Sluiten van de zwavel en stikstofkringloop bij de verwerking van communaal rioolslib

GMB BioEnergie verwerkt in haar vestigingen in Zutphen en Tiel communaal en industrieel rioolslib, waarbij zowel compost geproduceerd wordt als ook verschillende nutriënten uit deze reststroom teruggewonnen worden. Om het ontwaterde slib goed te kunnen verwerken moet het biologisch actief en goed beluchtbaar zijn. Daarom wordt dit rioolslib gemengd met gecomposteerd materiaal en houtsnippers. Hierdoor kan het materiaal tot circa 5 meter hoogte opgestapeld worden in gesloten tunnels, waar de micro-organismen hun omzettingswerk doen. Hierbij komt veel warmte vrij door de composteringsreactie, die gebruikt wordt om pas gevulde tunnels mee te verwarmen.

De lucht die uit deze tunnels afgevoerd wordt bevat ammoniak. Dit ammoniak wordt nu met scrubbers uit de lucht gewassen met behulp van zwavelzuur. Op beide locaties wordt op deze manier ca 18.000 ton ammoniumsulfaat per jaar geproduceerd, een erkende meststof voor de landbouw. Echter worden er drie problemen geconstateerd:

  • De afzetbaarheid van deze meststof past mogelijk minder goed bij de (toekomstige) precisiebemesting. 
  • De afzetmogelijkheden over het seizoen zijn niet constant. 
  • De kringloop is ‘open’; Er verdwijnt een deel van de zwavel in het milieu.

GMB ziet mogelijkheden om de stikstof- en zwavelkringloop te sluiten door ammoniak en zwavelzuur terug te winnen uit ammoniumsulfaat. Dit ammoniak kan ingezet worden als duurzame motorbrandstof. Het gebruik van ammoniak is namelijk een goede manier om waterstof in vloeibare en hanteerbare vorm te gieten. Dit ammoniak is een verhandelbaar product of in te zetten voor eigen gebruik (brandstof voor de eigen shovels). Het vrijgekomen zwavelzuur kan vervolgens weer gebruikt worden om ammoniak uit de composteerlucht te vangen, zodat deze niet ingekocht hoeft te worden. Bij verbranding van ammoniak komt water en stikstof (als N2, dus onschadelijk) vrij en er worden geen stikstofoxiden gevormd bij deze verbranding. Tenslotte is ammoniak ook geschikt als brandstof voor bepaalde type brandstofcellen. Per saldo worden minder CO2 en zwavel- en stikstofverbindingen uitgestoten.

Diverse fysische scheidingstechnieken of combinaties daarvan zijn gebruikt om ammoniumsulfaat te splitsen in water, ammoniak en zwavelzuur. Hierbij is experimenteel het effect van vries kristalliseren en indampen vastgesteld. Ook zijn diverse TGAs (thermal gravital analyse) uitgevoerd om de ontleding van de GMB-ammoniumsulfaat te analyseren. Naast praktische uitvoering is doorgerekend hoeveel diverse procestechnieken zoals mechanische dampdecompressie en chemische ontleden van ammoniumsulfaat aan energie zou kunnen kosten. Uiteindelijk heeft het project twee nieuwe interessante routes opgeleverd om ammoniumsulfaat te splitsen in ammoniak en zwavelzuur waardoor zwavelzuur circulair ingezet kan worden binnen de bedrijfsvoering van GMB.

De resultaten van het project zijn zeer interessant voor het verbeteren van de circulariteit omtrent ammoniumsulfaat GMB. Ook de nieuwe hogere energieprijzen zorgen voor een focus op het interessegebied om ammoniak als brandstof te kunnen gebruiken. De diverse uitkomasten van dit project zullen eerst even moeten bezinken en in de loop van 2022 zal een vervolg onderzoeksrichting worden vastgesteld.

B. Sluiten van de zwavel en stikstofkringloop bij de verwerking van communaal rioolslib

Betrokken partners/bedrijven:  

Betrokken lectoraten binnen Saxion:  

Betrokken studenten/onderwijsvormen: 

  • Eén Smart Solutions projectgroep.