Op maandag 13 en dinsdag 14 juli organiseerde het European Phosphorus Platform een online workshop over huidige ontwikkelingen rondom ijzer en fosfaat interacties. De webinar was opgedeeld in vier delen. Deel 1 ging over ijzer-fosfaat interacties in landbouw en industrie, deel 2 specifiek over landbouw en deel 3 over fosfaatherwinning uit ijzer fosfaten. Tussendoor vond er een sessie met vijf posterpresentaties van het P-TRAP project plaats, waarin huidige onderzoeken rondom fosfaatrecycling en -reductie met ijzer werden gepresenteerd. Onder andere iron coated sand en vivianietvorming door middel van microbiële technologiën werden gepresenteerd als mogelijk zeer effectieve oplossingen voor een fosfaatoverschot in de bodem.
Hieronder volgt een korte toelichting op de posterpresentaties uit het P-TRAP project en een aantal hoofdpunten uit de andere sessies.
Posterpresentaties
Het P-TRAP project is een Europees Horizon 2020 project dat speciaal ontwikkeld is voor onderzoek naar het onttrekken van fosfaat uit de bodem van landbouwgebieden en van meren. P-TRAP is opgesplitst in zeven categorieën variërend van het sluiten van de P keten, tot het ontwerpen van nieuwe technieken en het management. In dit artikel worden enkele huidige initiatieven en hun potentie uitgelegd.
Het sluiten van de fosfaatkringloop is cruciaal, maar is op zichzelf niet genoeg. Dit komt doordat fosfaat ook ‘intern gerecycled’ wordt, bijvoorbeeld in meren. Hierdoor kunnen negatieve effecten zoals algenbloei alsnog tot stand komen. Dit betekent dat alleen het sluiten van de fosfaatkringloop niet direct het fosfaatoverschot in bodems verminderd. Door de interne recycling van fosfaat kan het overschot juist groter worden.
Daarom wordt er ook gekeken naar het onttrekken van fosfaat uit bodems. Hierdoor wordt het fosfaat niveau in de bodem verminderd, gaat de kwaliteit van de bodem op dit aspect vooruit en tegelijkertijd zou dit fosfaat hergebruikt kunnen worden als bijvoorbeeld meststof.
Tijdens de webinar van het ESPP worden hiervoor mogelijke oplossingen aangedragen.
Microbiele technologieën voor vivianiet productie
Fosfaat kan in de bodem verminderd worden met behulp van bacteriën. De reactie die plaatsvindt tussen bepaalde bacteriën en fosfaat resulteert in het product vivianiet. Vivianiet is een slow-release fertiliser waardoor minder nutriënten naar de bodem lekken.
Onderzoek richt zich momenteel op het ontwikkelen van vivianiet als P en Fe meststof. Voor onderzoek is er tot op heden een beperkt aantal monsters beschikbaar en er is daarom vraag naar meer vivianiet monsters om verder onderzoek te doen. Voor partijen is het mogelijk om vivianiet monsters aan te leveren, neem hiervoor contact op met het Nutrient Platform- secretariaat.
Iron Coated Sand
Fosfaat uit kunstmest wordt vrijwel nooit helemaal opgenomen door de gewassen. Het resterende fosfaat lekt naar de bodem en komt uiteindelijk terecht in het oppervlaktewater. Deze uitspoeling kan verminderd worden door de aanwezigheid ijzer, wat fosfaat aan zich kan binden. Een van de opties is het gebruik van iron coated sand: een bijproduct vanuit de waterzuivering van drinkwater. De korrels zijn 5 tot 8 mm groot en bestaan voornamelijk uit quartz. IIzer is voor 10%-12% aanwezig in het zand. Uitdagingen liggen vooral in het verbeteren van de levensduur van ICS, zodat het zand minder snel vervangen hoeft te worden en dus effectiever is.
Deltares doet samen met Aquaminerals en Hoogheemraadschap Rijnland onderzoek naar fosfaatverwijderende drainage systemen in de landbouw.
Punten uit de andere sessies
Een aantal interessante punten uit de andere drie sessies worden hieronder kort omschreven:
1) het gebruik van ijzer als P-binder. De meestvoorkomende vorm van ijzer-fosfaat in het slib is vivianiet. Vivianiet is magnetisch en zou op deze manier uit het slib verwijderd kunnen worden. Er wordt onderzoek gedaan naar mogelijke toepassingen van vivianiet, maar iron phosphate verbindingen worden weinig toegepast in de landbouw. De ijzerfosfaat binding LiFePO4 zou mogelijk interessant zijn as cathode materiaal voor een Li ion batterij, maar dan gaat het echt om high purity materials die nodig zijn. Vooralsnog is er nog geen goede afzetmarkt voor vivianiet en wordt er gekeken naar het terugwinnen van de P uit vivianiet om de Fe en P opnieuw in te kunnen zetten, onder andere met de hulp van bacterien.
2) De rol van organic matter als een binder aan ijzer, waarbij de organic matter concurreert met de P- binding aan ijzer. Door deze interactie wordt de gebonden P weer beschikbaar. En dit zou op lange termijn leiden tot hogere P beschikbaarheid van de al aanwezige P in de bodem.
3) de impact van pH op de P-beschikbaarheid en solubility. Een hogere pH maakt P vaak beter oploslbaar. Nitraten zorgen voor een pH stijging terwijl ammonium vormen zoals struviet zorgen voor een pH verlaging. Bij de samenstelling en het toedienen van kunstmest is het effect van op de pH dus van belang voor de beschikbaarheid van P.
4) electrolyse toepassing voor het scheiden van fosfaat uit assen en wat leidt tot een product met lage concentraties van zware metalen. H2 wordt geproduceerd, de assen kunnen naar de constructie sector. Meer onderzoek is nodig naar het verbeteren van het mixen en naar het beschermen van de gebruikte membranen.
Kijk hier nog een keer het programma na van de webinar.