NMI-collega Frank van Raffe promoveert op afval

Afval blijkt zich chemisch gezien goed te laten beschrijven als een bodem: de deeltjes die in de bodem belangrijk zijn, zoals metaaloxiden en organische stof, vind je ook in afval terug. Voor iemand met een passie voor bodemscheikunde en een oog voor maatschappelijke problematiek is afval een prachtig thema om op te promoveren.

NMI-collega Frank van Raffe promoveert op het onderwerp afval bij de Wageningen Universiteit. In zijn promotieonderzoek gaat het niet over specifiek landbouwafval, maar over al het afval dat wij als Nederlander produceren. Dat is veel en steeds meer, vertelt Frank: “In Nederland genereren we steeds meer afval en hiervan wordt jaarlijks 2 miljoen ton in stortplaatsen gestort. Dat komt neer op 110 kilo per persoon, ook wel 1,5 miljoen auto’s qua gewicht of 2.500 olympische zwembaden vol qua volume!”

Dit afval is slecht voor het milieu vanwege de uitstoot van broeikasgassen. “Afvalstortplaatsen zijn de één na grootste uitstoter van methaan”, weet Frank. “En daarnaast genereren stortplaatsen eluaat (= uitlekkende vloeistof) vol verontreinigingen, zoals zware metalen en PFAS. Om deze uitstoot te voorkomen wordt het afval in stortplaatsen standaard afgedicht met ondoorlaatbare lagen. Het probleem: het afval blijft een mogelijk gevaar en er moet dus voor eeuwig controle en beheer van het afval zijn.”

Onderzoek naar duurzaam alternatief
Franks promotieonderzoek was deel van een groter project waarin onderzoek werd gedaan naar een meer duurzaam alternatief: versnelde afbraak van het materiaal totdat het geen gevaar meer vormt en er zodoende geen beheer meer nodig is. De methode hiervoor is beluchten van het afval (organische afbraak is efficiënter met zuurstof dan zonder) of door het recirculeren van het eluaat (om zodoende bacteriën die afbraak aan sturen overal te krijgen). “Binnen dit project keek ik specifiek hoe veranderingen in het afval leiden tot een verandering in de uitstoot van verontreinigingen via het eluaat”, legt Frank uit. “Hierbij keek ik voornamelijk naar de onderliggende chemische processen, met een combinatie van laboratoriumproeven en het modelleren met geochemische modellen. Hierdoor ontdekte ik dat voornamelijk veranderingen in de pH (zuurgraad), opgeloste organische stof en de redox (mate van hoe gereduceerd of geoxideerd een systeem is) sturend zijn.”

Via onderzoeksvoorstel ingerold
Onze collega rolde dit onderzoek in doordat hij al een onderzoeksvoorstel had geschreven met hetzelfde thema met zijn PhD promotor. “Ik ben zelf heel geïnteresseerd in bodemscheikunde, en dan vooral in het kunnen koppelen van de eigenschappen van bodems (bijvoorbeeld zuurgraad of organische stof) aan duidelijke effecten op het gedrag van elementen en daarmee hun transport of opname door gewassen of organismen.” Dan is afval misschien niet het meest logische onderwerp om aan te werken, realiseert Frank zich. “Maar afval bleek (blijkt) zich chemisch gezien goed te laten beschrijven als een bodem: de deeltjes die in de bodem belangrijk zijn, zoals metaaloxiden en organische stof, vind je ook terug in het afval. Bepaalde dingen worden alleen meer overdreven, zoals hogere gehaltes aan stoffen of organische stof, maar dat maakt het juist extra leuk!”

Bodemprocessen lijken op afvalprocessen
Wat de link is met zijn huidige baan? “NMI kijkt natuurlijk heel veel naar (landbouw)bodems, dus een directe link met afval zie je dan niet direct. Maar veel processen zijn toch hetzelfde. Zo keek ik bijvoorbeeld naar hoe elementen binden aan metaaloxiden. Dit komt heel nadrukkelijk terug in het werk van NMI over P af- en uitspoeling, waarin die oxiden ook een belangrijke rol spelen.”

Stikstof is duidelijke link
Een andere heel duidelijke link is stikstof! “Dit is natuurlijk een hot topic in heel Nederland en ook zeker binnen NMI: hoe zorgen we dat de uitstoot van stikstof beperkt blijft, zodat we kunnen voldoen aan de kaderrichtlijn water en de kritische depositie op natuur. Maar grappig genoeg is stikstof ook de grootste boosdoener wat afval betreft en dan vooral in de vorm van ammonium (NH⁴+). Die concentraties lopen op in het eluaat tot boven de 1000 mg/l (ter vergelijking, de wettelijke norm is 50). Ik heb dus ook veel gekeken naar het gedrag van stikstof.”

Doel: duurzaam beheer afval
Frank hoopt met dit onderzoek meer duidelijkheid te verschaffen over hoe we (gestort) afval duurzaam kunnen beheren. De versnelde afbraak is al vaker onderzocht, maar alleen kijkend naar de afname in de uitstoot van broeikasgassen. “Door juist te kijken naar mogelijkheden om verontreinigingen in het eluaat af te laten nemen, kunnen we een duidelijk signaal afgegeven over het nut hiervan. Het mooie aan dit gehele project is dat het direct gelinkt is aan de Green Deal die is getekend door de Nederlandse overheid. Als de uiteindelijke resultaten voldoende positief zijn dan kan dit leiden tot een daadwerkelijke verandering in de Nederlandse wetgeving wat betreft stortplaatsbeheer. Het zou heel fijn zijn als het onderzoek zoveel impact zou kunnen hebben!”

Voor het thema is zowel nationaal als internationaal veel belangstelling, om nazorg in de afvalindustrie te kunnen beperken. Naar verwachting wordt het project begin 2030 afgerond.

Voor vragen kan contact op worden genomen met Frank van Raffe via e-mail frank.vanraffe@nmi-agro.nl