- Klimaatadaptieve Stad
Gezuiverd regenwater als grondstof?
Innovatie en onderzoek gaan hand in hand
Urban Rain Shell. Zo heet de methode voor buffering, zuivering en gebruik van regenwater die Ger Pannekoek onder de bedrijfsnaam Ecologisch Waterbeheer (EWB) in Nederland introduceerde. Schelpen en mineralen fungeren als natuurlijke filters. Maar hoe schoon wordt het water dan en waarvoor kun je deze grondstof eigenlijk gebruiken?
Goes heeft in 2015 de primeur. Om sportvelden te kunnen besproeien met gerecycled regenwater – en zo drinkwater te besparen – kiest de gemeente voor berging en zuivering door middel van de Urban Rain Shell (URS). Een systeem kan op het oog goed werken, zegt Ger, maar een onafhankelijke partij zal het moeten valideren. “Daarom hebben we in de afgelopen jaren flink geïnvesteerd in verschillende onderzoeken.”
Schelpenbed
Via innovatieprogramma VPdelta+ belandt Ger in 2018 op de WaterStraat. “Ons schelpenbed is zeer poreus, maar wat is de exacte waterbergingscapaciteit bij een bepaalde hoeveelheid neerslag? Worden zand en slibdeeltjes in voldoende mate afgevangen zodat het filter niet dichtslibt? Welke funderingsopbouw is nodig om te voorkomen dat de schelpen en mineralen inklinken als je ze belast met verkeer?” De opstelling is onderwerp van verschillende, voornamelijk hydraulische proeven en experimenten, waaronder die van De Infiltrerende Stad (2020): een vergelijkend onderzoek naar het functioneren van infiltrerende verharding door Hogeschool Rotterdam, de Hogeschool van Amsterdam en de Hanzehogeschool Groningen. Maar ook effecten van organische vervuiling op het dichtslibben van het filter worden onderzocht en er worden proeven gedaan met inspectie- en reinigingstechnieken. Vanaf 2020 fungeert de URS op de WaterStraat bovendien als voorzuivering voor een methode voor snelle en effectieve hemelwateropslag in de diepe ondergrond (zie kader).
De techniek bevindt zich weliswaar in de bodem, maar bovengrondse transparante kokers laten in doorsnede zien uit welke materialen het systeem is opgebouwd. In de loop der jaren nemen duizenden bezoekers kennis van wat zich afspeelt onder de verharding. Dat de proeftuin al snel als een knooppunt dient voor partijen die zich met klimaatadaptatie bezighouden, vindt Ger minstens even waardevol als het onderzoek dat er plaatsvindt. “Ik kon aansluiten op een groeiend netwerk van betrokkenen en medestanders. Vanuit de WaterStraat hebben zich allerlei nieuwe wegen ontvouwd.”
Grijs gebied
Sinds 2019 is de Urban Rain Shell onderwerp van een nationaal onderzoeksproject, TKI Circulair Rain, waarmee de kwaliteit van het gezuiverde regenwater nader wordt bepaald. Ger: “Regenwater lijkt schoon, maar als het door straten en over parkeerplaatsen stroomt, bevat het de nodige verontreinigingen. De filterende werking van de URS in relatie tot troebelheid, zware metalen, minerale oliën en PAK’s hadden we globaal in beeld, over de invloed op de microbiologie wisten we nog niet zo veel.”
In hoeverre is gezuiverd regenwater geschikt bluswater, proceswater, sproeiwater of speelwater? Het onderzoek, geleid door onderzoeksinstituut KWR in Nieuwegein, omvat een uitgebreide bureaustudie naar geldende wet- en regelgeving, labexperimenten en vijf pilotprojecten waaraan verschillende waterschappen, drinkwaterbedrijven, private bedrijven, een hockeyvereniging, een bierbrouwerij en een oefencentrum voor de brandweer meewerken.
Elke pilot gaat vergezeld van een meetcampagne. “De in het lab gevonden waarden voor waterkwaliteitsparameters worden dus aangevuld met data in een praktische context”, vertelt Ron Jong, onderzoeker waterzuivering bij KWR. Feit is dat er amper regulerende kaders zijn voor gebruik van al dan niet gezuiverd regenwater. “We hebben het over grijs gebied en dat maakt het ingewikkeld: okay, het is geen drinkwater maar wat kun en mag je er verder mee?” Veel gemeenten hanteren uit voorzorg bijvoorbeeld het principe dat speelwater moet voldoen aan normen voor drinkwater. “Maar zijn dergelijke hoge kwaliteitseisen altijd nodig? Onze bevindingen maken een afweging van gebruiksmogelijkheden mogelijk.”
Hoewel de finale uitkomsten nog niet beschikbaar zijn – het onderzoeksproject wordt in de loop van 2023 afgerond – is wel duidelijk dat de URS qua troebelheid, zware metalen en PAK’s een aanzienlijke zuiverende functie heeft, geeft Ron aan. “Ook op microbiologische verontreinigingen zoals legionella en de in poep aanwezige bacteriën E.coli en Enterococcen lijkt het filter een gunstig effect te hebben.”
Op zoek naar een oplossing in de ondergrond
Een groeiende behoefte aan duurzaam hemel- en grondwaterbeheer betekent: meer aandacht voor duurzame methoden voor afkoppeling van regenwaterafvoeren en infiltratie van grote hoeveelheden (regen)water en retourbemaling bij bouwprojecten. Verschillende bedrijven verenigd in stichting O2DIT ontwikkelen een innovatieve en efficiënte manier van infiltreren genaamd Fast High Volume Infiltration. Op de WaterStraat is de FHVI-techniek gecombineerd met de Urban Rain Shell.
“Water laten wegzakken in venige en kleiige bodems is lastig”, vertelt geohydroloog Barbara Snacken (Fugro). “Wanneer snel veel water moet worden afgevoerd om overbelasting van het riool en water op straat te voorkomen, kunnen diepere watervoerende bodemlagen uitkomst bieden.” Daar is doorgaans ook meer bufferruimte beschikbaar dan in de met boomwortels, parkeergarages, kabels en leidingen gevulde bodem direct onder het stedelijk maaiveld.
Wisselwerking
FHVI houdt in dat met een boor- en sondeertechniek een infiltratiebron wordt gecreëerd in een bodemlaag die goed water opneemt. Doordat de verticale techniek weinig ruimte in beslag neemt, is hij geschikt voor toepassing in stedelijk gebied. Op de WaterStraat is in 2020 zo’n FHVI-bron geïnstalleerd, op een diepte van vijfentwintig tot dertig meter. Om te voorkomen dat de bron door verontreiniging wordt aangetast, werd een koppeling gemaakt met de URS. Barbara: “Hoe die wisselwerking precies verloopt is in de afgelopen jaren geanalyseerd, onder meer door een student van de Hogeschool Rotterdam. Zo komen we tot een casusstudie van deze combinatie van buffer- en infiltratietechnieken.”
Behalve ruimtebesparing onder het maaiveld heeft diepte-infiltratie andere voordelen, zegt Barbara: “In tijden van droogte kunnen regenwaterbuffers zoals de URS vanuit de ondergrondse watervoerende pakketten worden aangevuld.” Overtollig water dat in de winter op diepte wordt geïnfiltreerd in plaats van naar zee gepompt, wordt in de zomer alsnog benut. “Op eenzelfde manier kan de combinatie ook bijdragen aan het voorkomen van verzilting in kustgebieden.” Door de technieken op de WaterStraat te combineren komen de ontwikkelaars makkelijk in contact met mogelijke afnemers. “Gemeenten en andere partijen krijgen een tastbaar voorbeeld voorgeschoteld van een techniek voor duurzaam waterbeheer. Aan de hand hiervan kunnen wij ingaan op hun vragen.”
Afvalstroom
Regenwater is voor de wet nog altijd een afvalstroom, legt Ger uit, “iets wat je moet afvoeren.” Met collega-ondernemers, onder wie een aantal op de WaterStraat actief is, heeft hij in 2022 daarom alle waterketenpartners opgeroepen tot de ontwikkeling van een regenwaterwet. “Zodat maximale inzet van hemelwater als bron voor allerlei toepassingen kan worden afgedwongen: als een pijler onder een circulaire economie, niet als een leuk extraatje. Gezien alle zorgen over toenemende droogte en slinkende drinkwatervoorraden lijkt ons dat logisch.”
Interessant in dat opzicht is dat KWR en participerende drinkwaterbedrijven systemen voor de zuivering van hemelwater hebben vergeleken op een manier die meer recht doet aan de principes van een circulaire economie. Ron legt uit: “Je kunt een levenscyclusanalyse, ofwel LCA, toepassen op een systeem zoals de URS, om milieueffecten te bepalen, maar allerlei baten zoals het beperken van het risico op wateroverlast of de verminderde behoefte aan afvalwaterzuivering worden daarin niet meegenomen.” Tijdens het project is daarom een meer integrale circulaire beoordelings- systematiek toegepast voor een vergelijking van de URS met gangbare alternatieven zoals infiltratiekratten en een betonkelder van waaruit gebufferd water via een zandfilter en een UV-reactor de bodem insijpelt of wordt hergebruikt. “Dat is voor het eerst.”
Legitimatie
Dat innovatie en onderzoek hand in hand gaan, staat voor beiden vast. “Voor een startend innovatief ondernemer is onafhankelijk onderzoek een belangrijk legitimatiemiddel”, zegt Ger. “TKI Circulair Rain maakt ook duidelijk voor welke functies ons systeem geschikt is. We kunnen gericht opschalen naar, bijvoorbeeld, ontwikkellocaties voor woon-werkwijken. De URS kan er fungeren als een betrekkelijk beheer- en onderhoudsarme manier om wateroverlast te voorkomen en tegelijkertijd veilig belevingswater te creëren.” Ron is van mening dat TKI Circular Rain goed aansluit op de kleinschaliger activiteiten op de WaterStraat. “Het hydraulisch onderzoek en het waterkwaliteitsonderszoek vormen samen een heel stevig kennisfundament. Dit vergroot de kans op toepassingen van het systeem aanzienlijk.” Intussen blijft Ger aan de weg timmeren. In een nieuw Europees onderzoek genaamd StopUP wordt gekeken wat de Urban Rain Shell doet met opkomende stoffen zoals microplastics en PFAS. “Zo maken we het cirkeltje rond.”
