Met bacteriën energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater

Wereldwijd produceren we jaarlijks ongeveer 359 miljard kubieke meter afvalwater. Ongeveer de helft daarvan wordt geloosd zonder hergebruik, terwijl de rest vaak duur en inefficiënt wordt gezuiverd. Onderzoekers tonen aan dat we met bacteriën verloren energie, voedingsstoffen en schoon water uit afvalwater kunnen terugwinnen. Zo kunnen we kosten verlagen en milieuschade beperken.

Energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater met bacteriën

Afvalwater bevat grote hoeveelheden chemische energie. Wereldwijd gaat het om meer dan 800.000 GWh per jaar, vergelijkbaar met de jaarlijkse productie van ongeveer 100 kerncentrales. Toch benutten we vandaag slechts een beperkt deel van dat potentieel.

Microbiële elektrochemische technologieën (MET’s) maken gebruik van elektrogene bacteriën. Deze micro-organismen zetten organisch materiaal om en geven daarbij elektronen af. Wanneer onderzoekers elektroden toevoegen, ontstaat een elektrische stroom. In laboratoriumomstandigheden zetten deze systemen tot 35 procent van de chemische energie in afvalwater om in elektriciteit. Klassieke anaërobe vergisting haalt ongeveer 28 procent.

Als waterzuiveringsinstallaties deze technologie integreren, kunnen ze mogelijk een deel van hun eigen energieverbruik compenseren. Dat is relevant, want de watersector is verantwoordelijk voor ongeveer 4 procent van het wereldwijde energieverbruik.

Energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater voor landbouw

Afvalwater bevat ook stikstof- en fosforverbindingen, belangrijke grondstoffen voor meststoffen. Vandaag produceren we ammoniak en fosfaat via energie-intensieve processen of ontginnen we ze uit eindige bronnen.

Door deze voedingsstoffen uit afvalwater terug te winnen:

verminderen we de vraag naar nieuwe grondstoffen;
beperken we energie-intensieve productieprocessen;
verminderen we vervuiling van rivieren en meren.

Voedingsrijk afvalwater veroorzaakt algenbloei, wat kan leiden tot zuurstoftekort en vissterfte. Door stikstof en fosfor uit het water te halen, verbeteren we de waterkwaliteit én creëren we herbruikbare meststoffen.

Energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater in de praktijk

Microbiële elektrochemische technologieën zijn al getest in proefprojecten. Zo werd een systeem ontwikkeld dat urine omzet in elektriciteit om verlichting rond sanitaire voorzieningen aan te drijven. Dergelijke toepassingen tonen aan dat MET’s vooral interessant zijn op locaties zonder stabiele elektriciteitsvoorziening of waar klassieke zuivering te duur is.

De technologie kan ook nutriënten recycleren in hydrocultuursystemen of sensoren voeden die watervervuiling meten. Zo ontstaat een lokaal, zelfvoorzienend systeem waarin afvalwater een grondstof wordt.

Energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater en sanitaire voorzieningen

Wereldwijd hebben ongeveer 3,5 miljard mensen geen toegang tot veilige sanitaire voorzieningen. Microbiële elektrochemische technologieën kunnen bijdragen aan de duurzame ontwikkelingsdoelen rond schoon water en sanitatie.

Omdat MET’s afvalwater tegelijk zuiveren en energie opwekken, zijn ze geschikt voor decentrale systemen. Gemeenschappen kunnen lokaal afvalwater behandelen en tegelijk elektriciteit produceren voor verlichting of monitoring.

Obstakels bij energie en voedingsstoffen terugwinnen uit afvalwater

Ondanks het potentieel blijven er uitdagingen:

Regelgeving rond hergebruik van afvalstromen is vaak niet afgestemd op circulaire toepassingen. In veel landen mag meststof op basis van urine bijvoorbeeld niet worden gebruikt voor voedselproductie.
Materialen moeten langdurig hoge prestaties leveren in wisselende omstandigheden.
De technologie moet economisch concurreren met bestaande zuiveringsmethoden.

Onderzoekers benadrukken dat grootschalige invoering vooral kansrijk is bij sterk vervuild afvalwater of in regio’s waar klassieke zuivering niet beschikbaar of te duur is.

Afvalwater als grondstof in een circulaire economie

Afvalwater beschouwen we meestal als een restproduct. Microbiële elektrochemische technologieën tonen aan dat het ook een bron van energie, voedingsstoffen en herbruikbaar water kan zijn. Door bacteriën slim in te zetten, kunnen we afvalstromen omvormen tot waardevolle grondstoffen en stappen zetten richting een circulaire economie.