In een onlangs op het Marineterrein geplaatste container huist een laboratorium met twee toiletpotten, een bioreactor en een rotatieverdamper. Onderzoeker Monica Conthe-Calvo haalt in het Cinderela demonstratieproject voedingsstoffen als fosfor uit urine. Voorlopig op kleine schaal bij het AMS Institute, mogelijk op korte termijn in een bedrijfsgebouw of wooncomplex. Bezoekers hebben goed zicht op wat in het laboratorium gebeurt.
Lewis Daniels
Het terugwinnen van fosfor is gekoppeld aan een project voor plastic recycling en andere innovaties van (bouw) materialen. Het gerecyclede plastic wordt gebruikt bij het 3D-printen van geluiddempende panelen voor gebouwen. ‘In deze panelen kunnen planten groeien die worden gevoed met een geïntegreerd watersysteem met uit menselijke urine gewonnen voedingsstoffen’, vertelt hoogleraar milieutechniek en ontwerp Arjan van Timmeren die eveneens wetenschappelijk directeur van het AMS Institute is.
‘Het proces begint met het opvangen van urine in de toiletten van de container en die zoveel mogelijk te scheiden van het spoelwater om verdunning tegen te gaan’, legt Monica Conthe-Calvo uit. ‘Vanuit het voorraadvat wordt de urine over een bioreactor van 150 liter geleid. Aërobe bacteriën (bacteriën die zuurstof nodig hebben en bestand zijn tegen blootstelling aan lucht) zetten de urine om in nitraat. Door stikstofcomponenten (chemische moleculen) te stabiliseren verdwijnt de onaangename geur. Met degradatieprocessen verdwijnen de meeste medicijnresten en hun metabolieten (eindproducten).
‘We vullen de kolom (soort buis om eenheden van moleculen van elkaar te scheiden) met urine afhankelijk van de zuurgraad. Zodra de reactor vol is stoppen we het proces. De bacterievlokken zakken naar de bodem en worden verwijderd als daarin de biomassa is gegroeid. Dat duurt twee tot vier dagen. Vervolgens wordt de inmiddels geurloze vloeistof door een geactiveerde koolstoffilter gepompt om de laatste verontreinigingen te verwijderen. Tot slot wordt de vloeistof geconcentreerd in een rotatieverdamper en opgevangen in een kolf.’
Gestreefd wordt naar de verwerking van 30 liter urine per dag. De geschatte opbrengst van 200 tot 300 mg fosfor per liter urine komt neer op bijna 10 gram fosfor per dag. Deze hoeveelheden zijn genoeg om op kleine schaal te bemesten. De verhouding tussen de verschillende mineralen komt overeen met wat in kunstmestproducten zit. ‘We hebben berekend dat een keer plassen voldoende voeding geeft voor het bemesten van drie wortels. Dat controleren we in de naast het laboratorium geplaatste kas, waar we meer groente verbouwen. Zo kijken we welke mineralenverhoudingen het best bij welke gewassen passen.’ Hoeveelheden zijn in dit demonstratieproject niet zo relevant. ‘We willen aantonen dat het proces werkt en genoeg fosfor, andere micro-nutriënten en mineralen uit urine kunnen halen.’
‘Fosfor komt nu uit mijnen, is als zodanig niet hernieuwbaar, en raakt vroeg of laat op. Het scheidingsproces kost veel energie en vaak is het vermengd met andere zware metalen. Met ons proces winnen we dergelijke stoffen in het begin van de levenscyclus. Zo vermijden we dat fosfor en andere mineralen, zoals stikstof uit afvalwaterzuiveringsinstallaties moeten worden gehaald en deels in het milieu verdwijnen. Dergelijke zuiveringsprocessen zijn ongewenst voor het broeikaseffect.’
Monica Conthe-Calvo is benieuwd hoe bezoekers van het Marineterrein zullen reageren. ‘Bij Horizon-projecten van de EU wordt steeds meer waarde gehecht aan de maatschappelijke implementatie. Oplossingen en ideeën moeten in allerlei en complexe omstandigheden werken, daar worden ze op getest. De grootste complexiteit van dit project is de gebruiker. Wij nodigen de mensen van het AMS Institute en Marineterrein uit om in het laboratorium naar het toilet te gaan en ‘voedsel te doneren’. Zo kunnen we een beeld vormen. Is er voldoende animo, houdt de gebruiker zich aan de voorschriften en is het systeem robuust genoeg tegen verkeerd gebruik? Volgende maand kunnen we op het cultuurfestival ‘Lent’ in Slovenië het experiment uitbreiden onder een andere groep gebruikers dan in Amsterdam. Daarna komt het mobiele lab terug naar het AMS Institute. Bij succes wordt het project uitgebreid.’
Bezoekers aan het Marineterrein kunnen hun steentje bijdragen aan het circulaire gebruik van grondstoffen door gebruik te maken van de urinescheidingstoiletten in het Living Lab.
