Deze eeuw dreigt de wereldwijde fosfaatvoorraad op te raken. „Een groot probleem, want het vormt een belangrijk bestanddeel van kunstmest”, benadrukt Zeeman, hoogleraar nieuwe sanitatie aan de Wageningen Universiteit. „Zonder fosfaat is er geen landbouw, geen plantengroei en geen leven mogelijk.”

Het meeste fosfaat dat nu in omloop is, verdwijnt uit de roulatie, legt Zeeman uit „We raken veel fosfaat kwijt via menselijke ontlasting (feces) en urine – het zogeheten zwarte water. In ontwikkelingslanden spoelt dat samen met het huishoudelijke afvalwater –grijs water– in zee. In Nederland belanden zwart en grijs water in het riool.”

In rioolwaterzuiveringsinstallaties komt het fosfaat voor het grootste deel in zuiveringsslib terecht. Vanwege de gehalten aan zware metalen mag dat slib niet worden uitgereden op landbouwgrond, dus wordt het verbrand. De as krijgt een herbestemming als opvulmateriaal in de wegenbouw.

Zeeman wil daar met haar onderzoek verandering in brengen. Het kernbegrip is ”nieuwe sanitatie”: „Inzamelen, transport, behandeling, en terugwinning en hergebruik van afvalwaterstromen.”

Maar wat is daar nieuw aan? Zeeman glimlacht. „Ik werk aan een systeem om feces en urine apart op te vangen en te verwerken.” Dat principe is op zich niet nieuw, vervolgt de hoogleraar. In de Nederlandse steden werden –soms tot in de jaren 1980– tonnetjes opgehaald waarin uitwerpselen en urine werden verzameld. Die tonnetjes bevatten tal van bruikbare stoffen, zoals fosfaat en ammoniak. Boeren wisten dat maar al te goed. Ze verspreidden die op hun land als meststof. „Dat mag tegenwoordig echter niet meer”, merkt Zeeman op. „De feces en de urine stinken enorm en deze manier van werken is totaal niet hygiënisch.”

Tegenwoordig worden de feces en de urine zodanig verdund met grijs water dat het terugwinnen van bruikbare grondstoffen, zoals fosfaat, een dure klus is.

„Het keerpunt was 2006. Toen demonstreerden we in 32 nieuwbouwwoningen in Sneek een systeem van gescheiden opvang van zwart en grijs water.”

De huizen zijn er voorzien van vacuümtoiletten; en daarover raakt Zeeman niet snel uitgepraat. „Het is beproefde techniek. In vliegtuigen, treinen en cruiseschepen worden de toiletten al jaren toegepast. Het comfort is vergelijkbaar met dat van een gewone wc-pot. Alleen wanneer feces en urine worden afgezogen, levert dat kortdurend een hoop lawaai op.” Over de voordelen van vacuümtoiletten kan ze kort zijn. „In plaats van 6 tot 8 liter water per spoeling ga je terug naar 1 liter. En het is een hygiënischer alternatief.”

De proef op de som volgt in een toilet dicht bij de kamer van Zeeman in het Technotron op de campus van Wageningen Universiteit. Daar staat een gladde wc-pot, zonder de kenmerkende holle randen van een gewone pot. Doortrekken gebeurt door op de gebruikelijke glimmende knop te drukken. Een klep gaat open en een hevig slurpend geluid verstoort de serene stilte. De klep gaat dicht en uit een opening boven in de pot stroomt water –ongeveer een liter– dat zich onderin de pot verzamelt.

De uitwerpselen gaan vanuit het toilet naar een nabijgelegen vacuümstation. Een vergistingsinstallatie produceert hieruit vervolgens biogas. „Die ene liter water die meespoelt ben ik ook nog liever kwijt dan rijk. Hoe minder water, hoe hoger de temperatuur tijdens de vergisting kan worden. Nu lukt dat nog niet, maar we werken aan een zogeheten hyperthermofiele anaerobe vergisting waarbij schadelijke, ziekteverwekkende bacteriën bij 70 graden Celsius worden gedood.”

In twee vervolgstappen worden er struviet, een fosfaatmeststof voor de landbouw, en stikstofgas gemaakt. „Het is jammer dat die stikstof zomaar in de lucht verdwijnt. Ik wil daarom de ammoniak ook opvangen en daar een stikstofmeststof van maken. Weet je dat de productie van stikstofkunstmest 1 procent van het wereldwijde energieverbruik kost?”

Zeeman voorziet nog wel wat haken en ogen wanneer zwart en grijs water apart moeten worden opgevangen. „Riolen hebben een afschrijvingstermijn van vijftig jaar. Die moet je dus niet van vandaag op morgen uit de grond halen. Woningcorporaties kunnen bijvoorbeeld wel beginnen bij renovatieprojecten. Als ze het systeem alvast aanleggen en dat voorlopig aansluiten op de bestaande riolering, hebben we de eerste hobbel alvast genomen.”

De jaarlijkse waterbesparing met vacuümtoiletten is aanzienlijk: per persoon gaat het om een 19 kubieke meter water ter waarde van 115 euro, zo blijkt uit onderzoek. De aanschafprijs van een vacuümtoiletsysteem is vergelijkbaar met die van een standaardexemplaar. Daardoor levert elke liter water die wordt bespaard direct voordeel op in de portemonnee. Voor een gezin betekent dat over een periode van twintig jaar een bezuiniging van ruim 2000 euro.

Als het lukt wereldwijd de menselijke feces en urine te hergebruiken, kan voorzien worden in 27 procent van de fosfaat en 25 procent van de stikstofvraag in de landbouw, blijkt uit onderzoek van Zeeman. „Die kant moeten we zeker op. De stap van de stroom zwart water naar de agrarische sector is cruciaal om iets te doen aan de dreigende fosfaattekorten.”

Dit is het tweede artikel in een serie over duurzame manieren van afvalverwerking. Volgende week in Puntkomma deel 3.


Ingenieur Liernur

De Haarlemse ingenieur Hermann Carl Anton Liernur (1828-1893) was een pionier op het gebied van vacuümtoiletten. Hij vestigde zich in 1865 in Londen als redacteur van het vakblad The Engineer. In de Britse hoofdstad werd hij geconfronteerd met overlast door de afvoer van menselijke ontlasting en urine. Dat moest anders kunnen, meende hij.

Liernur ontwikkelde een systeem met een dubbele afvoer: gemetselde riolen voor regen- en afvalwater, en metalen buizen voor feces en urine sloot hij aan op een vroege versie van vacuümtoiletten. Pompen zogen de buizen regelmatig vacuüm. De ontlasting kwam vervolgens in vaten terecht, en werd met karretjes tegelijk als mest verkocht aan boeren in de omgeving.

Hoewel Liernurs ontwerp hygiënischer was dan de toenmalige praktijk in Londen en hergebruik van menselijke uitwerpselen mogelijk maakte, mislukte het. Het bleek te gecompliceerd en te kostbaar.

De ingenieur kwam in 1867 terug naar Nederland en woonde enige tijd in Den Haag. Daar probeerde hij zijn ideeën voor een hygiënischer systeem ook aan de man te brengen. De stad zag zijn plannen echter niet zitten.

Volgens prof. Zeeman heeft het systeem wel gefunctioneerd in Praag, Sint-Petersburg, Leiden en Amsterdam. Daar werkte het veertig jaar met succes.