RENCON
Elektrochemische Scheiding voor het concentreren van mineralen in vloeibare mest: Een veelbelovende innovatie in de mestverwerking
Partners
Abstract
In de afgelopen jaren is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij de ontwikkeling van een nieuwe scheidingstechniek die gericht is op het terugwinnen van zuivere mineralen uit dunne fracties van vloeibare mest. Deze innovatieve benadering belooft waardevolle en geconcentreerde mineralen tegen relatief lage kosten op te leveren. Water Future, een Nederlands bedrijf dat gespecialiseerd is in de scheiding van mineralen uit vloeistoffen, heeft deze technologie gepionierd met behulp van een elektrisch aangedreven membraanscheidingssysteem, bekend als RENCON. Door gebruik te maken van de elektrische lading van zouten (ionen) in fracties van vloeibare mest, isoleert het proces, dat elektrochemische scheiding of elektrodialyse wordt genoemd, effectief waardevolle mineraalverbindingen van de rest van de vloeistof.
Elektrodialyse vormt de kerntechnologie achter het door Water Future ontwikkelde RENCON-systeem voor de scheiding van mineralen uit vloeibare mestfracties. Het systeem maakt gebruik van ionselectieve membranen en een elektrisch potentiaal om waardevolle mineralen selectief te scheiden en te concentreren, terwijl het organisch materiaal uit de scheiding wordt gehouden.
Werkingsprincipes
Elektrodialyse vertrouwt op ionselectieve membranen en elektroden om waardevolle mineralen effectief te scheiden en te concentreren uit vloeibare mengsels. Kationuitwisselingsmembranen (CEM) laten positief geladen ionen (kationen) door terwijl ze negatief geladen ionen (anionen) en organische moleculen blokkeren, terwijl anionuitwisselingsmembranen (AEM) de doorgang van negatief geladen ionen (anionen) toestaan terwijl ze kationen en organische moleculen blokkeren. Deze membranen bevinden zich tussen twee elektroden: de anode (positief geladen) en de kathode (negatief geladen).
Wanneer een elektrisch veld wordt toegepast, migreren kationen naar de kathode, door de kationuitwisselingsmembranen heen, terwijl anionen naar de anode bewegen, door de anionuitwisselingsmembranen heen. Deze selectieve ionenmigratie maakt de concentratie van specifieke ionen in aangewezen compartimenten mogelijk. Organisch materiaal en niet-ionische soorten worden uitgesloten door de ionenuitwisselingsmembranen en blijven in de voedingsoplossing. Als gevolg hiervan worden de waardevolle mineralen geconcentreerd en kunnen ze worden verzameld voor verdere verwerking of gebruik, terwijl de overgebleven vloeistof, nu verminderd in mineralen, kan worden behandeld of hergebruikt afhankelijk van de samenstelling ervan.
Voordelen ten opzichte van andere methoden
Elektrodialyse biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele scheidingstechnieken zoals omgekeerde osmose (RO). Het biedt selectieve scheiding, energie-efficiëntie en minimale voorbehandelingsvereisten. Met name werkt elektrodialyse bij lagere drukniveaus dan RO-systemen, wat bijdraagt aan de energie-efficiëntie en kosteneffectiviteit ervan. In tegenstelling tot sommige andere scheidingstechnieken, vereist elektrodialyse doorgaans minimale chemische additieven, waardoor potentiële chemische afvalstoffen en de bijbehorende behandelingskosten worden verminderd. Bovendien zorgt het selectief uitsluiten van organisch materiaal ervoor dat de herstelde mineralen vrij zijn van organische verontreiniging.
Daarnaast kan elektrodialyse hogere concentraties van gescheiden mineralen bereiken, waardoor transportkosten aanzienlijk worden verminderd door het volume van het materiaal dat moet worden vervoerd te verkleinen. Deze voordelen maken elektrodialyse tot een zeer effectieve en duurzame methode voor de scheiding en terugwinning van waardevolle mineralen uit vloeibare mengsels.
Toepassingen en toekomstige ontwikkeling
De op elektrodialyse gebaseerde mineralenconcentratie van het RENCON-systeem heeft aanzienlijke toepassingen in de landbouw, met name voor bodemverbetering en fertigatie. Voortdurend onderzoek richt zich op het optimaliseren van processen om de mineralenconcentraties te verhogen en de algehele systeemefficiëntie te verbeteren. Daarnaast zijn inspanningen gaande om de RENCON-technologie te certificeren als een betrouwbare methode voor het produceren van RENURE (Hersteld Stikstof uit Mest), waarbij wordt gewaarborgd dat deze voldoet aan de normen van de industrie en de wettelijke vereisten voor agrarisch gebruik.
Resultaten en Discussie
Met behulp van deze techniek werden verschillende dunne fracties van koeien- en varkensmest behandeld. In het RENURE-concentraat werden concentraties van 21 kg stikstof (N) en 28 kg kalium (K) per kubieke meter gemakkelijk bereikt onder stabiele procesomstandigheden. Deze N-K samenstelling is al drie keer geconcentreerder dan de huidige minerale concentraatproducten van varkensmestverwerkers.
Bovendien is het RENURE-concentraat gezuiverd van bacteriën, storende micronutriënten, organische verontreinigingen en verkleuringen. Het middelste glas toont het startproduct. Na behandeling wordt een heldere, geelgekleurde RENURE-oplossing met een hoog N-K-gehalte geproduceerd. Analyses hebben aangetoond dat het ruimschoots voldoet aan de RENURE-criteria. Deze geconcentreerde oplossing is een goede vervanging voor het gebruik van synthetische meststoffen, mits de RENURE-regelgeving definitief wordt goedgekeurd.
Conclusie
Het RENCON-systeem biedt een levensvatbare oplossing voor zowel gecentraliseerde als gedecentraliseerde mestverwerkingsfaciliteiten, met potentiële toepassingen in de landbouw, tuinbouw en fertigatie. Zijn vermogen om mineralen efficiënt te concentreren, organische inhoud te verminderen en te voldoen aan de normen van de industrie positioneert het als een veelbelovende technologie in duurzame praktijken voor afvalbeheer. Toekomstig onderzoek zal zich richten op het optimaliseren van voorfiltratieprocessen en het verkennen van economische haalbaarheid voor grootschalige acceptatie binnen de landbouwsector. De erkenning van de RENURE-normen onderstreept zijn milieu-relevantie naast economische voordelen in kostenbesparingen en verbeterde procesefficiëntie.
