PFAS-verwijdering uit water

Onno Kramer 16-01-2024
1504 keer bekeken 0 reacties

Onderzoek naar de haalbaarheid van de toepassing van nieuwe scheidingsmethoden

Projectleider

Onno Kramer

Projectteam

Onno Kramer, Michel Colin, Mark Joosten, Jan Peter van der Hoek, Fred te Pas, Hadi Zamanian, Lucas Rolf, Jolanda van Dijk, Christa Morgenschweis, Manon Bechger, Job Rook, Anne Marieke Motelica Wagenaar, Hadi Zamanian, Insam al Saify, Luc Geelen, Ron Jong, Frank Smits, Ian Collins, Edo Boek, Hassan Alradhawi, Jaïr Dan, Kim Lompe, Luuk Rietveld. Met dank aan: Petra Scholte - Veenendaal

Externe partners

Queen Mary University of London , Technische Universiteit Delft, Witteveen+Bos, Evides

Organisatie(s)

STOWA
Waterschap Amstel, Gooi en Vecht
Waternet

Bedrijfsfunctie

Drinkwaterbeheer
Waterketenbeheer

Thema

Schoon water

Technologie

Zuiveringstechnologie

Projectfase

Onderzoek/verkenning

Status

Lopend

Introductie 

​Per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) zijn chemische stoffen [1] die door de mens zijn gemaakt en van nature niet in het milieu voorkomen. Er bestaan duizenden soorten PFAS die allemaal nauwelijks afbreken. Hierdoor blijven deze stoffen lang aanwezig in onze omgeving [2] en kunnen ze zich ophopen in de bronnen die we voor ons drinkwater gebruiken. Dit vormt een risico voor zowel het milieu als onze gezondheid [3].

 

Mensen in Nederland krijgen te veel PFAS binnen. Dit blijkt uit onderzoek van het RIVM. De meeste PFAS krijgen we via voedsel binnen (zo’n 80%). Kraanwater draagt voor een (veel) kleiner deel bij aan de blootstelling. De blootstelling via kraanwater alleen valt binnen de gezondheidskundige waarde. Het is de optelsom van voornamelijk PFAS uit voedsel en in mindere mate uit drinkwater die zorgt voor een te hoge blootstelling.

 

Het Nederlandse drinkwater voldoet aan de wettelijke eisen voor PFAS vanuit de Europese Drinkwaterrichtlijn. Het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) [4] stelt dat het verantwoord is om kraanwater te drinken. De drinkwatersector, en daarmee ook Waternet [5] [6], vindt dat PFAS in het geheel niet thuishoren in het milieu en drinkwaterbronnen. Daarnaast heeft het RIVM op basis van nieuwe wetenschappelijke inzichten een nieuwe richtwaarde vastgesteld die lager ligt dan de huidige wettelijke eis [7].

 

De aanwezigheid van PFAS in drinkwater wordt veroorzaakt door concentraties PFAS in bronnen voor drinkwaterproductie. PFAS zijn lastig te verwijderen [8], daarom geldt: hoe minder in de bron, hoe minder in het drinkwater. De drinkwatersector pleit voor een snel en volledig totaalverbod op PFAS in heel Europa, ook voor PFAS in bestrijdingsmiddelen. Vooruitlopend op dit verbod is een strenge nationale aanpak nodig. Dit betekent emissies minimaliseren, beter zicht op vergunningverlening en een verbetering van toezicht en handhaving. Zonder een totaalverbod blijven drinkwaterbedrijven gedwongen om de gevolgen van PFAS aan te pakken, terwijl de bron van het probleem niet wordt weggenomen

 

In Nederland is de norm voor PFAS in drinkwater een belangrijk onderwerp vanwege de eerdergenoemde mogelijke gezondheidsrisico’s. Het RIVM  heeft in 2021 een richtwaarde van 4,4 ng/L (nanogram per liter) vastgesteld voor de som van PFAS in drinkwater, hoewel deze nog niet formeel is opgenomen in het Drinkwaterbesluit [9] [10]. Het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat werkt momenteel aan een beleidsproces om deze richtwaarde op te nemen [11], in samenwerking met verschillende belanghebbenden, waaronder de drinkwatersector en volksgezondheidsorganisaties [2].

 

De Europese Drinkwaterrichtlijn stelt dat tegen 2026 alle lidstaten moeten voldoen aan de nieuwe PFAS-normen [1]. Nederlandse drinkwaterbedrijven waarschuwen echter dat het verlagen van PFAS-concentraties tot deze strenge normen de productiekosten van drinkwater aanzienlijk zal verhogen [6]. Uit proeven bij Waternet, het bedrijf dat drinkwater levert aan Amsterdam en omgeving, bleek dat het voldoen aan de richtwaarde van 4,4 ng/L (thans 100 ng/L [7]) met de huidige zuiveringstechnieken erg kostbaar is. Bovendien verhoogt het ook de CO₂-uitstoot van de drinkwaterproductie met een derde [12] [13].

 

Vewin, de vereniging van Nederlandse drinkwaterbedrijven, zet zich in voor het verminderen van PFAS in drinkwater door een Europees verbod, strengere lozingsregels en tijdelijke zuivering door drinkwaterbedrijven, als beste oplossing vanuit principe, praktijk en wetgeving. Voorkomen is beter dan genezen. Zolang PFAS in ons milieu voorkomt, doet Waternet ook onderzoek naar het verwijderen ervan.

 

Waternet en PFAS 

Bij Waternet zijn verschillende teams betrokken bij het onderwerp PFAS. Dit zijn o.a. de teams Waterkwaliteit en Procesondersteuning, Beleid en Assets Watersysteem, Vergunningen, Toezicht en Handhaving, Watersysteembesturing, Bron en natuurbeheer, Programmeren en Onderzoek en Advies. Zij vormen sinds kort een PFAS-team binnen Waternet om actualiteiten met elkaar uit te wisselen, aangehaakt te blijven op landelijke ontwikkelingen en eventuele acties in gang te zetten. 

 

PFAS-problematiek speelt in alle bronnen voor drinkwater: grondwater, oppervlaktewater en (industrieel) rioolwater. Voor oppervlaktewater is het afvalwater uit de rioolwaterzuivering één van de PFAS-bronnen. PFAS wordt niet verwijderd in rioolwaterzuiveringen. Er worden wel analyses gedaan om in beeld te hebben hoe hoog de PFAS-concentratie in het afvalwater na reinigen in de rioolwaterzuivering is.

Waternet levert extra inspanning in het verwijderen van PFAS uit drinkwater. De eerste resultaten van de proef in 2022 zijn opgeleverd. Waternet zet de proef de komende jaren voort. We volgen daarbij de Europese en landelijke ontwikkelingen nauwgezet. Belangrijk hierin is om het gedrag van PFAS in de zuivering beter te onderzoeken. Het geeft inzicht in de handelingsperspectieven van Waternet in de toekomst. De gemeenteraad is over de werkzaamheden geïnformeerd. De sea spray (zeeschuim) die in de duinen terechtkomt bevat hogere concentraties PFAS. Hiervan wordt nader onderzocht worden wat de effecten zijn op de bronnen voor onze drinkwatervoorziening. Bronbescherming is cruciaal om ook in de toekomst duurzaam en betaalbaar drinkwater te kunnen leveren aan alle inwoners van Amsterdam. De effecten van het extra zuiveren heeft gevolgen voor CO2 emissies, en is minder duurzaam. Dit moet nader onderzocht worden.

 

Onderzoeksprojecten 

Waternet is ook betrokken bij meerdere (inter)nationale onderzoeksprojecten om passende oplossingen te vinden voor het PFAS-probleem. Er wordt gekeken naar verbetering van de waterkwaliteit en afvalstromen maar ook naar de mogelijkheid van vernietiging van PFAS. 

1 PFAS verwijdering met kolom experimenten (project: QMUL-PFAS-multiphaseflow-columns) 
2 EU project ToDrinQ
3 PFAS destructie met (project: ball-mill)
4 NWO project SYROP 
5 PFAS bureaustudie kennisstand van PFAS in de Amsterdamse Waterleidingduinen 
6 PFAS spreekuur
7 Water SMART

 

1 PFAS verwijdering met kolom experimenten 

De doelstelling van deze opdracht is om de haalbaarheid van PFAS-verwijdering te onderzoeken. Er is een nieuwe experimentele onderzoeksopstelling ontworpen door Waternet in samenwerking met Queen Mary University of London (QMUL), die gebruik maakt van het zeeschuim principe (zie Figuur 1). Omdat PFAS graag op het grensvlak van water en lucht vertoeft, is de concentratie in schuim vele malen hoger. De gedachte is om kunstmatig schuim te maken met een bellenkolom en deze af te scheiden. Het onderzoek vindt plaats aan zowel QMUL als bij Waternet en is gestart in 2024. De nieuwe door Waternet gebouwde kolommen zijn in december 2024 naar Engeland getransporteerd. Het wetenschappelijk en experimentele onderzoek is gestart bij de 'School of Engineering and Materials Science - Centre for Sustainable Engineering'. Op Figuur 4 staat de nieuwe geavanceerde meet apparatuur die eind 2024 is geïnstalleerd 'Advanced drinking water purification equipment installed' [24].

 

Figuur 1	In zeeschuim worden hoge concentraties PFAS gemeten.  In het onderzoek wordt gebruik gemaakt van dit gegeven
Figuur 1 In zeeschuim worden hoge concentraties PFAS gemeten. 
In het onderzoek wordt gebruik gemaakt van dit gegeven (foto Onno Kramer)

 

2 EU project ToDrinQ 

Waternet is partner in het Europese project ToDrinQ [14]: voor betere kwaliteit drinkwater in Europa. Waternet onderzoekt samen met TU Delft [15] de toepassing van alternatieve adsorbents in de drinkwaterzuivering voor PFAS verwijdering. ToDrinQ bestaat uit een consortium van diverse toonaangevende universiteiten en onderzoeksinstellingen, waaronder KWR, en kleine en middelgrote hightechondernemingen in samenwerking met vijf proactieve waterbedrijven in Nederland, Griekenland, Frankrijk, Zwitserland en Tsjechië. Het project is gestart in 2023. 

 

3 PFAS destructie met Ball Mill 

Dit project, onder leiding van Witteveen+Bos, is gericht op het verminderen van schadelijke PFAS-stoffen, vaak aanwezig in industrieel afvalwater, door een innovatieve aanpak te gebruiken: een combinatie van een kogelmolen en adsorbents [25]. De methode beoogt op kleine schaal te demonstreren hoe PFAS op een duurzamere manier kan worden vernietigd. Het project richt zich op het beantwoorden van kritische vragen, zoals de mogelijkheid om PFAS te vernietigingen in pilot opstellingen. Naast de vernietiging van PFAS worden ook de duurzaamheidsaspecten onderzocht. 

De resultaten worden gedeeld met belanghebbenden, waaronder industrie, beleidsmakers en waterbeheerders, om bredere acceptatie en toepassing te bevorderen. 

In 2024 is de definitieve haalbaarheidsstudie afgerond [26]. Met de brede kennis, ervaring en kritische blikken door verschillende experts is de studie tot een hoger niveau gebracht en kan een nieuwe fase worden gestart.

Het project wordt mogelijk gemaakt met bijdragen van de waterschappen Brabantse Delta, Zuiderzeeland en Hollandse Delta, de provincie Zuid-Holland, Evides, Waternet, Renewi en STOWA.

 

4 NWO project SYROP 

In het NWO project SYROP worden met ’molecular engineering’ en ’Artificial Intelligence’ nieuwe adsorbents ontwikkeld voor PFAS verwijdering uit water. De adsorbents zijn gebaseerd op cyclodextrines. Daarna gaan de beste adsorbents getest worden op laboratorium- en pilot plant schaal. Partners zijn de TU Delft, Waternet, Witteveen+Bos en CycloPure USA

Figuur 2	De proefinstallatie van Waternet (Weesperkarspel)
Figuur 2 De proefinstallatie van Waternet (Weesperkarspel) (Foto Waternet)

 

5 Bureaustudie kennisstand van PFAS in de Amsterdamse Waterleidingduinen 

De Rijn draagt PFAS naar de Noordzee, waar de concentraties langs de Nederlandse kust hoger zijn dan in open oceanen. PFAS belanden ook in waterleidingduinen via droge en natte depositie. Het gedrag van PFAS in de duinen is complex en onduidelijk. Er zijn vragen over ruimtelijke verspreiding, diepte in het grondwater, nalevering uit oud infiltratiewater, afbraak- en transformatieprocessen, en trends in PFAS-concentraties. Duinfiltratie lijkt PFAS niet te verminderen; het onttrokken water bevat zelfs meer PFAS dan het infiltratiewater. Het onderzoek is uitgevoerd door A. Cranch (2023): Per- and Polyfluoroalkyl Substances and the Dutch Drinking Water Dunes. Het onderzoeksstageverslag is een Waternet-intern document. 

 

6 PFAS spreekuur 

Daarnaast participeert Waternet in vele bedrijfstakonderzoeken [16] [17] middels diverse overleg- en themagroepen van zowel de Unie van Waterschappen als het deelstroomgebied Rijn-West met aandacht voor de Kaderrichtlijn Water [18] (KRW). Vanuit de Unie themagroep Waterbodems is een PFAS spreekuur ontstaan. Ook is er een interdisciplinaire werkgroep. Daarnaast heeft de Unie regelmatig overleg met het ministerie en VNG. In het inloopspreekuur PFAS worden alle ontwikkelingen bij de waterschappen besproken en wordt een terugmelding gedaan uit het overleg met het ministerie. Vanuit de Kaderrichtlijn Water komt er een landelijke werkgroep Stoffen (vanuit de KRW impuls) en een Rijn-West werkgroep stoffen.  

PFAS is een onderwerp bij onze monitoringstrategie. We meten nu beperkt. We krijgen vanuit diverse hoeken verzoeken om extra te gaan meten. Een voorbeeld hiervan is meer te gaan meten in zwemwater.  

Vanuit Vergunningverlening, Toezicht en Handhaving [19] (VTH) ontbreekt het nu soms aan handvatten. Deze moeten we ontwikkelen. Er komt een handelingskader Lijst Zeer Zorgwekkende Stoffen [20] [21] (ZZS) welke hiervoor mogelijk bruikbaar is. Sinds november 2024 staat alle PFAS in Nederland op de lijst met Zeer Zorgwekkende Stoffen en geldt voor al deze stoffen per direct een minimalisatieplicht.

 

7 Water SMART

NWO project Water SMART: Drinking Water Solutions for organic Micropollutants using sustainable and Robust Treatments”. Waternet participeert hierin (project is net goedgekeurd en start dit Q1 2024.

Water SMART richt zich op de duurzame verwijdering van organische microverontreinigingen door toepassing van “nature-based solutions” en “vergroening” van bestaande drinkwaterproductie processen. In een Nederlands – Chinese samenwerking wordt duurzame oeverfiltratie en duininfiltratie gecombineerd met “groene” adsorptieprocessen die duurzame adsorbents gebruiken. Er wordt en toolbox ontwikkeld met daarin nature-base technologieën, geoptimaliseerde behandelingsprocessen met een laag chemicaliën- en energieverbruik en vorming van transformatie- en bijproducten, en een efficiënte sturing door toepassing van kunstmatige intelligentie (AI).

 

Figuur 3	Water SMART treatment trains
Figuur 3 Water SMART treatment trains

 

Team vanuit Waternet (en onze partners) 

Onno Kramer 1,2, Michel Colin 1, Mark Joosten 1, Jan Peter van der Hoek 1,3, Hadi Zamanian 1, Lukas Rolf 1, Jolanda van Dijk 1, Job Rook 1, Ian Collins 2, Edo Boek 2, Hassan Alradhawi 2, Adrián Farid Bustos 2, Jaïr Dan 4, Kim Lompe 3, Luuk Rietveld 3, Nora Sutton 5

1 Waternet 
2 Queen Mary University of London 
3 Technische Universiteit Delft 
4 Witteveen+Bos 
5 Wageningen University & Research

Daarnaast, zijn de volgende partners betrokken (project 7)

- Chinese Academy of Science – Institute of Urban Environment
- Chinese Academy of Science – Research Center for Eco-Environmental Sciences
- Suzhou Water Supply Co.
- Vewin
- Dunea

Figuur 4 Demonstratie van een deel van de nieuwe apparatuur bij de Queen Mary University of London ism Waternet (foto Edo Boek)

 

Referenties 

[1]        PFAS, Per- en polyfluoralkylstoffen, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM)
https://www.rivm.nl/pfas

[2]        H2O Actueel: RIVM: drinkwater bevat vaak te hoge concentraties PFAS 
https://www.h2owaternetwerk.nl/h2o-actueel/rivm-te-veel-pfas-via-voedsel-en-drinkwater 

[3]        PFAS in drinkwater: risico's en oplossingen 
https://www.drinkwaterplatform.nl/7-vragen-over-pfas-in-drinkwater/ 

[4]        RIVM, Vragen en antwoorden over te veel blootstelling aan PFAS
www.rivm.nl/pfas/vraag-antwoord/efsa#Drinkwater

[5]        PFAS in het drinkwater 
https://www.waternet.nl/service-en-contact/drinkwater/waterkwaliteit/pfas 

[6]        Drinkwaterbedrijf waarschuwt: PFAS uit water halen te duur en vervuilend 
https://www.rtlnieuws.nl/economie/artikel/5423096/pfas-drinkwater-zuiveren-waternet-vewin-duurder

[7]        Waterleidingbesluit 
https://wetten.overheid.nl/BWBR0030111/2023-06-24 

[8]        NOS app PFAS in zeeschuim
https://nos.nl/artikel/2501332-ook-in-nederland-zit-pfas-in-zeeschuim-maar-nog-geen-waarschuwing  

[9]        Risicogrenzen voor PFAS in oppervlaktewater 
https://www.rivm.nl/publicaties/risicogrenzen-voor-pfas-in-oppervlaktewater-doorvertaling-van-gezondheidskundige 

[10]      Analyse bijdrage drinkwater en voedsel aan blootstelling EFSA-4 PFAS in Nederland en advies drinkwaterrichtwaarde 
https://www.rivm.nl/sites/default/files/2021-06/Advies%20drw%204-PFAS%20DEF%20beveiligd.pdf

[11]      Traject beleidskompas en wettelijke normering PFAS in drinkwater
https://www.kcbr.nl/beleid-en-regelgeving-ontwikkelen/beleidskompas

[12]      Drinkwater wordt duurder als giftige PFAS eruit moet 
https://mwnl.eu/894mhc9/wMqMyTo7o0 

[13]      Waternet: 1 miljoen euro extra per jaar nodig voor PFAS-verwijdering met actief kool 
https://www.waterforum.net/39726-waternet-1-miljoen-euro-extra-per-jaar-nodig-voor-pfas-verwijdering-met-actief-kool 

[14]      ToDrinkQ website 
https://todrinq.eu 

[15]      ToDrinkQ ism Technische Universiteit Delft 
https://www.tudelft.nl/2022/citg/todrinq-voor-betere-kwaliteit-drinkwater-in-europa 

[16]      KWR Bedrijfstakonderzoek
https://www.kwrwater.nl/tag/bto 

[17]      Een doorbraak in het afbreken van ’forever chemicals’ 
https://www.kwrwater.nl/actueel/a-breakthrough-for-degrading-forever-chemicals-whats-it-in-for-the-water-sector 

[18]      Kaderrichtlijn Water
https://www.rivm.nl/kaderrichtlijn-water-krw

[19]      Vergunningverlening, toezicht en handhaving
https://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/gezonde-en-veilige-leefomgeving/vergunningen-toezicht-en-handhaving

[20]      Lijst Zeer Zorgwekkende Stoffen 
https://rvszoeksysteem.rivm.nl/ZZSlijst 

[21]      PFAS geclassificeerd als Zeer Zorgwekkende Stof
https://www.rijksoverheid.nl/actueel/nieuws/2024/11/14/alle-pfas-geclassificeerd-als-zeer-zorgwekkende-stof

[22]      PFAS in oppervlaktewater
https://www.rivm.nl/pfas/pfas-in-oppervlaktewater

[23]      Tweede Kamer bevraagt kabinet op het PFAS-beleid
https://www.vewin.nl/nieuws/tweede-kamer-bevraagt-kabinet-op-het-pfas-beleid

[24]      Advanced drinking water purification equipment installed

https://www.sems.qmul.ac.uk/news/7053/advanced-drinking-water-purification-equipment-installed/

[25]      Onderzoek met een kogelmolen voor de vernietiging van PFAS
https://www.stowa.nl/onderwerpen/waterkwaliteit/nieuwe-stoffen/onderzoek-met-een-kogelmolen-voor-de-vernietiging-van-pfas

[26]      Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, Haalbaarheidsstudie PFAS-vernietiging met een ball mill, ISBN 978.94.6479.072.6
https://www.stowa.nl/sites/default/files/assets/PUBLICATIES/Publicaties%202024/STOWA_2024-36_PFAS.pdf

 

 

 

 

 

 

Afbeeldingen

X (voorheen Twitter)

Cookie-instellingen