Demonstratie van circulaire ammoniakwaterproductie op RWZI Nieuwgraaf

Aanleiding
Conventionele verwijdering van stikstof uit afvalwater via biologische denitrificatie is energie-intensief, verbruikt hulpstoffen, leidt tot verlies van nutriënten en veroorzaakt emissies van het sterke broeikasgas lachgas (N2O). Waterschap Rijn en IJssel wil deze lineaire aanpak vervangen door circulaire stikstofterugwinning. Binnen een breder innovatieprogramma is een proces ontwikkeld dat ammonium uit afvalwater terugwint via strippen en membraanscheiding. Deze stappen worden gerealiseerd met steun uit het Nationaal Groeifonds. Met dit DEI+ Circulaire Economie-project wordt het ontbrekende sluitstuk gedemonstreerd: de opwerking van ammoniumrijk permeaat tot herbruikbaar ammoniakwater. Met name bij deze stap wordt een hoge CO2 reductie gerealiseerd. De urgentie is hoog: stikstofdruk neemt toe, hulpstoffen worden schaarser en de watersector zoekt concrete circulaire oplossingen. Dit project laat zien dat stikstof niet als afvalstof hoeft te eindigen, maar als grondstof kan worden ingezet.

Doelstelling
Dit project demonstreert de circulaire opwerking van de ammoniumfractie uit de slibvergisting tot een herbruikbaar ammoniakwater. Op RWZI Nieuwgraaf realiseert Waterschap Rijn en IJssel een full-scale demonstratie van een destillatie-installatie met warmteterugwinning, waarmee ammoniak uit de waterfractie selectief wordt gescheiden en geconcentreerd. De installatie verwerkt daarbij het ammoniumrijke permeaat afkomstig uit een nog te realiseren stripper- en membraansysteem (buiten scope van deze aanvraag). Het systeem produceert ammoniakwater van voldoende kwaliteit voor industriële toepassingen zoals rookgasreiniging, met minimale milieu-impact en inzet van restwarmte en groene stroom. Het project valideert het ontbrekende sluitstuk in de keten: de efficiënte, hulpstofarme en schaalbare productie van een circulair stikstofproduct. Daarmee levert het een concrete bijdrage aan de klimaat- en circulariteitsdoelen van de DEI+-regeling en vormt het een opschaalbare oplossing voor stikstofverwaarding binnen de watersector.

Korte omschrijving
Waterschap Rijn en IJssel ontwikkelt, bouwt en test een destillatie-installatie voor de opwerking van ammoniumrijk permeaat tot herbruikbaar ammoniakwater. De kernactiviteiten bestaan uit het technisch ontwerp, aanbesteding en realisatie van een destillatiekolom met warmteterugwinning. Na ingebruikname volgt een demonstratiefase waarin de installatie gedurende 12 maanden onder praktijkomstandigheden wordt geëvalueerd op robuustheid, productkwaliteit, energieverbruik en hulpstoffenefficiëntie. Waterschap Rijn en IJssel treedt op als penvoerder en eindgebruiker. Technologiepartners ondersteunen bij engineering, optimalisatie en validatie van de prestaties. De opgedane kennis wordt gedeeld met andere waterschappen en ketenpartners ter voorbereiding op opschaling.

Resultaat
Dit DEI+ project resulteert in een operationele full-scale destillatie-installatie op RWZI Nieuwgraaf die ammoniumrijk permeaat opwerkt tot een hoogwaardig ammoniakwaterproduct (~25 %). De installatie vormt een volledig geïntegreerd onderdeel van het bredere stikstofterugwinningssysteem, bestaande uit de stripper/scrubber en bipolaire elektrodialysestap (EDBP). De installatie wordt gedurende 12 maanden onder praktijkomstandigheden getest en gemonitord. Op basis van gevalideerde massabalansen en emissiefactoren verlaagt dit project de uitstoot met minimaal 6740 ton CO2-equivalent per jaar ten opzichte van het niet uitvoeren van het project. Het project levert daarnaast: – gevalideerde data over energie- en hulpstofverbruik per kg teruggewonnen stikstof; – aantoonbare productkwaliteit; – een overdraagbare businesscase voor toepassing op andere RWZI's. Met deze resultaten draagt het project concreet bij aan de klimaat- en circulariteitsdoelen van de DEI+- regeling en vormt het een direct opschaalbare oplossing voor CO2-reductie in de watersector.