Hergebruik van water en nutriënten uit mest- en digestaatverwerking

 Céline Vaneeckhaute
Evi Michels (Tutor), Erik Meers & Filip M.G. Tack (Promotoren)
 
Van mest tot herbruikbaar water:
mythe of realiteit ?
 
Toenemende intensifiëring van de veeteelt en inkrimpende landbouwarealen confronteren geïndustrialiseerde regio’s wereldwijd met een lokale overproductie van dierlijke mest. Dit heeft in Vlaanderen in de loop der jaren geleid tot overbemesting, wat vervolgens aanleiding gaf tot verontreiniging van grond- en oppervlaktewater. België werd in 2005 dan ook veroordeeld door het Europees Hof van Justitie voor inbreuken op de Nitraatrichtlijn. Als reactie hierop werd de mestverwerkingsplicht ingevoerd, waarbij strenge beperkingen worden opgelegd voor het aandeel nutriënten (stikstof en fosfor) die boeren mogen uitrijden op hun landbouwgronden en waarbij het overschot aan dierlijke mest verplicht verwerkt dient te worden. Deze maatregel dwong landbouwers en constructeurs om op zoek te gaan naar vernieuwende oplossingen om steeds beter mest te gaan verwerken. De introductie van biologische waterzuivering vormde hierbij een belangrijke stap. Hierbij wordt de ruwe mest eerst gescheiden in een dikke en een dunne fractie. De dikke fractie wordt vervolgens gecomposteerd tot een bodemverbeteraar, geschikt voor export. De dunne fractie ondergaat een biologische zuivering, waarbij bacteriën instaan voor de verwijdering van stikstof. Op die manier wordt de dunne fractie van de mest gezuiverd tot een nutriëntarm, waterig product dat vervolgens kan uitgereden worden op het veld. Een finale verwerkingsstap voor mest was tot kort echter nog niet beschikbaar.
 
Na jaren van onderzoek zijn Vlaamse wetenschappers (E. Meers, Universiteit Gent; I. Tolpe, IVACO) er evenwel in geslaagd om mest na biologie op een economisch haalbare manier verder te gaan verwerken tot loosbaar water door middel van constructed wetlands. Constructed wetlands zijn complexe plantaardige systemen waarin verschillende substraten en planten worden aangebracht waardoorheen de mest wordt geleid. De planten en de bacteriën aanwezig in de wortelzone van die planten nemen vervolgens voedingsstoffen op voor hun groei en verwijderen zo resterende nutriënten uit het water. Op deze manier kan mest na biologie verwerkt worden tot water dat voldoet aan de Vlaamse normen voor oppervlaktewaterlozing. Opwaardering van deze laagwaardige waterbron en hergebruik voor landbouwtoepassingen vormt een volgende stap in de verdere duurzame ontwikkeling van dit mestverwerkingsproces.
 
Kwalitatief water is een kostbaar goed geworden in de landbouw. Vlaanderen - en in het bijzonder West-Vlaanderen - heeft immers te kampen met een toenemende verdroging van diep grondwater, hetgeen o.a. ook gebruikt wordt voor de productie van drinkwater. Dit heeft verregaande gevolgen voor iedereen, niet in het minst voor de landbouwsector zelf. Nieuwe vergunningen voor het oppompen van diep grondwater worden immers niet meer toegekend en bestaande vergunningen worden streng afgebouwd. Landbouwbedrijven worden dan ook gedwongen om over te schakelen op het gebruik van alternatieve waterbronnen, zoals regen- of oppervlaktewater. Dit is echter niet voor alle bedrijven even vanzelfsprekend. Vele boeren zien zich dan ook genoodzaakt om leidingwater te gaan gebruiken voor alle landbouwtoepassingen, waaronder drinkwater voor het vee, reinigingswater, irrigatiewater, enz. Wetende dat het prijskaartje van leidingwater kan oplopen tot € 2 per 1000 liter en dat één enkel varken zo’n 1600 liter water per jaar verbruikt, betekent dit dat verschillende landbouwbedrijven op termijn de deuren zullen moeten sluiten. Hergebruik van eindwater na constructed wetlands zou in de toekomst dan ook een aantrekkelijke en duurzame optie kunnen worden om landbouwbedrijven van water te voorzien.
 
Elke landbouwkundige toepassing beschikt echter over specifieke kwaliteitsvereisten die dienen gerespecteerd te worden om ziekte van dieren, een daling van de gewasopbrengst en bodemdegradatie te voorkomen. Het is dan ook van groot belang de kwaliteit van de waterbron te onderzoeken over een aanzienlijke periode van tijd, alvorens dit water effectief te gaan hergebruiken. In samenwerking met het laboratorium voor Analytische Chemie en Toegepaste Ecochemie van de Universiteit Gent en het Provinciaal Onderzoeksinstituut voor Land- en Tuinbouw werd de mogelijkheid rond hergebruik voor laagwaardige (bv. reinigingswater) en hoogwaardige (bv. drinkwater voor het vee) toepassingen verkend. Hiertoe werd de kwaliteit van het eindwater van constructed wetlands van vijf bestaande verwerkingsinstallaties gedurende één jaar lang maandelijks volledig fysico-chemisch en bacteriologisch gekarakteriseerd. De waterkwaliteit werd vervolgens getoetst aan de kwaliteitsvereisten voor de verschillende landbouwkundige toepassingen van watergebruik.
 
De eerste resultaten zijn alvast zeer gunstig. Zo voldeed het eindwater van één van de constructed wetlands bijvoorbeeld gedurende de ganse onderzoeksperiode aan de bacteriologische normen voor drinkwater van varkens, herkauwers en pluimvee. Globaal werden wel enkele algemene knelparameters vastgesteld voor hoogwaardig hergebruik, zoals hardheid, ijzer en Clostridia. Een belangrijke bemerking hierbij is evenwel dat deze knelparameters ook in verhoogde gehalten aangetroffen worden in de hedendaags meest gebruikte waterbronnen op het landbouwbedrijf, namelijk open putwater en/of grondwater. Het lijkt dan ook zeer interessant om de kwaliteit van het eindwater verder te gaan opwaarderen tot drinkbaar water. Uit laboratoriumonderzoek blijkt dat de combinatie van een chemische behandeling en een verdunning van het eindwater met een andere beschikbare waterbron, een economisch interessante piste kan zijn om het eindwater te verbeteren tot drinkwaterkwaliteit.
 
Naast de mogelijkheid tot waterhergebruik, beschikt mestverwerking met constructed wetlands nog over een ander bijkomend voordeel ten opzichte van de klassieke mestverwerking, namelijk de mogelijkheid tot de productie van groene energie uit biomassa. Het riet dat aanwezig is in de constructed wetlands wordt momenteel na elk groeiseizoen geoogst en gecomposteerd voor verwerking tot bodemverbeteraar. Er werd echter onderzocht of deze biomassa kan aangewend worden voor de productie van bio-energie. Uit de resultaten blijkt dat het biogaspotentieel van riet in dezelfde grootte-orde ligt als dat van energiemaïs. Constructed wetlands zullen in de toekomst dus mogelijk economisch verder gevaloriseerd kunnen worden in het kader van energieteelten.
 
Mestverwerking op basis van constructed wetlands na biologie vormt een zeer interessant traject in de levensnoodzakelijke verduurzaming van landbouw. De productie van herbruikbaar water uit mest wordt immers een haalbare kaart die bovendien een oplossing kan bieden voor de toenemende waterschaarste in de landbouwsector. Tot slot kan de economische rendabiliteit van landbouwbedrijven nog verder verhoogd worden door de productie van groene energie uit biomassa.