Watertechnologie

Minder methaan in atmosfeer met nieuwe methode van grondwaterzuivering

Waterfiltering met een zandbak bij het bedrijf Oasen in Gouda

In veengrond zit veel methaan, en dan vooral in de Spannenburg-zuivering in Friesland, want daar komt de helft van alle methaanuitstoot van Vitens naar boven. Om methaan uit grondwater te verwijderen zonder dat dit in de atmosfeer terechtkomt, hebben waterbedrijven een nieuwe methode met een zandfiltersysteem ontwikkeld. Bovendien past Vitens membraanontgassing en vacuümontgassing toe, waarbij het methaan dan ook nog eens nuttig gebruikt kan worden.

Methaan verwijderen

In grondwater zit vaak methaan, door dode planten en bacteriën die onder druk in gas veranderen en het water binnendringen. De hoeveelheid methaan kan daarbij variëren tussen de 1 en 40 mg per l grondwater.

Methaan kan uit grondwater worden verwijderd door beluchting of door dit onder een vacuüm te ontgassen. Het nadeel van beluchten is dat het methaan dan in de atmosfeer terechtkomt als een sterk broeikasgas (25 maal zo sterk als CO₂). Daarom is het interessant om methaan uit grondwater te verwijderen, zonder dat het in de atmosfeer terechtkomt.

Zandfiltersysteem

Bij het zandfiltersysteem wordt methaan uit grondwater gefilterd door middel van zand. Hierbij wordt eerst grondwater met methaan over een laag zand gesproeid. In deze zandlaag gebruiken Methylomonadaceae-bacteriën het methaan als brandstof, en zuiveren die zo het water.

Gezuiverd water met 50% minder methaan verlaat de installatie, in het geval van een tuinsproeier en een zandbak van 2 m diep, zoals bij een installatie die in Limburg staat. Door de sproeimethode aan te passen en de zandbak dieper te maken, hebben de bacteriën meer tijd om methaan om te zetten en het water nog klimaatvriendelijker achter te laten.

In het begin zorgde de zandbakmethode in Limburg voor een groter risico op verstoppingen. Na een kleine aanpassing is dit echter verholpen. In Limburg kozen ze voor de zandbakmethode omdat die ijzer efficiënt uit het water haalt, en per toeval ontdekten ze ook dat deze methode klimaatwinst oplevert.

Deze methode is elegant, omdat je de natuur haar werk laat doen. Geschat wordt dat als Vitens deze methode zou toepassen, dat evenveel uitstoot bespaart als 80.000 vluchten van Amsterdam naar Milaan. Vitens denkt dat deze methode interessant kan zijn voor een aantal zuiveringen, met name voor grondwater met een laag methaangehalte.

Membraanontgassing

Als er daarentegen hoge concentraties methaan in het grondwater zitten, kan dit hieruit verwijderd worden met membranen. Het methaan wordt dan met behulp van sleepgassen zoals stikstof en koolstofdioxide uit het water verwijderd, waarna dit hiervan wordt afgescheiden door membranen.

De installatie bij Vitens bestaat uit twee in serie geschakelde ontgassingsmembranen. Zo kan er maximaal 100 m³ water per uur worden gezuiverd. Het drinkwaterbedrijf past dit nu al toe op Terschelling en binnenkort volgt er een grotere locatie in Friesland. Het methaan kan dan eventueel als biogas worden gebruikt of bij een brandstofcel. Als dit niet lukt, wil Vitens het methaan affakkelen, waardoor het kooldioxide wordt en er ook klimaatwinst is.

Membraanontgassing van grondwater bij Vitens

Vacuümontgassing

In 2014 kwam Vitens al met een oplossing die zowel ecologisch als economisch voordelig is. Het methaan wordt hierbij met een vacuümpomp uit het grondwater gehaald. Een vat wordt op onderdruk gebracht, waarna het methaan uit het grondwater kan ontsnappen. Dit gebeurt bij een onderdruk van 0,8 bar en hiermee wordt 90% van het methaan uit het grondwater gehaald.

Om de verwijdering zo goed mogelijk te laten verlopen, is er een dik pakket ringen in de ontgassingsketel aanwezig. Het methaan verstookt Vitens als brandstof. Dit is goed voor een derde van het stroomverbruik van de zuivering. Van de 1.700 ton methaan die Vitens hiermee uit de grond haalt, houdt het bedrijf 1.000 ton uit de atmosfeer.