar het Nederlandse demissionaire kabinet op aanstuurt. Al in 2050 zou de economie zonder nieuwe grondstoffen en zonder afval moeten draaien. Kringlopen van materialen moeten voor die tijd dus worden gesloten. Van al die materiaalstromen is die van onze eigen poep en plas misschien wel het meest voor de hand liggend.
Ons verteringsysteem past, net als dat van andere dieren, immers al prima in de voedselkringloop. Vroeger werden menselijke uitwerpselen ook gebruikt om het land mee te bemesten. Daar kwam verandering in toen in de negentiende en twintigste eeuw riolering werd aangelegd. Alle bacteriën uit de wc’s werden met behulp van water zo snel en ver mogelijk weggevoerd uit de huishoudens. De volksgezondheid ging er flink op vooruit, maar de nuttige stoffen in onze eigen reststromen gingen ermee verloren.
Aanvankelijk kwam ‘de smeerpijp’ uit Amsterdam nog ongefilterd uit in de toenmalige Zuiderzee, later het IJsselmeer, waar de palingen ervan smulden. Inmiddels wordt al het rioolwater met zuiveringsinstallaties schoongemaakt vóór het weer wordt geloosd in meren of rivieren. Wat er uit het afvalwater wordt gefilterd – vuil of grondstoffen, het is maar hoe je het bekijkt – gaat grotendeels gasvormig de lucht in. Dat levert nog geen drinkwater op. Daar hebben we weer speciale drinkwaterbedrijven voor, met eigen zuiveringsprocessen. Zij tappen daarvoor overigens wel deels uit het oppervlaktewater van meren en rivieren, waar de riolering en waterzuivering hun gezuiverde rioolwater in lozen. Zo wordt het water toch nog circulair. Maar via veel tussenstappen.
Energieslurper
Rioolwaterzuivering kost in de reguliere Nederlandse systemen behoorlijk wat energie, materiaal, toezicht en onderhoud. De volumes afvalwater die door ons riool stromen zijn immers groot. Naast het water uit onze douches, vaatwassers en wasmachines is dat bijvoorbeeld ook nog zo’n zeven liter water per doortrekbeurt. Bij al dat huishoudelijk afvalwater komt ook nog industrieel afvalwater én regenwater.
Dat regenwater door hetzelfde riool stroomt, is eigenlijk een historische fout die Nederland ooit heeft gemaakt, zegt Sybren Gerbens, zuiveringstechnoloog bij Wetterskip Fryslan. ‘In andere landen blijven regenwater en afvalwater vaak gescheiden. Bij nieuwbouwwijken is dat in Nederland inmiddels ook het beleid.’ Het riool leek ooit logisch om regenwater snel uit de straten te halen, maar inmiddels zien de zuiveringsbedrijven vooral een last in de enorme volumes die ze moet verwerken.
Tussen de klotsende watertanks en langzaam ronddraaiende waterbassins geeft Gerbens een rondleiding bij de reguliere waterzuivering van Sneek. Hier komt het afvalwater binnen van álle bewoners van de stad en omliggende dorpjes, behalve dan die 207 uit het wijkje Noorderhoek. Dat staat gelijk aan het afvalwater van ongeveer 60.000 mensen, per uur omgerekend zo’n honderd vrachtwagens vol. Roosters houden het eerste grove afval tegen. ‘Er belanden veel billendoekjes, luiers en de gekste dingen in het riool,’ zucht Gerbens. ‘Daar is meer voorlichting over nodig. Maar er komt ook troep binnen via rioolputten op straat.’
De rest van de zuivering gaat vooral met biologische processen. De waterzuivering voegt bacteriën toe én de zuurstof die zij nodig hebben. Dat laatste is de grootste energieslurper van het proces: blowers blazen belletjes omhoog en grote gardes kloppen zuurstof in het water. Daarmee zet een snelgroeiende groep bacteriën onder meer de organische stoffen en ammonium uit het rioolwater om in CO2 en stikstofgas. Dat gaat gewoon de lucht in en dat is ook de bedoeling. Als het water maar schoon genoeg is om in meren of rivieren te kunnen lozen.
In het laatste stadium van de zuivering komt het water tot rust in grote ronde bassins. Bacteriën slaan hier neer in het slib op de bodem. Er dobberen meeuwen rond op de oppervlakte. ‘Op zoek naar een lekker hapje,’ zegt Gerbens. Hij wijst op een klein rood stukje dat voorbijdrijft. ‘Soms is dat ook plastic, want we kunnen niet alles uit het water halen. Ook medicijnresten, pesticiden en pathogene bacteriën zitten er nog in als we het lozen. Dat proberen we wel te verbeteren, want er komt strengere regelgeving aan vanuit de EU.’
Regenwater maakt het zuiveringsproces vooral minder efficiënt. Afvalwater is veel gerichter te behandelen als het geconcentreerd blijft.
De waterschappen kijken ook naar manieren om de uitstoot van sterke broeikasgassen te beperken, zoals lachgas en methaan. Dat laatste vormt zich vooral in de rioolbuizen, als het rioolwater onderweg naar de zuivering begint te rotten. Wat dat betreft is regenwater in het riool wel weer een voordeel: zo stromen de buizen sneller door.
Maar verder maakt regenwater het zuiveringsproces vooral minder efficiënt. Afvalwater is veel gerichter te behandelen als het geconcentreerd blijft. Neem de zwart-waterstroom uit de vacuümtoiletten in de Sneekse wijk Noorderhoek. Er is maar een relatief kleine en energiezuinige installatie nodig om dat water te zuiveren. En er zijn andere technieken mogelijk, zoals het water direct vergisten tot biogas. Gerbens: ‘Dat kan niet met het afvalwater dat binnenkomt bij de waterzuivering. Dat is te koud en te verdund.’
Terugwinnen
Als je riolering circulairder wil maken, is het handig om de R-ladder erbij te pakken. Dit model met Engelse woorden die beginnen met een R wordt vaak gebruikt om afvalstromen zoals die van plastic, beton of elektronica circulair te krijgen. Om die ketens te sluiten – zonder afval of nieuwe grondstoffen dus – helpen de R’en uit de R-ladder in verschillende mate mee. De minst nuttige R is die van Recover, helemaal onder aan de ladder. Die staat voor het terugwinnen van energie uit een afvalstroom. Denk bijvoorbeeld aan het verbranden van oud textiel. Daarboven staat de R van recycling: vezels uit oude kleding halen om nieuwe spullen mee te maken. Daarboven staan de R’en van Repair (repareren) en Reuse (hergebruik), die zorgen dat een kledingstuk zo lang mogelijk in gebruik blijft. Bovenaan staan de R’en van Reduce (verminderen) en Refuse (weigeren): als we minder of géén nieuwe kleding meer kopen, zetten we eigenlijk de grootste stappen richting een circulaire keten. Elk kledingstuk dat de keten überhaupt niet inkomt, hoeven we ook niet op te ruimen. Dat scheelt alle energie en organisatie die komt kijken bij hergebruiken, repareren, recyclen of verbranden.
Laten we die R-ladder nu eens toepassen op ons riool. Daar kunnen we ook energie uit terugwinnen (Recover) en we kunnen er grondstoffen zoals fosfaat uit halen (Recycle). We zouden schoongemaakt water weer kunnen hergebruiken (Reuse) in plaats van het te lozen. En we kunnen de volumes van het afvalwater proberen te verkleinen door er minder of zelfs geen regenwater of drinkwater bij te gooien (Reduce of Refuse). Deze laatste R’en staan bovenaan de R-ladder. Ze verkleinen de stromen afvalwater en maken het zo gemakkelijker om de eindjes ervan aan elkaar te knopen. Recycling gebeurt een stuk efficiënter bij geconcentreerde stromen. Dat is ook wat het project met vacuümtoiletten in Noorderhoek laat zien. Wetterskip Fryslan is sinds het begin betrokken en onderzoekt wat het kan opleveren om riolering anders te organiseren.
Grondstoffen uit het zuiveringsslib
In hoeverre is ons reguliere riool eigenlijk al circulair? In bijna elke zuiveringsinstallatie wordt energie teruggewonnen, Recover dus, de laagste R. Dat gebeurt uit het zuiveringsslib waar de bacteriën in neerdalen als ze het zuurstof hebben opgebruikt. Vanuit de ronde bassins waar de meeuwen in ronddobberen, wordt het slib van Sneek wekelijks met vier vrachtladingen vol weggereden om elders in het land te verwerken. Grotere zuiveringen in Nederland hebben daar zelf apparatuur voor. Het vergisten van slib levert energie op, ook al is dat grofweg de helft minder dan wordt teruggewonnen uit het zwarte water in de vergistingstank van Noorderhoek.
Enkele reguliere rioolzuiveringen in Nederland doen ook aan de R daarboven: Recycle. Ze winnen grondstoffen uit het zuiveringsslib. In Amsterdam en Echten staat bijvoorbeeld een struvietinstallatie om van het fosfaat uit urine meststoffen te maken, net als de korreltjes in het buisje van Metz. Ook dat proces levert uit de geconcentreerde stromen in Noorderhoek drie tot vier keer meer op.
De R van Reuse zien we nog nauwelijks in onze waterzuivering. Rioolwater hergebruiken is praktisch verboden in Nederland. Zuiveringsinstallaties mogen het gezuiverde water lozen in meren of rivieren als het aan de lozingseisen voldoet. Water léveren mogen alleen drinkwaterbedrijven. Zij halen hun water nooit direct af bij rioolwaterzuiveringen en als ze oppervlaktewater gebruiken in plaats van grondwater, laten ze dat eerst nog filteren door de duinen of door andere natuurgrond. Zowel Metz als Gerbens twijfelen steeds meer aan de noodzaak daarvan.
In Noorderhoek gaat het gezuiverde water nog langs een nieuwe machine: het nanofiltratiesysteem. Gerbens: ‘Dat is een membraan, net als in zo’n rietje waarmee je in verre landen vies water toch veilig kunt drinken. Daarmee haal je veel medicijnresten, insecticiden, pesticiden en microplastics weg en krijg je bijna-drinkwater.’
Hij denkt dat afvalwater in de toekomst hergebruikt kan worden als huishoudwater voor toilet, vaatwasser, wasmachine en douche. Metz gaat nog een stap verder. ‘Het kan technisch al als drinkwater worden gebruikt, zoals in Zweden al gaat gebeuren. Maar daar is dat ook makkelijker geregeld, omdat het drinkwaterbedrijf, de riolering en de waterzuivering één en dezelfde partij zijn.’ In Nederland zou ter plekke gezuiverd water – dat in Noorderhoek vanwege de experimentele status nog in het riool belandt – op zijn minst gebruikt kunnen worden om in droge tijden de wijk groen te houden, vindt Metz. ‘Dat is zeker in de toekomst ook veel waard.’
Testurinoirs
Dat brengt ons bij de bovenste twee R’en in de R-ladder: het vermínderen van de afvalstroom. Dat gaat in het geval van het riool voornamelijk om water.
Er zijn ook urinoirs die überhaupt geen water verbruiken. De herenplas loopt er langs een zeepje en een geurafsluiter zo het riool in.
In de reguliere riolering worden daar al grote stappen in gezet nu nieuwbouwprojecten geen regenwater meer het riool in leiden. Dat mes snijdt aan twee kanten: het ontlast de waterzuivering én er blijft meer water in de wijk voor droge tijden. Dat zal in de toekomst ook steeds meer gebeuren met drinkwater. Hedendaagse toiletten spoelen al liters minder water door dan ouderwetse modellen. Gerbens: ‘Nieuwbouwijken krijgen nu mogelijk ook een waterbesparingslabel, dat net als een energielabel aangeeft hoe zuinig een gebouw met water omgaat.’ Een goede optie voor een laag waterlabel zijn vacuümtoiletten. Dat scheelt een kwart van het gemiddelde drinkwaterverbruik van huishoudens.
Er zijn ook nog toiletten die überhaupt geen water verbruiken (Refuse). Je vindt ze in een aantal avontuurlijke woningen met een composttoilet, maar ook in grotere gebouwen met waterloze urinoirs. Die zijn wijder verspreid dan je zou denken. Je kunt deze urinoirs zonder doortrek bijvoorbeeld terugvinden in veel McDonald’s-vestigingen, in verschillende overheidsgebouwen en in grote evenementenhallen zoals AFAS Live, de voormalige Heineken Music Hall in Amsterdam. De herenplas loopt er langs een zeepje en een geurafsluiter zo het riool in.
Dat is niet viezer dan anders, verzekert Bob Klijnee, facilitair manager bij AFAS Live. ‘We begonnen met zes testurinoirs, maar breidden al snel uit naar 54. Met een speciale schoonmaakspray en goede instructie voor het vervangen van het zeepje gaat dat prima. Ik snap niet waarom niet alle nieuwbouw dit installeert. Dit is veel makkelijker.’
De waterloze urinoirs besparen veel drinkwater en volgens Klijnee ook behoorlijk wat verstoppingen. Een tijd lang werd de urine opgevangen in een aparte tank die Waternet kwam leeghalen om fosfaat terug te winnen met een eigen struvietinstallatie. Dat project is inmiddels gestopt. De gemeente klopte wel weer aan bij AFAS Live voor een nieuw project met lokale meststoffen voor parken en velden.
Grondstoffenstation
Waarom gebeurt dit niet al veel grootschaliger in Nederland? Metz en Gerbens noemen er verschillende redenen voor. ‘We hebben in Nederland nooit echt verlegen gezeten om water of meststoffen,’ zegt Metz. ‘Pas in 2018 was er zo’n droge zomer dat er werd gesproken over drinkwatertekorten.’ Dan zijn er natuurlijk ook nog de terechte en onterechte zorgen om hygiëne, zegt Gerbens. ‘Het rioleringssysteem in Nederland werkt eigenlijk best goed. Het lígt er vaak ook al decennia. Dat vervang je niet zomaar.’
Volgens beide heren zou het riool er in de toekomst beter heel anders uit kunnen zien. Maar dat gaat nog wel decennia duren.
Innovaties als deze krijgen bovendien te maken met kinderziekten. Enkele jaren geleden had de Amsterdamse wijk Buiksloterham nog grootse plannen voor honderden vacuümtoiletten in nieuwbouwflats. In de kleine milieubewuste wijk Schoonschip zorgden particuliere woonbooteigenaren al voor de eerste tientallen vacuümtoiletten. Er kwam ook al een drijvend ‘grondstoffenstation’, om het zwarte afvalwater te verwerken. Maar de nieuwbouwflats lieten het toch afweten. Vacuümtoiletten zouden meer geld kosten, meer onderhoud nodig hebben en bovendien meer lawaai maken dan tussen de dunne wanden van de panden was toegestaan, zegt het Waterschap Amstel, Gooi en Vecht.
Er bestaan al lang stillere vacuümtoiletten, reageert Metz. In zijn eigen kantoor hebben bezoekers soms niet eens door dat ze een vacuümtoilet gebruikt hebben. Eigenlijk moet je ook doortrekken met de klep dicht. Dat scheelt geluid én is hygiënischer, met het oog op opschietende aerosolen. In een vacuümtoilet schieten die aerosolen sowieso al minder omhoog en in een waterloos urinoir gebeurt dat überhaupt niet.
‘Vooral in ziekenhuizen zijn dat soort toiletten dus een stuk hygiënischer,’ zegt Metz. Hij denkt dat de vacuümtoiletten in Buiksloterham er vooral niet kwamen omdat er van tevoren niet genoeg rekening mee was gehouden in het ontwerp. ‘Vacuümtoiletten moeten bevestigd worden in ander materiaal dan een normaal riool omdat de buis trilt als die vacuüm trekt. Dat heeft de architect waarschijnlijk niet meegenomen.’ Hij vindt het logisch dat nieuwe toiletten dit soort hobbels over moeten en verwacht dat ze nog wel gangbaar worden in nieuwbouw. Het Waterschap in Amsterdam zegt ook nog altijd van plan te zijn in volgende flats van Buiksloterham toch vacuümtoiletten te plaatsen.
Het riool ontlasten
Ook Wetterskip Fryslan ziet mogelijkheden voor meer circulaire riolering in nieuwe wijken. Met dat idee doen ze ook onderzoek in Noorderhoek. Gerbens: ‘Grote nieuwbouwwijken kunnen soms niet op lokale zuiveringsinstallaties worden aangesloten omdat die geen capaciteit meer hebben.’ Een riool voor lange afstanden aanleggen is bovendien niet altijd slim. Als rioolwater lang onderweg is, vormt zich meer methaan in de buizen. En er gaat veel warmte verloren, wees het experiment in Noorderhoek uit.
Grijs water uit douche, wasmachine en vaatwasser is warm. Die temperatuur gaat snel omlaag onder de grond. Het is een van de onvoorziene voordelen van de lokale zuivering in Noorderhoek. Gerbens: ‘We dachten vooral energie te winnen uit het vergisten van zwart water, maar het warme water uit de woningen blijkt eigenlijk veel meer op te leveren.’ Met een warmtewisselaar wordt de warmte uit afvalwater in Noorderhoek direct teruggebracht naar de woningen.
Binnenkort begint in het zuiveringsgebouw in Noorderhoek een nieuw testproject. Desah werkt aan een installatie om de stikstof uit het water direct om te zetten in een ‘soort superpokon’, zoals Metz het noemt. Zo’n kleine, gesloten stikstofkringloop bespaart energie en stikstofuitstoot. Nu wordt stikstof in Noorderhoek nog uit het water gehaald om gasvormig de lucht in te gaan. Dat gebeurt ook in de grote zuiveringsinstallaties, waar het veel energie kost om de stikstof uit het water te verwijderen. In het zuiden van het land halen kunstmestfabrieken – ook met veel energie – diezelfde stikstof weer uit te lucht om kunstmest te maken. Al die stappen kunnen worden overgeslagen als stikstof uit afvalwater direct wordt omgezet in een meststof.
In Friesland hopen sommigen inmiddels op een nog grotere circulaire riolering dan in Sneek. In de geplande wijk Spoordok in Leeuwarden kunnen enkele duizenden woningen een eigen gescheiden riolering en zuiveringsgebouw krijgen. Dat zou behoorlijk wat drinkwater besparen, het riool ontlasten en verspilling van warmte, water en allerlei meststoffen voorkomen. Op dat laatste hoopt ook de vereniging Circulair Friesland, waarin allerlei kennispartijen, overheden en mensen uit de landbouw de nutriëntenkringloop proberen te sluiten. Zij zijn ook op zoek naar alternatieve meststoffen voor op het land. Noorderhoek onderzoekt alvast de mogelijkheden van fosfaat en straks superpokon en Metz noemt ook het zuiveringsslib zelf. Daar wordt nu energie uit gewonnen (Recover), maar de organische stoffen direct gebruiken (Recycle) zou nog meer opleveren. In reguliere zuiveringsinstallaties is het slib door industrieel afvalwater te vervuild om over het land uit te rijden. Maar bij slib uit het zwarte water van vacuümtoiletten is dat heel anders. ‘Dat is relatief schoon,’ zegt Metz. ‘Er zitten bijvoorbeeld minder zware metalen in dan in koeienmest.’
Op dat soort circulair gebruik is onze samenleving en wetgeving nog niet ingericht. En er moet wel op tijd op worden voorgesorteerd. De bouw van Spoordok begint al over een paar jaar en de riolering moet daarvóór al de grond in. Zo begrijp je ineens wel waarom circulaire riolering maar langzaam terrein wint in Nederland.
Fotografie Stan Heerkens