Groene waterstof en het riool als alternatief voor kunstmest

Het ingrediënt kalium stuwt sinds de oorlog in Oekraïne de prijs van kunstmest verder omhoog. Wit-Rusland en Rusland waren tot voor kort de grote kaliumleveranciers van Europa. Nu de import van de grondstof potas uit die landen stopt, stijgt de kunstmestprijs verder.

Maar de prijsstijging van kalium is geen probleem voor de lange termijn, vermoedt Martin van Ittersum, hoogleraar plantaardige productiesystemen aan Wageningen University & Research. 'Het zit wel geconcentreerd in een aantal landen in de grond, waaronder Rusland en Canada. Maar op onze planeet is het nog ruim aanwezig. De prijs zal daarom wel weer dalen.'

Voor fosfor ligt de uitdaging anders, volgens Van Ittersum. 'Daarvoor kun je berekenen dat we naar een andere bron moeten werken omdat het anders opraakt. Over honderd tot driehonderd jaar zullen de bekende mijnen leeg zijn. We praten nog steeds over de lange termijn, maar een alternatief voor fosfor in kunstmest bestaat niet.'

Dus moeten we gebruikte fosfor terugwinnen, zegt Van Ittersum. 'Als een gewas het element opneemt, belandt het uiteindelijk via uitwerpselen van mensen in rioolwater. Daar kun je het ook weer uit halen om er nieuwe kunstmest mee te maken. Als je het niet recyclet, spoelt het uiteindelijk weg in de oceaan.'

Nadeel van rioolwater is dat er ook stoffen in zijn opgelost die niet in kunstmest mogen belanden. 'Er zijn problemen met micro-organismen en verontreinigingen zoals medicijnen en zware metalen', stelt Van Ittersum. 'Alle fosfor terugwinnen is moeilijk, maar 90 procent van de cirkel sluiten moet wel mogelijk zijn.' Het Amsterdamse waterbedrijf bijvoorbeeld wint fosfor terug in de vorm van het mineraal struviet.

Winnen uit dierlijke mest

Fosfor kun je ook uit dierlijk mest winnen. 'Het zit vooral in het vaste deel', zegt Van Ittersum. Door de urine en vaste delen apart op te vangen, zoals in sommige veehouderijen al gebeurt, wordt het makkelijker dit element terug te winnen.

Voor stikstof is de cyclus sluiten een stuk lastiger, legt Van Ittersum uit. Stikstof in de bodem spoelt weg in vorm van nitraat of het vervluchtigt als ammoniak of lachgas. Het lekt in tegenstelling tot fosfaten makkelijk uit het systeem. Daardoor zullen agrarisch ondernemers ook in de toekomst extra stikstof aan de planten blijven geven.

Directeur Reinier Gerrits van brancheorganisatie Meststoffen Nederland stemt daarmee in: 'Ook in de kringlooplandbouw moet je aanvullingen doen.'

Kunstmestfabrikanten maken stikstofhoudende meststoffen vaak met ammoniak. Deze grondstof produceren ze uit waterstofgas en stikstofgas uit de lucht. Alleen voor de productie van waterstof gebruiken ze grote hoeveelheden aardgas, wat het product duurder maakt. Daarnaast komt er veel CO2 bij vrij, wereldwijd is de ammoniakproductie verantwoordelijk voor 1,8 procent van de CO2-uitstoot.

Op korte termijn kan een kunstmestproducent de CO2-uitstoot van de waterstofproductie verhelpen door het in lege aardgasvelden te pompen. 'Maar dat is geen oplossing voor het gasgebruik', geeft Gerrits aan. 'Voor methoden om van het gas af te komen, gaat de meeste aandacht naar duurzame waterstof.'

Electrolyser

Producenten van deze groene waterstof gebruiken een electrolyser die water splitst in waterstof en zuurstof via elektriciteit. Als ze daarvoor groene stroom gebruiken, komt er geen CO2 vrij.

Meststoffenfabrikant Yara werkt met de Deense energiereus Ørsted aan een electrolyser van 100 megawatt voor de fabriek in Sluiskil. Zo'n grote installatie is op het moment nergens operationeel, zegt Gijsbrecht Gunter van Yara. Hiermee kunnen ze maximaal 70.000 ton groene ammoniak per jaar maken.

Half miljoen hectare bemesten

'Omgerekend kun je daarmee ongeveer een half miljoen hectare akkerbouwgrond bemesten', stelt Gunter. 'Dat is bijna het totale Nederlandse akkerbouwareaal. Aan de ene kant is dat groot, aan de andere kant is het slechts 4 procent van onze totale productiecapaciteit.'

De techniek om water met elektriciteit te splitsen is niet nieuw. Yara heeft er al ervaring mee. 'Wij hebben tot 1991 in Glomfjord in Noorwegen een grootschalige electrolyser gebruikt van 155 megawatt', zegt Gunter. Yara stopte er destijds mee omdat het productieproces met aardgas goedkoper was.

Prijs groene stroom

Of het financieel rendabel wordt om waterstof uit water te produceren voor groene mest, hangt volgens Gunter af van verschillende zaken. Het proces opschalen zal helpen. Ook kan de prijs van groene stroom dalen door overschotten op zonnige of winderige dagen, wat de groene waterstof goedkoper maakt.

Bij Yara denken ze ondertussen na over groene kunstmest als premiumproduct. 'Is de consument bereid meer te betalen voor groene producten?', vraagt Gunter zich hardop af. 'Want als je uiteindelijk dit hele verhaal platslaat naar een broodje, kost dat misschien 2 eurocent extra. Natuurlijk ben ik me ervan bewust dat meer componenten in dat broodje de prijs bepalen, maar zo'n eenvoudig rekensommetje zet de uitdaging wel in een haalbaar perspectief.'