Wat moet er gebeuren met verontreinigd baggerslib? In de haven van Rotterdam zitten alle drie de baggerslibdepots bijna vol en bevatten ze een complexe, deels onbekende mix van gevaarlijke stoffen. In het vierjarige project Sludge to Resource: Microbial and Chemical Recovery werken onderzoekers van de Technische Universiteit Delft (TU Delft) samen met het Havenbedrijf Rotterdam en Rijkswaterstaat aan de ontwikkeling van duurzame oplossingen. ChemistryNL treedt op als medefinancier.
Multidisciplinair project
Volgens Mario Pronk, universitair hoofddocent en onderzoeker aan de TU Delft, richt het project zich op twee centrale vragen. Kan de hoeveelheid materiaal in een depot constant worden gehouden, waardoor er in feite een oneindige opslagtank ontstaat?
En kunnen we tot een methode komen om verontreinigd baggermateriaal binnen de depots te reinigen?
Pronk noemt het een multidisciplinair project. “Het brengt hydraulische techniek, waterbeheer, biotechnologie en milieutechnologie samen.”
Als eerste uitdaging willend e onderzoekers de structuur van de depots begrijpen. “We weten nog niet precies hoe de verschillende sedimentlagen zijn gerangschikt en of er in de loop der tijd menging plaatsvond. We moeten eerst een driedimensionaal beeld van het depot schetsen.”
Overvolle baggerslibdepots
Op basis van deze informatie zullen specialisten in hydraulische techniek en waterbeheer onderzoeken welke bestaande technologieën kunnen helpen om een constant opslagvolume te handhaven. Een nieuw depot brengt namelijk hoge kosten met zich mee.
Pronk begeleidt samen met collega’s van Waterbeheer en Hydraulische Techniek (CiTG) een postdoctoraal onderzoeker en een promovendus die de biologische en chemische aspecten van het project zullen onderzoeken.
“Er bestaat volop leven in deze depots” legt Pronk uit. “Er leven vissen en het sediment bevat grote aantallen micro-organismen.”
Sedimentlagen
Als eerste stap gaan de onderzoekers de samenstelling van de al decennia opgebouwde sedimentlagen bepalen. Welke chemische stoffen zijn aanwezig en welke micro-organismen bewonen de verschillende lagen?
“We beschikken over historische documentatie die het afgezette sediment beschrijft” legt Pronk uit. “Maar die informatie kan nooit volledig zijn. Tegenwoordig weten we dat er PFAS inzit. Maar twintig jaar geleden mat niemand PFAS.”
En de onderzoekers willen weten of er in de loop der tijd chemische reacties plaatsvonden in het sediment. Het team zal ook onderzoeken of micro-organismen zich ontwikkelde onder de unieke omgevingsomstandigheden in de depots. Kunnen ze daardoor beter overleven of schadelijke chemicaliën omzetten in minder giftige stoffen?
Bij identificatie van dergelijke micro-organismen kunnen ze eventueel dienen om industrieel afvalwater bij de bron te zuiveren. Dat voorkomt dan dat verontreinigingen het oppervlaktewater bereiken.
Kernmonsters
De onderzoekers zullen één of twee kernmonsters nemen met een boring tot een diepte van ongeveer 28 meter. Daarmee brengen ze de verschillende sedimentlagen in kaart. Omdat elke boring tienduizenden euro’s kost, zullen de onderzoekers mogelijk eerst een proefboring van zes meter uitvoeren om hun onderzoeksmethode te valideren.
Pronk hoopt na de zomer te kunnen beginnen met het praktische onderzoek naar onbekende stoffen.
Veiligheid
Omdat de onderzoekers verwachten dat er zwavelhoudende gassen uit het sediment kunnen vrijkomen, beginnen ze voor het boren met veiligheidsmaatregelen.
Om de chemische samenstelling te bepalen, zal het team gebruikmaken van ongerichte massaspectrometrie. Daarmee kunnen de onderzoekers onbekende stoffen en hun afbraakproducten identificeren.
“Een behoorlijke uitdaging” noemt Pronk dat. “Een enorm mengsel van materialen zonder te weten wat erin zit, maakt het identificeren van de afzonderlijke verbindingen extreem moeilijk.”
Tegelijkertijd analyseren de onderzoekers de micro-organismen in de verschillende monsters. Door hun DNA te vergelijken met bekende soorten, hoopt het team inzicht te krijgen in natuurlijke evolutie en mogelijke veranderingen in het metabolisme van micro-organismen.
Vervuiling bij de bron voorkomen
Uiteindelijk hoopt Pronk een impact van het project die veel verder reikt dan de sedimentdepots zelf.
“Als ik kijk naar de uitdagingen op het gebied van de oppervlaktewaterkwaliteit, dan zie ik dat veel daarvan voortkomen uit grote industriële installaties. Als uiteindelijke doel stel ik dat overheden niet alleen de lozingen reguleren maar bedrijven ook helpen deze problemen op hun eigen locaties op te lossen. Met geavanceerde zuiveringssystemen en specialistische expertise.”
“Ik denk dat dat kosten scheelt ten opzichte van de ontdekking twintig jaar later dat wijdverspreide milieuverontreiniging moet worden opgeruimd.”
Royal Haskoning ondersteunt onderzoek van de TU Delft naar watertechnologie en de veerkracht van rivierdelta’s ondersteunt.
