V

Projectgroep 3 10 november Vrachelen IV/V 2008

11/02/2008

PROJECTGROEP 6

AQUAFLOW

Het afvangen van bestrijdingsmiddelen in het Aquaflow-systeem. Hogeschool HAS Den Bosch, Milieukunde Klas M2 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren

P a g i n a |1

Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009

AQUAFLOW HET AFVANGEN VAN BESTRIJDINGSMIDDELEN IN HET AQUAFLOW-SYSTEEM. Opdrachtgever:

Aquaflow BV

Plaats:

Amsterdam

Project:

Aquaflow

Opdrachtnemer:

Hogeschool HAS Den Bosch

Afdeling:

Milieukunde

Gemaakt door:

Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren

Plaats:

’s-Hertogenbosch

Begeleider:

R. Schoorl

Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a |2


V OORWOORD Voorafgaand aan dit verslag worden de projectleden van projectgroep ‘Aquaflow’ bedankt voor hun bijna onuitputtelijke inzet. Zonder deze inzet was het niet mogelijk om dit onderzoek tot een einde te brengen. Namens projectgroep ‘Aquaflow’ wordt A. de Groot bedankt voor zijn duidelijkheid en het leveren van informatie en middelen vanuit Aquaflow BV. R. Schoorl wordt bedankt voor zijn intensieve begeleiding. F. van Hintum wordt bedankt voor zijn hulp met het opbouwen van een proefopstelling en zijn dienst als koerier. Projectgroep ‘Aquaflow’ hoopt dat voldoende inzicht wordt gegeven in bestrijdingsmiddelen, actief kool, Aquaflow en in het afvangen van bestrijdingsmiddelen. Namens projectgroep ‘Aquaflow’ Mark van Huijkelom Projectleider



S AMENVATTING A CHTERGRONDEN Op dit moment is het niet toegestaan om hemelwater te infiltreren in waterwingebieden. Deze maatregel is van toepassing om het grondwater te beschermen tegen verontreinigingen. Aquaflow BV wil hun systeem optimaliseren zodat deze wel in waterwingebieden zal mogen worden toegepast. Met behulp van het Aquaflow-systeem wordt geprobeerd verontreinigingen af te vangen. Het huidige Aquaflow-systeem is op de afbraak van koolwaterstoffen gericht. Echter vanuit waterwinbedrijven wordt geëist dat onkruidbestrijdingsmiddelen niet de bodem kan infiltreren. Bestrijdingsmiddel heeft vaak glyfosaat als actieve ingrediënt. Glyfosaat heeft een lange halfwaardetijd, wat betekend dat het lang duurt voordat het afgebroken wordt door bacteriën. In water wordt de afbraaktijd van glyfosaat al aanzienlijk verkort. Daarnaast heeft glyfosaat sterk de neiging te adsorberen aan zand. Actief kool kan gebruikt worden om glyfosaat af te vangen. Actief kool is een adsorptiemiddel en heeft als eigenschappen een poreuze wand waardoor het een groot inwendig oppervlak heeft. Aan dit oppervlak kan glyfosaat adsorberen. Het kan voor Aquaflow BV dus een reden zijn om actief kool in het Aquaflow-systeem te verwerken.

H ET A QUAFLOW - S YS TEEM Het systeem bestaat uit een toplaag van poreuze stenen. Hierdoor kan hemelwater infiltreren. Tussen deze stenen wordt split verwerkt. Dit split bestaat uit basaltsteen en houdt het grove vuil tegen. Daaronder ligt een vlijlaag, deze vlijlaag bestaat uit zandsteen. In deze laag zijn bacteriën aanwezig. Deze bacteriën kunnen verschillende verontreinigingen afbreken. Onder de vlijlaag ligt een filterdoek. Dit filterdoek is zodanig van structuur dat deze verschillende verontreinigingen tegenhoudt en adsorbeert. Deze verontreiniging zal vervolgens door bacteriën worden afgebroken. Onder dit doek ligt een grove laag harde kalksteen. Tussen dit steenslag zijn ruimten aanwezig welke gevuld kunnen worden door hemelwater. Dit zorgt voor een berging van regenwater in het Aquaflow-systeem. Onder deze laag ligt het infiltratiedoek. Hierdoor kan het water naar de bodem infiltreren.

O NDERZOEKSOPZET In dit onderzoek zijn twee opstellingen met het Aquaflow-systeem opgebouwd. Bij een opstelling is actief kool op het filterdoek toegevoegd. Verder zijn er proefopstellingen gebouwd om de verschillende onderdelen van het Aquaflow-systeem te beoordelen op adsorptie van glyfosaat.

R ESULTATEN De resultaten van het onderzoek komen overeen met het verrichte literatuuronderzoek. Daaruit blijkt dat het Aquaflow-systeem met en zonder actief kool, glyfosaten zal afvangen. Uit het verrichte onderzoek blijkt dat de toevoeging van actief kool minimaal bijdraagt aan de adsorptie van glyfosaat. Om hierover uitsluitsel te geven wordt geadviseerd om aanvullend onderzoek te verrichten. Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a |4


C ONCLUSIE Uit de resultaten van dit onderzoek blijkt dat beide proefopstellingen nagenoeg evenveel glyfosaat afvangen. Dit is ook gebleken bij de losse onderdelen van het Aquaflow-systeem. Tijdens het onderzoek bleek dat split en de vlijlaag het glyfosaat het beste af kan vangen. Dit geeft een reductie tot ongeveer 10% van de oorspronkelijke waarde. Actief kool ving glyfosaat af tot een percentage van ongeveer 20 - 25%. Geconcludeerd kan worden dat glyfosaat niet volledig wordt afgevangen door beide proefopstellingen. Bij volgende onderzoeken dient ook in kaart gebracht te worden in hoeverre de onderdelen van het Aquaflow-systeem apart glyfosaat kunnen afvangen. Daarnaast is het voor Aquaflow BV verstandig om na te gaan welke gehaltes aan glyfosaat door waterwinbedrijven worden toegestaan. Dit omdat glyfosaat niet volledig afgevangen lijkt te worden. Achteraf is dit onderzoek nuttig gebleken. Theorie van verschillende onderwerpen is samengekoppeld. Daarnaast zijn met theorie overeenkomstige resultaten gevonden. Hieruit blijkt dat het Aquaflow-systeem glyfosaat voor een deel afvangt. Dit onderzoek kan in ieder geval gezien worden als aanzet voor vervolgonderzoek en overleg met waterwingebieden.



I NHOUD Voorwoord .............................................................................................................................................................. 3 Samenvatting .......................................................................................................................................................... 4 Achtergronden .................................................................................................................................................... 4 Het Aquaflow-systeem ........................................................................................................................................ 4 Onderzoeksopzet ................................................................................................................................................ 4 Resultaten ........................................................................................................................................................... 4 Conclusie ............................................................................................................................................................. 5 Inhoud ..................................................................................................................................................................... 6 1.

Inleiding........................................................................................................................................................... 8 1.1.

2.

De opdracht .................................................................................................................................................... 9 2.1.

3.

4.

5.

Opdracht Aquaflow ............................................................................................................................... 9

Doelstelling ................................................................................................................................................... 10 3.1.

Het doel ............................................................................................................................................... 10

3.2.

Projectgrenzen en eisen ...................................................................................................................... 10

Achtergronden .............................................................................................................................................. 11 4.1.

Bestrijdingsmiddelen ........................................................................................................................... 11

4.2.

Aquaflow ............................................................................................................................................. 13

4.3.

Actiefkool ............................................................................................................................................. 15

Onderzoek ..................................................................................................................................................... 16 5.1.

Opstelling ............................................................................................................................................. 16

5.1.1.

Blanco opstelling ............................................................................................................................. 16

5.1.2.

Actief kool opstelling ....................................................................................................................... 17

5.1.3.

Beginopzet....................................................................................................................................... 17

5.1.4.

Beoordeling afzonderlijke onderdelen ............................................................................................ 17

5.2.

6.

Leeswijzer .............................................................................................................................................. 8

Uitvoering/analyse .............................................................................................................................. 18

5.2.1.

Uitvoering ........................................................................................................................................ 18

5.2.2.

Analyse ............................................................................................................................................ 19

Resultaten ..................................................................................................................................................... 20 Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a |6

Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009 6.1. 7.

Interpretatie ........................................................................................................................................ 21

Conclusie en aanbevelingen .......................................................................................................................... 24 7.1.

Conclusie ............................................................................................................................................. 24

7.2.

Aanbevelingen ..................................................................................................................................... 25

8.

Bronvermelding............................................................................................................................................. 26

9.

Bijlage ............................................................................................................................................................ 27 9.1.

Tabel meetgegevens ............................................................................................................................ 27



1.

I NLEIDING Met de groeiende vraag naar het afkoppelen van regenwater en schoon drinkwater, rijst een nieuw maatschappelijk probleem. Afvloeiend regenwater kan namelijk bodem en grondwater verontreinigen. Aquaflow BV wil hun afzetmarkt uitbreiden door de toepassing van het Aquaflow-systeem in waterwingebieden mogelijk te maken. Momenteel wordt dit niet toegestaan door waterwinbedrijven. Hogeschool HAS Den Bosch heeft van Aquaflow de opdracht gekregen om onderzoek te verrichten in welke mate regenwater gezuiverd kan worden door het Aquaflowsysteem. Dit om aan de wens van waterwinbedrijven te voldoen.

1.1.

L EESWIJZER Dit verslag begint met de opdracht omschrijving welke uit een overleg is voortgevloeid. Vervolgens zal de doelstelling beschreven worden, dit hoofdstuk vermeldt de randvoorwaarden en eisen. Hierna zullen de achtergronden weergegeven worden. Na de achtergronden zal het uitgevoerde onderzoek aan bod komen. Als afsluiting zullen resultaten doorgesproken worden, deze worden gevolgd door conclusie en aanbevelingen. De geraadpleegde bronnen zijn in hoofdstuk 8 te vinden. Na de bronnenlijst, is de bijlage te vinden.



2.

D E OPDRACHT De opdracht, die door Aquaflow bij de opleiding milieukunde is neergelegd, is het onderzoeken of door gebruik van actief kool in combinatie met het Aquaflowsysteem bestrijdingsmiddelen kunnen worden afgevangen.

2.1.

O PDRACHT A QUAFLOW Tijdens het oriënterend overleg met Drs. A. de Groot, Business Unit Manager van Aquaflow, is overeengekomen dat projectgroep 6 de opdracht aanneemt. De opdracht van Aquaflow is een opstart geven om het maatschappelijk probleem op te lossen.



3.

D OELSTELLING In dit hoofdstuk zal de doelstelling van dit project worden genoemd. Tevens zullen de projectgrenzen en eisen weergegeven worden.

3.1.

H ET

DOEL

Het doel van de opdracht is: “Verslaglegging van de mate van adsorptie van bestrijdingsmiddelen door toevoeging van actief kool in de vlijlaag.”

3.2.

P ROJECTGRENZEN

EN EIS EN

Met de volgende punten zal in dit project rekening gehouden worden: 

Er wordt een onderzoek gedaan of actiefkool glyfosaten kan afvangen en zo ja in welke hoeveelheid. Dus hoeveel kilogram actiefkool kan hoeveel kilogram glyfosaten opvangen;



Analyses van het onderzoek worden door een extern laboratorium uitgevoerd;



De toepasmogelijkheden van actiefkool in het Aquaflow-systeem;



Er wordt een uitleg gegeven over de werking van actiefkool ten opzichte van glyfosaten;



Er wordt een conclusie getrokken over de hoeveelheid actiefkool die nodig is om glyfosaten in een Aquaflow-systeem op te vangen. Hierbij zal rekening gehouden worden met een vervangingstijd van 25 jaar;



Het rapport dient leesbaar en begrijpbaar te zijn voor mensen zonder voorkennis van Aquaflow en Chemie;



Met actiefkool wordt in dit onderzoek Norit RB3 bedoeld.

De volgende zaken zullen in dit project niet aan bod komen: 

Andere methodes om glyfosaten af te vangen dan actiefkool;



Er wordt door de projectgroep geen analyses uitgevoerd.

Daarnaast heeft het project te maken met een randvoorwaarde: 

Medewerking van een laboratorium is vereist.

Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a | 10


4.

A CHTERGRONDEN Belangrijk voor het uitvoeren van een onderzoek is kennis hebben over onderzoeksobjecten. Om deze kennis over te dragen, zal dit hoofdstuk de achtergronden behandelen.

4.1.

B ESTRIJDINGSMIDDELEN Bestrijdingsmiddelen zijn een mix van vele verschillende soorten stoffen. Bestrijdingsmiddelen worden gebruikt om onkruid op bijvoorbeeld verhardingen te bestrijden. Deze middelen worden vooral gebruikt in de maanden april, mei en september [5]. Veel van deze bestrijdingsmiddelen, zoals Roundup, bezitten glyfosaat als actieve ingrediënt. Glyfosaat heeft de chemische naam N(Phosphonomethyl)Glycine. In feite is glyfosaat een aminozuur met een fosfaatgroep. De chemische formule van glyfosaat is C3H8NO5P en het moleculair -1 gewicht bedraagt 169.07 gram.mol . Een afbeelding van een glyfosaatmolecuul is weergegeven in figuur 1.

Figuur 1 Glyfosaat[6]

Glyfosaat werkt door de activiteit van belangrijke aminozuren te blokkeren. Hierdoor kunnen planten geen eiwitten maken waardoor planten uiteindelijk dood zullen gaan. Glyfosaat is een contactherbicide. Dit betekent dat het herbicide via het blad opgenomen wordt. Na contact met het blad zal glyfosaat zich via sapstromen zich verspreiden door de plant. Om in het blad door te dringen en het transport in de plant, heeft glyfosaat hulp nodig van uitvloeiers. Dit aangezien glyfosaat een negatief geladen, hydrofiele molecuul is. Hierdoor kan glyfosaat slecht door de negatief geladen, hydrofobe waslaag van het blad dringen. In bestrijdingsmiddelen zijn zogenaamde uitvloeiers toegevoegd. Uitvloeiers zorgen ervoor dat glyfosaat deze waslaag toch kan doordringen en bevorderen het transport in de plant. Elke uitvloeier heeft zijn eigen doeltreffendheid, prijs en toxiciteit. Glyfosaat is niet selectief. Dus alle planten die niet immuun zijn voor dit middel zullen dood gaan. -1

Glyfosaat heeft een zeer sterke zandadsorptie coëfficiënt van 24000 L.kg . Glyfosaat zal dus in de bodem sterk adsorberen aan verscheidene organische complexen. Door deze sterke zandadsorptie coëfficiënt kan snel na dosering van bestrijdingsmiddelen geplant worden. Dit omdat de kracht om stoffen om te nemen via wortels kleiner is dan de zandadsorptie coëfficiënt. Naast bovenstaande zandadsorptie coëfficiënt zijn ook lagere waarden bekend voor glyfosaat. Echter het overgrote aandeel van deze waarden geeft aan dat glyfosaat sterk bindt aan zanddeeltjes [3]. Een uitzondering hierop zijn zandgronden. Volgens Staat et. al. (2002), Bannink (1996) en Boland & Leendertse (2001) bestaat in gebieden met zandgronden, zoals Noord-Brabantse Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a | 11

Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009 waterwingebieden, een uitspoelingrisico. Vanwege dit risico wordt glyfosaat tot een potentiële risicostof gerekend. In water zal glyfosaat goed oplossen. Dit omdat glyfosaat een oplosbaarheid in water -1 heeft van ongeveer 12 g.L [3]. Uit onderzoek blijkt echter dat glyfosaat een grotere neiging heeft tot zandadsorptie dan tot oplosbaarheid. Daarom zal glyfosaat in water adsorberen aan opgeloste sedimenten. Daarnaast zal in de bodem geadsorbeerde glyfosaatdeeltjes zeer moeilijk uitspoelen naar of met het grondwater. Daarom wordt glyfosaat in de bodem als immobiel gekwantificeerd. De halfwaardetijd is de afbraaktijd waarbij de helft van een bepaalde stof wordt afgebroken. De halfwaardetijd van glyfosaat in de bodem bedraagt 32 dagen. Ook hierover zijn andere getallen bekend. Deze geven aan dat 32 dagen het minimum is en dat de halfwaardetijd tot een half jaar kan uitlopen [3]. De halfwaardetijd van glyfosaat opgelost in water bedraagt 4 tot 7 dagen. Glyfosaat wordt door bacteriën en schimmels afgebroken tot voornamelijk AMPA. AMPA, ofwel 3+ aminomethylfosfonzuur, wordt verder afgebroken tot CO2, PO4 , NH4 en water. Voor de afbraak, zie figuur 2. Ook AMPA heeft een grote halfwaardetijd en is in de bodem immobiel. Door de halfwaardetijd en immobiliteit van glyfosaat en AMPA blijven deze stoffen vaak lang in de bodem en eventueel het bovenste grondwater zitten [4]. Wat deze verontreiniging in de toekomst zal brengen is tot dusver onbekend.

Figuur 2 Afbraak van glyfosaat[1]



4.2.

A QUAFLOW Aquaflow, de waterbergende weg Aquaflow staat in Nederland bekend als de waterbergende weg, die het regenwater van wegen en daken bergt, zuivert en vertraagd afvoert. Het is toepasbaar als volledige vervanging van open water, kratten of kolken en riolering en is een financieel zeer gunstige oplossing. Afhankelijk van de hoeveelheid neerslag kan de berging variëren en afhankelijk van de natuurlijke ondergrond kan worden gekozen om wel of niet te infiltreren. Er is een zeer ruime keuze aan bestratingsmaterialen: beton (waterdoorlatend of waterpasserend), gebakken, natuursteen, en dit alles in vele formaten of vormen. En uiteraard behoort machinaal straten tot de mogelijkheden. kwa kleuren en deklagen zijn de mogelijkheden nagenoeg onbeperkt. [7] De bedoeling is dat het Aquaflow-systeem een vervanging wordt van de riolering die het regenwater moeten afvoeren. Het Aquaflow-systeem is dus een manier om zoveel mogelijk regenwater te infiltreren. Het Aquaflow-systeem is dus een goede oplossing voor het besluit dat gemeentes in nieuwbouwwijken zoveel mogelijk moeten afkoppelen. Het Aquaflow-systeem bestaat uit verschillende onderdelen, respectievelijk zijn dat: -

Infiltratiesteen (zorgt ervoor dat water in het systeem kan infiltreren);

-

Split, bestaat uit steenslag van basaltsteen (is ervoor om de voegen tussen de stenen op te vullen met een soort van steenslag);

-

Vlijlaag, deze bestaat uit het hardste zandsteen (zorgt voor de stabiliteit van het systeem, tevens kunnen daar bacteriën geënt worden die olie en koolwaterstoffen kunnen afbreken);

-

Filterdoek (daarop kunnen bacteriën groeien, en tevens houdt het koolwaterstoffen en olie tegen);

-

Bergend vermogen, dit bestaat uit steenslag van het hardste kalksteensoort (Waarin 40% water kan worden geborgen);

-

Infiltratiedoek (het infiltratiedoek zorgt ervoor dat het materiaal van het systeem niet uitspoelt naar de bodem).

Elk onderdeel heeft een speciale functie in het systeem. De infiltratie steen is dusdanig ontworpen zodat een enorme hoeveelheid water ‘door’ het wegdek heen kan filtreren. De steen bevat dus groeven waarlangs het water kan infiltreren. Op de afbeelding hiernaast is de speciaal ontworpen steen duidelijk te zien.

Afb. 1 infiltratie steen

Het split dat tussen de voegen van de stenen wordt geveegd heeft ook een speciale eigenschap. Het is namelijk goed water doorlatend. Tevens zorgt het split nog steeds voor een stevige voeging van de stenen. Daardoor kunnen er geen verschuivingen Projectgroep 6 Jan van Doren, Rob van de Sande, Mark van Huijkelom en Steven van Zimmeren P a g i n a | 13

Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009 plaatsvinden en kan het onkruid net als bij een gewone weg minimaal groeien. Het Split is gemaakt van een harde basaltsteen waardoor het erg duurzaam is. De vlijlaag is gemaakt van een harde zandsteen. De vlijlaag zorgt voor de stevigheid van het Aquaflow-systeem. Dat is omdat de vlijlaag direct onder de stenen ligt en krijgt dus de meeste druk van het verkeer te verduren. De vlijlaag heeft dus maar een klein bergend vermogen omdat de zandsteen dicht tegen elkaar gedrukt liggen. Maar omdat het een zandsteen is kan het water nog steeds snel er doorheen filtreren. Verder kunnen er ook bacteriën groeien in de vlijlaag zodat verontreinigingen, zoals olie en koolwaterstoffen, al een beetje kunnen worden afgebroken. Onder de vlijlaag ligt het filterdoek. Het filterdoek is gemaakt van verschillende lagen polyestervezels. Sommige zijn hydrofiel en andere zijn hydrofoob. De ene laag kan water aantrekken, de andere laag stoot het juist weer af. Daardoor kan het water nog steeds door het doek filtreren, maar worden wel olie en koolwaterstoffen afgevangen. Die blijven dan aan het filterdoek geadsorbeerd zodat bacteriën lang de tijd hebben om deze af te breken. In dit doek wordt dus een ideale omstandigheid gecreëerd voor de bacteriën. Er is genoeg voedsel (olie en koolwaterstoffen), een vochtige omgeving en een constante temperatuur. De temperatuur is constant omdat in de bodem de temperatuur niet zo snel varieert als in de buitenlucht. Dit doek zorgt dus voor de zuiverende werking van het systeem. Het water kan dus ‘schoon’ naar het grondwater filtreren. Onder het filterdoek ligt het bergend vermogen van het Aquaflow-systeem. Het bergend vermogen is gemaakt van een harde kalksteen. De verschillende groottes van kalksteen kan ook het bergend vermogen stevigheid geven. De kleinere stenen kunnen tussen de grotere gaan zitten en zo stevigheid te geven. Daardoor blijft er wel ruimte genoeg over om water in op te slaan. Het geeft dus extra stevigheid aan het systeem en heeft bergend vermogen. Het bergend vermogen kan tot 40% water bergen. Oftewel een vierkante meter bergend vermogen van 30 cm dik kan 120 liter water bergen. Als laatste is er nog het infiltratiedoek. Het infiltratiedoek zorgt ervoor dat de bodem niet in contact komt met het Aquaflow-systeem. Daardoor kan geen materiaal van het Aquaflow-systeem uitspoelen naar de bodem. Het infiltratiedoek is goed water doorlatend. Al deze onderdelen samen zorgen voor een degelijk afkoppelsysteem dat water kan zuiveren, bergen en infiltreren naar het grondwater. Het Aquaflow systeem dient na ongeveer 25 jaar gereinigd te worden. Dat komt omdat het filterdoek dan zijn werking verloren heeft en dient dan schoongemaakt te worden.



4.3.

A CTIEFKOOL Actief kool is een microporeuze inerte koolstofmatrix, met een zeer groot intern oppervlak (700 tot 1 500 m²/g). Dit intern oppervlak leent zich ideaal tot adsorptie. Actief kool wordt gemaakt van amorf koolstofbevattend materiaal zoals hout, steenkool, turf of kokosnootschalen. Het wordt gevormd door een thermisch proces waarbij de vluchtige componenten van het koolstofhoudend materiaal (grondstof) worden verwijderd in afwezigheid van zuurstof. Via specifieke behandelingen krijgt men een bepaalde poriënstructuur die de adsorptiecapaciteit en adsorptie eigenschappen van die actieve kool bepaald. [9]

Afb. 2 vergroting Actief kool

De te behandelen vloeistofstroom wordt door het actief kool geleid, waar de te verwijderen componenten door adsorptie worden gebonden aan het actief kool totdat deze na verloop van tijd verzadigd wordt. Na het bereiken van de verzadigingsgraad van het actief kool wordt deze vervangen of geregenereerd. Adsorberen Het kenmerk van actief kool is dat het stoffen kan adsorberen. Adsorberen is het proces waarbij vloeibare of gasvormige moleculen geconcentreerd hechten op een vast oppervlak, in dit geval actief kool. Regenereren Wanneer de verzadigingsgraad bereikt is krijgt men doorslag van glyfosaten. Het actieve kool zal dan moeten worden vervangen. Het actieve kool kan worden hergebruikt door het te regenereren. Het regenereren kan bijvoorbeeld met stoom gebeuren. Hierbij wordt het actief kool gewassen met stoom. De stoffen die in het actief kool geadsorbeerd waren, zullen nu in de waterfase komen. Na het regenereren kan het actief kool weer gebruikt worden. Echter neemt de efficiëntie met 5 tot 10% af. Een andere methode van regenereren is het verhitten van de verzadigde actief kool. De verontreiniging verdampt dan uit het actieve kool. Na de verdamping is het actieve kool weer bruikbaar en zo goed als schoon. Toepassingen Bij de testopstellingen is gebruik gemaakt van Norit RB3 granulaatkorrels.



5.

O NDERZOEK De onderzoeksopzet zal in dit hoofdstuk nader bekeken worden. In dit onderzoek is er gebruik gemaakt van de geleverde materialen door Aquaflow BV. Het geleverde systeem betreft “Aquaflow Regular: infiltreren” [8].

5.1.

O PSTELLING Zoals bovengaand weergegeven, is er gebruik gemaakt van Aquaflow Regular. Om de mate van adsorptie van bestrijdingsmiddelen te beoordelen, is gebruik gemaakt van · een “blanco” opstelling en een “actief kool” opstelling. Beide opstellingen zijn 2 uitgevoerd in een kunststof bak waarin een oppervlakte van 0,81 m Aquaflow toegepast kan worden. Deze bak heeft aan de onderzijde een aftapkraan, welke ook als monsterpunt fungeert. Tevens zijn de afzonderlijke onderdelen van het Aquaflow-systeem onderzocht op de mate van adsorptie van glyfosaat. Dit zal later in dit hoofdstuk behandeld worden

5.1.1.

B L AN CO

O P ST E L LI N G

De blanco opstelling betreft het normale Aquaflow-systeem. De opbouw van het Aquaflow-systeem is in hoofdstuk 4.2. beschreven. Ondergaand zijn de stappen weergegeven ten behoeve van de opbouw van de opstelling. Door middel van foto’s worden de opbouw doorgenomen. De eerste handeling was het filterdoek aan de onderzijde van de bak aanbrengen. Het doek is aan alle zijden met ongeveer 7,5 cm langs de wanden omhoog gehouden. Door dit toe te passen zal er geen (of weinig) water langs de wanden voorbij het filterdoek kunnen vloeien. De tweede handeling betrof het aanbrengen van de harde kalksteen. Tijdens het toevoegen van de kalksteen is het filterdoek zo goed mogelijk tegen de wanden omhoog gehouden. De dikte van deze laag is ongeveer 33 centimeter.

Na het toevoegen van de kalksteen is er filterdoek overheen gelegd. Ook bij het leggen van dit doek is er met de wanden rekening gehouden. Hierna zijn de bacteriën geënt op het doek. Vervolgens is een vlijlaag van 5 centimeter aangebracht. Aangezien de vlijlaag niet dik is, is het doek nog aan de randen duidelijk zichtbaar aanwezig. Na de toevoeging van de vlijlaag is de bestrating gelegd. De stenen zijn met een houten hamer aangetikt, zodat deze stevig tegen elkaar liggen. Tussen de stenen is vervolgens het split ingevoegd. Hierna zijn de stenen nogmaals aangetikt om er voor te zorgen dat het split zich homogeen zich tussen de stenen zal verdelen.



5.1.2.

A CT I EF

K O O L O P ST E L LI N G

De actief kool opstelling is exact hetzelfde opgebouwd als de blanco opstelling. Echter heeft deze opstelling een toevoeging, namelijk actief kool. Op het filterdoek is 1 het actief kool in korrelvorm aangebracht. Totaal is er voor de toevoeging van 2 kilogram actief kool gekozen. Het actieve kool is homogeen over het filterdoek verspreid. Het water kan dan niet door het systeem lopen zonder het actieve kool te raken.

5.1.3.

B E GI N O P ZE T Na de opstellingen zoals bovenstaand besproken te hebben opgebouwd, zijn deze overvloedig met (leiding)water doorgespoeld. Hierdoor zijn de aanwezige bouwstoffen zo goed als mogelijk uitgespoeld en bezonken. Door deze stap toe te passen worden er minder analysefouten verwacht. De bakken zijn onder een kleine hoek schuin gesplaatst. Door de bakken schuin te plaatsen zal het water zich sneller vloeien naar de aftapkraan. Tevens zal er op deze manier een geringe ophoping van water aan de onderzijde van de bakken ontstaan.

5.1.4.

B EO O R D ELI N G

A FZ O N D ER LI JK E O N DE R D EL E N

Om de afzonderlijke onderdelen van het Aquaflow-systeem te beoordelen, zijn er verschillende labopstellingen gemaakt. De contacttijd van het met glyfosaat verontreinigde water is zo kort mogelijk gehouden. Er is een hoeveelheid van 1 liter water met glyfosaat over gegoten. Door deze keuze wordt een worst case scenario gecreëerd. Elk onderdeel van het Aquaflowsysteem is afzonderlijk in een glazen kolom opgebouwd. Over deze opstelling is (kraan) water, met een bekende oplossing glyfosaat, gegoten.

Afb. 3 Labopstelling

Als extra aanvulling zijn er metingen verricht met het doel om de adsorptie te bepalen van glyfosaat aan actief kool. Tijdens deze proef is de hoeveelheid actief kool gevarieerd. Om de adsorptie van glyfosaat aan actief kool te bepalen zijn de volgende hoeveelheden actief kool gebruikt: 5, 10, 15 en 100 gram. Ook tijdens de uitvoering van deze proef is er voor een zo kort mogelijke contacttijd gekozen. Tevens is hier ook 1 liter water met glyfosaat over gegoten. Op deze wijze kan de adsorptie van glyfosaat aan actief kool bepaald worden.

1

Alleen korrelvorm was aanwezig in de HAS te Den Bosch



5.2.

U ITVOERING / ANALYSE De uitvoering en de analyse zullen in dit sub hoofdstuk behandelt en beschreven worden.

5.2.1.

UITVOERING Om de werkelijke situatie zo waargetrouw na te bootsen, is een jaarhoeveelheid water en glyfosaat bepaald. Er is uitgegaan van 3 spuitbeurten per jaar. De hoeveelheid water is gerelateerd aan de zomer hoeveelheid neerslag. Deze keuzes zijn gemaakt omdat er alleen in de zomermaanden gespoten wordt. Jaarhoeveelheid water Jaarhoeveelheid glyfosaat

2

: 300 liter op 0,81m 2 : 12.96 g/jaar op 20 m 2 : 0,65g/jaar.m 2 : 0,54g/jaar.0,81m

Per 100 liter (leiding)water is 1 spuitbeurt nagebootst. Door middel van een handspuit is een mengsel van 1 liter water met 0,5 milliliter bestrijdingsmiddel over de bestrating verneveld. De bovengenoemde concentratie is gebaseerd op een verdunning van 1 ml bestrijdingsmiddel op 2000 ml water. Deze verdunning is tot stand gekomen vanuit het etiket welke op de verpakking van het bestrijdingsmiddel aanwezig is. Bestrijdingsmiddel bevat 360 gram glyfosaat per liter. Er wordt 0,5 milliliter bestrijdingsmiddel toegevoegd, dit is een glyfosaat concentratie van 180 mg per liter ofwel 0.18 mg glyfosaat per milliliter. Het (leiding)water is door middel van een sproeikop over de bestrating geneveld. Door de eerder genoemd hoeveelheid water in een relatief kort tijdverstek is deze situatie benaderd op een zogenoemd “worst case scenario”. Tijdens elke 20 liter toegevoegd water, is er een monster van 0,5 liter afgenomen. Aan het einde van elke proef zijn van deze monsters, per proefopstelling, één mengmonster van gemaakt.



5.2.2.

A N AL Y S E De analyses zijn door ROC Leijgraaf te Oss uitgevoerd. De analyses zijn door middel van een gaschromatograaf uitgevoerd. Gaschromatograaf Een gaschromatograaf kan verschillende componenten meten die tijdens verdamping zullen vervluchtigen. Door bij elk monster een zuur toe te voegen, kan deze zuurrest als controle worden gebruikt. Een gaschromatograaf kan het tijdstip waarnemen tot een bepaalde stof voorbij de sensor is. Deze waarden worden in een grafiek uitgezet, van een piek in de grafiek kan het oppervlakte bepaald worden. Door de oppervlakte te bepalen kun je later de concentratie uitrekenen. Analyse Aan 1,000 ml monster is telkens 10 µl hexaanzuur toegevoegd als interne standaard. Op deze wijze worden de variaties in injectievolume en tijd gecompenseerd. De gaschromatograaf is geijkt door middel van de “standaard” oplossing, met een bekende hoeveelheid glyfosaat. Deze standaard oplossing bevat een bekende hoeveelheid glyfosaat. De standaardoplossing wordt als 100 procent aanwezig glyfosaat uitgedrukt. De volgende metingen zijn met de standaard oplossing vergeleken.



6.

R ESULTATEN In dit hoofdstuk worden de resultaten weergegeven. Eerst wordt een tabel gegeven van de verkregen analyses. Daarna wordt elke gevonden waarde toegelicht. De genomen monsters zijn geanalyseerd door Rob Vermeulen in het laboratorium van ROC de Leijgraaf te Oss. De analyses zijn uitgevoerd met behulp van een gaschromatograaf. De gaschromatograaf geeft pieken van verschillende stoffen weer. Na vergelijken van de molaire massa van glyfosaat en hexaanzuur, is gebleken dat 1 mol hexaanzuur 1,5 keer kleiner in gewicht is ten opzichte van 1 mol glyfosaat. Tijdens het bereken bleek de oppervlakte van piek 1 de meest overeenkomende was. Na overleg met Rob Vermeulen en René Schoorl is besloten dat piek 1 aangenomen wordt als glyfosaat. Ondergaand zijn de resultaten weergegeven in een grafische weergave. In bijlage 9.1 is de bijbehorende tabel

Grafiek 1 weergave percentuele afname



6.1.

I NTERPRETATIE De verkregen resultaten zijn allemaal vergeleken met de standaard verdunning. De concentratie glyfosaat is dan 0.18 mg/ml. Deze waarde is gesteld op honderd procent. Elk resultaat geeft dus een percentuele afname van glyfosaat weer. Deze kan vervolgens omgerekend worden naar mg/ml.

Fles 1: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op het Aquaflow systeem Regular. Uit het resultaat blijkt dat ruim 83% van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,030 mg/ml glyfosaat over. Op voorhand was het niet bekend of het Aquaflow systeem zelf al glyfosaten kon afvangen. Dat blijkt uit de analyses wel zo te zijn. Dat is mogelijkerwijs te verklaren door de eigenschappen die het systeem al bezit. Namelijk afvangen van koolwaterstoffen en oliën in het filterdoek. Ook kan aan de losse onderdelen glyfosaat adsorberen. Bij de volgende flessen worden uitgelegd waarom.

Fles 2: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op het Aquaflow systeem met een overmaat actief kool. Uit het resultaat blijkt dat bijna 81% van het glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,035 mg/ml glyfosaat over. In eerste instantie wordt dezelfde afname verwacht van glyfosaat als bij fles 1. Maar bij deze proefopstelling was actief kool toegevoegd. Daardoor zou er een grotere hoeveelheid moeten worden afgevangen. Dit blijkt echter niet het geval te zijn. Wat hieruit opgemaakt kan worden is dat actief kool RB3 in deze mate geen significant verschil geeft. Echter was dit volgens de theorie wel verwacht.

Fles 3: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van een Aquaflow infiltratiesteen. Uit het resultaat het onderzoek blijkt dat bijna 17% van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,150 mg/ml over. De infiltratiesteen van het Aquaflow systeem heeft weinig glyfosaat verwijderd. Dat is ook logisch omdat een steen haast geen adsorptie coëfficiënt heeft. Er kunnen dus geen glyfosaten aan de steen adsorberen.

Fles 4: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van het Aquaflow split. Uit het resultaat blijkt dat ruim 80 % van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,035 mg/ml glyfosaat over Het Aquaflow split is gemaakt van de hardste vorm van basalt. Wat de stofeigenschappen van basalt zijn is onbekend. De verwachting is dat glyfosaat daar dus goed aan zal adsorberen. Waar het glyfosaat in elk geval aan kan adsorberen zijn de verontreinigingen die aan het split zitten.


Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009 Fles 5: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van de Aquaflow vlijlaag. Uit het resultaat blijkt dat ruim 90 % van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,018 mg/ml glyfosaat over. De vlijlaag is gemaakt van een harde zandsteen. De flinke afname van glyfosaat is daardoor deels te verklaren. Zandsteen staat bekend om het feit dat glyfosaten daar goed aan adsorberen. Daarbij komt dat de verontreiniging die aan de vlijlaag zit ook een adsorptiecapaciteit bevat. Daardoor zal de zandsteen veel glyfosaten kunnen afvangen.

Fles 6: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van het Aquaflow filterdoek. Uit het resultaat blijkt dat bijna 91 % van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,017 mg/ml glyfosaat over Het filterdoek is het onderdeel van het Aquaflow systeem die de koolwaterstoffen en het olie opvangt. Het filterdoek staat bekend om het feit dat die geen polaire stoffen doorlaat. En omdat glyfosaat een polaire stof is zal deze dus in grote mate worden afgevangen in de vlijlaag, totdat de verzadiging is bereikt.

Fles 7: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van het Aquaflow grind. Uit het resultaat blijkt dat bijna 78 % van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,040 mg/ml glyfosaat over Het grind is gemaakt van een harde kalksteen. Uit het resultaat blijkt dat glyfosaat redelijk goed aan harde kalksteen adsorbeert. Een directe verklaring hiervoor kan niet gegeven worden. Ook als in de vorige proefopstellingen kan het glyfosaat gebonden zijn de verontreiniging die aan het grind zit.

Fles 8: Deze fles bevat het monster dat is verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van het Aquaflow infiltratiedoek. Uit het resultaat blijkt dat bijna 70 % van de toegevoegde glyfosaat is verwijderd. Er is nog 0,054 mg/ml glyfosaat over De stofeigenschappen van het infiltratiedoek zijn niet bekend. Toch kan een mogelijke verklaring hierin gezocht worden.


Projectgroep 6 11 Februari Aquaflow 2009 Fles 9 t/m 12: Deze flessen bevatten de monsters die zijn verkregen na het glyfosaat onderzoek op de opname van actief kool. Er zijn verschillende hoeveelheden gebruikt respectievelijk 5, 10, 50 en100 gram. De resultaten geven aan dat bij 5 gram actief kool ruim 60 procent glyfosaat wordt verwijderd. Er blijft dan nog 0,071 mg/ml glyfosaat over. Bij 10, 50 en 100 gram wordt steeds ruim 70 procent verwijderd. Er blijft dan nog ongeveer 0,050 mg/ml glyfosaat over. Naar aanleiding van de theorie was verwacht dat actief kool een overgrote hoeveelheid glyfosaat kan adsorberen. Uit analyses is gebleken dat dit minder is dan verwacht. Hiervoor kunnen enkele verklaringen gegeven worden: 

Een daarvan is dat Norit RB3 is gebruikt. Norit RB 3 is specifiek bedoel voor het adsorberen van ethanol. Het kan zijn dat deze vorm van actief kool in mindere mate glyfosaten kan adsorberen;



Een tweede mogelijkheid is dat de contacttijd van glyfosaat met actiefkool te kort is geweest. Door de korte contacttijd kan het zijn dat de glyfosaten nog niet geadsorbeerd zijn aan het actieve kool.

De gegevens van de analyses kunnen onbetrouwbaar zijn omdat ze enkelvoudig zijn uitgevoerd. Daarnaast is er geen puur glyfosaat gebruikt maar een bestrijdingsmiddel dat glyfosaat bevat. Hierdoor ontstonden er meerder pieken in de analyses. Dit bemoeilijkt de interpretatie van de gegevens.



7.

C ONCLUSIE EN AANBEVELINGEN In dit hoofdstuk worden de conclusie en aanbevelingen gegeven. De conclusie zal duidelijk maken wat de bevindingen van het onderzoek zijn. Dus wat de gevonden resultaten betekenen. En natuurlijk een terugkoppeling naar de theorie. De aanbevelingen zullen suggesties aangeven voor een vervolg onderzoek. En eventuele toepasbaarheid van actief kool in het Aquaflow-systeem.

7.1.

C ONCLUSIE Uit de verkregen resultaten blijkt dat nooit alle glyfosaten verwijderd zijn. Wel zijn er verschillen in resultaten tussen de verschillende materialen die onderzocht zijn. De verwachting was dat actief kool een grote hoeveelheid glyfosaat kan adsorberen. Het literatuur onderzoek heeft deze verwachting ook ondersteund. De vraag bleek of in de praktijk actief kool glyfosaat kon verwijderen. Zo ja, in welke mate? Uit het onderzoek is gebleken dat actief kool wel degelijk glyfosaat kan verwijderen. Dat gebeurt door de adsorptie van glyfosaat aan actief kool. De resultaten van fles 9 t/m 12 geven aan dat actief kool tot bijna 75% wordt verwijderd. Bij een hoeveelheid van 5 gram actief kool wordt er 65% verwijderd. Als twee keer zoveel actief kool wordt gebruikt wordt er al ruim 70% verwijderd. Wanneer 50 en 100 gram wordt toegevoegd is het verschil in opname dusdanig klein dat het niet meer in verhouding staat met de kosten. Echter uit onze proefopstelling van het Aquaflow-systeem blijkt dat de toevoeging van actief kool geen groot verschil geeft. Dat lijkt te komen door de losse onderdelen van het Aquaflow-systeem. Ze verwijderen afzonderlijk steeds een groot percentage glyfosaat. Doordat alle losse onderdelen van het Aquaflow-systeem ook glyfosaten afvangen lijkt het niet nodig om actief kool toe te voegen. Maar bij de losse onderdelen kan het glyfosaat niet geadsorbeerd worden, en dus kan het na verloop van tijd ook weer worden uitgespoeld. Dit is niet gewenst. Indien actief kool wordt gebruikt, zal de verontreiniging geadsorbeerd worden. Deze 2 kan dan na verloop van tijd eruit worden gehaald, en geregenereerd worden. Dit kan samenvallen met de standaard reiniging van het Aquaflow systeem welke elke 25 jaar plaatsvindt. Een andere conclusie kan zijn dat de meetresultaten niet valide zijn. Er kunnen fouten gemaakt zijn met het meten met de gaschromatograaf. Ook kan, in de tijd die tussen de monstername en de analyse, de glyfosaat al voor een deel zijn afgebroken.

2

Zie hoofdstuk 4.3 bladzijde 16 “regenereren”



7.2.

A ANBEVELINGEN De aanbeveling die gemaakt kan worden is dat actief kool wel toegevoegd moet worden aan het Aquaflow-systeem. De reden hiervoor is dat actief kool volgens de literatuur en aan de hand van het onderzoek duidelijk aangeeft dat het glyfosaat adsorbeert. Actief kool is ook beschikbaar in een soort deken. Dit zou de toepasbaarheid in een Aquaflow-systeem kunnen verhogen. Maar om een definitief advies te geven wordt het volgende aanbevolen: 

Vervolgonderzoek naar de losse onderdelen van het Aquaflow systeem en in welke mate deze het glyfosaat afvangen; o Tijdens de vervolgonderzoeken kan de contacttijd gevarieerd worden ; o Er kan gekeken worden hoe de losse onderdelen reageren op de pure stof glyfosaat;



Vervolgonderzoek naar de mogelijke afbraak van glyfosaat in het Aquaflow systeem;



Vervolgonderzoek naar de hoeveelheden glyfosaat die door actief kool kunnen worden afgevangen en welke vorm van actief kool het beste toepasbaar is.



8.

B RONVERMELDING [1] http://www.roundup.nl/Productgroepen/Onkruidbestrijding/Roundup_Evolution/U Werking_glyfosaat [2]

Monsanto (2005), Backgrounder: Glyphosate and Environmental Fate Studies.

[3]

Stephen en Heather (1999), Factors affecting the loss of six herbicides from hard surfaces.

[4]

Ree C.M. (1998), Onkruidsmiddelen op bestrating.

[5]

Staat N et. al. (2002), AMPA; inventarisatie van bronnen in Nederlands oppervlaktewater.

[6]

Cox C. (2004), Journal of pesticide reform: Herbicide factsheet; Glyphosate (24,4).

[7]

http://www.aquaflow.nl/body.php?page=157

[8]

http://www.aquaflow.nl/body/php?page=177

[9] Bron: BBT-kenniscentrum, VITO, 2004 http:/www.emis.vito.be/



9.

B IJLAGE

9.1.

T ABEL

MEETGEGEVENS

fles 1 Aquaflow zonder actief kool fles 2 Aquaflow met actief kool fles 3 Steen Fles 4 Split Fles 5 Vlijlaag Fles 6 Filterdoek Fles 7 Steenslag Fles 8 Infiltratiedoek Fles 9 Actief kool-5gr Fles 10 Actief kool-10 gr Fles 11 Actief kool-50 gr Fles 12 Actief kool-100gr

Percentuele afname van Glyfosaat (%)

Glyfosaat in de fles (mg/ml)

83,3

0,030

80,7 16,9 80,6 90,2 90,7 77,6 69,9 60,4 70,3 73,0 74,0

0,035 0,150 0,035 0,018 0,017 0,040 0,054 0,071 0,053 0,049 0,047

Tabel 1: resultaten glyfosaat analyse.


V

Recommend Documents