Toilet paper becomes bioplastic. Toiletpapier wordt bioplastic LAYMAN'S REPORT

Transcriptie

1 Toilet paper becomes bioplastic Toiletpapier wordt bioplastic LAYMAN'S REPORT

2 What is Cellu2PLA? Wat is Cellu2PLA? Cellu2PLA stands for the conversion of cellulose towards poly lactic acid (PLA). Or less complicated: making bioplastic out of used toilet paper! Cellu2PLA staat voor de omzetting van cellulose naar polymelkzuur (PLA). Of simpel gezegd: bioplastic maken uit gebruikt wc-papier! Why reusing toilet paper? Waarom wc-papier hergebruiken? In the treatment process of wastewater, toilet paper ends up in sewage sludge. This waste stream is eventually incinerated, which means the loss of good cellulose fibres. By using these fibres as a resource, we can contribute to a circular economy. Tijdens het zuiveringsproces van afvalwater komt toilet papier in het zuiveringsslib terecht. Deze afvalstroom wordt uiteindelijk verbrand, waarmee je goede cellulosevezels verliest. Door deze vezels als grondstof te hergebruiken, kunnen we bijdragen aan een circulaire economie.

3 How sustainable is this project? After sieving out toilet paper, sewage water is less polluted. The energy consumption for the downstream wastewater treatment process reduces (3%) and less sewage sludge has to be incinerated. The emission of greenhouse gasses decreases. Hoe duurzaam is dit project? Na er toiletpapier uit gefilterd te hebben, is afvalwater minder vervuild. Het energieverbruik voor het vervolg van het zuiveringsproces neemt af (3%) en er hoeft minder zuiveringsslib verbrand te worden. De uitstoot van broeikasgassen daalt. Why making bioplastic? Waarom bioplastic maken? Plastic waste is a major problem worldwide. Oil based plastic that ends up in nature has a long degradation time. When using bioplastics instead, the impact on the environment will decrease as bioplastics normally degrades faster. Plastic afval is wereldwijd een groot probleem. Op olie gebaseerd plastic dat in de natuur terecht komt heeft een lange verblijftijd. Door bioplastic te gebruiken, zal het effect op het milieu kleiner zijn, omdat bioplastic sneller 'verteerd'.

4 Project partners Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier The Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK) is responsible for dikes, water and roads in an area that covers most of the Noord-Holland province. HHNK's core business consists of: Dikes: protecting people from floods; Water: to ensure adequate and clean surface; Roads: the management and maintenance of rural roads. One of our main tasks is purification of wastewater. We do this with the help of 15 wastewater treatment plants (WWTPs), which together treat more than 100 million m3 of wastewater every year. This huge amount of wastewater is partly derived from households and businesses connected to the sewerage system. The other part consists of rainwater that enters the sewer system. The treated water flows back to the surface water. Find more information at Attero Attero is one of the market leaders in the Netherlands when it comes to the treatment of household waste. The starting point is the recovery of raw materials and the production of renewable energy from waste. As an innovative company Attero wants to expand its activities with i.a. the processing of organic streams to high-quality raw materials, with the aim to create maximum value from waste in general and in this case specifically from organic waste following the Biobased Value Pyramid. Attero carries out many innovative projects developping bio-based technologies and products (production of PHA bioplastics and proteins from organic waste and fly larvae; construction materials from cellulosic streams; green chemicals from organic waste; bio-lng from organic waste; high quality fertilizers and compost from organic waste products). Specifically, a lot of experience with the production of plastics from a self-developed two-stage fermentation process in Venlo. The experience, knowledge and expertise in the field of waste management and the knowledge gained from the innovative biobased projects listed Attero make the perfect partner in this project. The contribution of Attero to this project is focused on the research and development of the enzymatic degradation of cellulose and PLA production from the point that the suspended solids are separated from the influent. Additionally Attero wants to further investigate the marketing of sugar water and PLA. As there will be also a product that must be demanded by the market has developed. Find more information at STOWA The Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA) is the knowledge center of regional water managing instances in the Netherlands. STOWA develops, acquires, spreads and implements applied knowledge about water management. This knowledge has a background in technical information, science or social and jurisdicial aspects. Find more information at

5 Project partners Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier Het hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK) is in het gebied ten noorden van het Noordzeekanaal verantwoordelijk voor: Dijken: het beschermen van inwoners tegen overstromingen; Water: de zorg voor voldoende en schoon oppervlaktewater; Wegen: het beheer en onderhoud van plattelandswegen. Een van onze belangrijkste taken is het zuiveren van afvalwater. Dit doen we met behulp van 15 rioolwaterzuiveringsinstallaties (rwzi s), die samen ruim 100 miljoen m³ afvalwater per jaar verwerken. Deze enorme hoeveelheid te zuiveren afvalwater is voor een deel afkomstig vanuit huishoudens en bedrijven die zijn aangesloten op het rioleringstelsel. Het andere deel bestaat uit regenwater dat in het riool terecht komt. Het gezuiverde water wordt weer teruggegeven aan het oppervlaktewater. Meer informatie vindt u op de website Attero Attero, is een van de marktleiders in Nederland als het gaat om de verwerking van huishoudelijk afval. Uitgangspunt is het terugwinnen van grondstoffen en de productie van duurzame energie uit afvalstromen. Als innovatief bedrijf wil Attero zijn activiteiten uitbreiden waaronder de verwerking van organische stromen tot hoogwaardige grondstoffen, met als doel om uit reststoffen in het algemeen en in dit geval specifiek organische afvalstromen maximale waarde te creëren volgens de Biobased Waarde Piramide. Attero voert veel innovatieve projecten uit waarin biobased technieken en producten worden ontwikkeld (productie van PHA-bioplastics uit gft; eiwitproductie uit gft met vliegenlarven; bouwmaterialen uit cellulose houdende stromen; groene chemicaliën uit organisch afval; bio-lng uit organisch afval; hoogwaardige meststoffen en compostproducten uit organisch afval). Specifiek is veel ervaring opgedaan met de productie van bioplastics uit een eigen ontwikkeld tweefasen vergistingsprocedé in Venlo. De ervaring, kennis en kunde op het gebied van afvalverwerking en de opgedane kennis uit de genoemde innovatieve biobased projecten maken dat Attero de perfecte partner is in dit project. De bijdrage van Attero in dit project is vooral gericht op onderzoek en ontwikkeling van de enzymatische afbraak van cellulose en het PLA productieproces vanaf het punt dat de zwevende stoffen zijn afgescheiden van het influent. Daarnaast wil Attero de afzet van suikerwater en PLA verder onderzoeken. Er zal immers ook een product ontwikkeld moeten worden dat door de markt gevraagd is. Meer informatie vindt u op de website STOWA STOWA is het kenniscentrum van de regionale waterbeheerders (veelal de waterschappen) in Nederland. STOWA ontwikkelt, vergaart, verspreidt en implementeert toegepaste kennis die de waterbeheerders nodig hebben om de opgaven waar zij in hun werk voor staan, goed uit te voeren. Deze kennis kan liggen op toegepast technisch, natuurwetenschappelijk, bestuurlijk-juridisch of sociaalwetenschappelijk gebied. Meer informatie vindt u op de website

6 Wastewater is transported to the wastewater treatment plant (WWTP). Infographic Afvalwater wordt getransporteerd naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi). Finescreens filter out toilet paper from the wastewater. Fijnzeven filteren toiletpapier uit het afvalwater. Filtered waste water is less polluted, the rest of the treatment process consumes less energy. Gezeefd afvalwater is minder vies, het verdere zuiveringsproces kost minder energie. Enzymes converse the cellulose into a glucose solution, which can be used for PLA production. Enzymen zetten de cellulose om in een suikeroplossing, waarmee PLA gemaakt kan worden. PLA is transported to producers of (bio)plastic goods. PLA wordt vervoert naar producenten van (bio)plastic producten. Knowledge acquired is documented by STOWA and available for other water authorities, to put this knowledge into practice. Opgedane kennis wordt gedocumenteerd door STOWA en is beschikbaar om door andere waterschappen gebruikt te worden.

7 How is sewage water sieved? After passing a rough screen, the waste water is sieved with a finescreen (mesh size 0,35 mm). Solids like toilet paper, sand and hair are filtered out. Hoe wordt afvalwater gezeefd? Afvalwater stroomt via het harkrooster naar de fijnzeef (maaswijdte 0,35 mm). Onopgeloste stoffen zoals toiletpapier, zand en haar worden eruit gefilterd. incoming flow sewage water / afvalwater screened material / zeefgoed instroom rough screen / harkrooster (sieving solids > 6 mm / zeeft deeltjes > 6 mm) rotating finescreen belt / fijnzeefdoek (sieving solids > 0,35 mm / zeeft deeltjes > 0,35 mm) dewatering screw press / ontwaterende schroefpers towards existing treatment process on WWTP / naar bestaand zuiveringsproces van de rwzi How to form PLA from cellulose? The screening material is first sterilized with steam at 130 C. Than enzymes are added that form glucose out of cellulose. After sieving out the solids from this glucose solution, PLA can be formed through fermentation/polymerization. Hoe maak je PLA uit cellulose? Het zeefgoed wordt eerst gehygiëniseerd met stoom van 130 C. Dan worden er enzymen toegevoegd die de cellulose omzet in suikers. Nadat de onopgeloste deeltjes uit deze suikeroplossing zijn gefilterd, kan er PLA gemaakt worden via fermentatie/polymerisatie.

8 Result at the WWTP / Resultaat op de rwzi energy consumption secondary sludge production harvested cellulose 3% 20% 860 kg/d energieverbruik secundaire slibproductie geoogste cellulose Result of PLA production / Resultaat van PLA productie Unfortunately Cellu2PLA didn't succeed in producing PLA out of cellulose. But still, with the knowledge that is gained, the project contributes to a bio based economy. Attero demonstrated that glucose can be formed out of used toilet paper. Due to bacterial contamination there was no stable process in the glucose plant, but it showed that this technique has potential. Economically however, PLA produced out cellulose from sewage water can't compete with PLA from feedstocks like sugarcane or corn at his moment. Helaas is Cellu2PLA er niet in geslaagd om PLA te maken uit cellulose. Maar met de opgedane kennis draagt het project toch bij aan de biobased economie. Attero heeft namelijk aangetoond dat glucose kan worden gevormd uit gebruikt toiletpapier. Door bacteriële vervuiling kon er geen stabiel proces gecreëerd worden in de glucose installatie, maar er is wel gedemonstreerd dat deze techniek potentie heeft. Economisch gezien echter kan PLA van cellulose uit afvalwater op dit moment nog niet concurreren met PLA uit bijvoorbeeld suikerriet en maïs.

9 Result expected vs achieved at the WWTP Resultaat verwacht vs bereikt op de rwzi Recovery of suspended solids from the incoming waste water 70% 36% The installation collects less suspended solids than expected, partly because not all of the influent is filtered. When the incoming flow exceeds the finescreen capacity, the surplus will be bypassed. Another aspect is that about half of the suspended solids have a particle size smaller than 0,35 mm and as a consequence will not be filtered out by the finescreens. Most of the cellulose is bigger than 0,35 mm and is filtered out (69%). Afvangen van onopgeloste stof uit het influent 70% 36% De installatie vangt minder onopgeloste stof af dan verwacht, deels omdat de fijnzeef niet al het afvalwater filtert. Als het aangevoerde debiet de capaciteit van de fijnzeef overschrijd, wordt het overschot gebypassed. Tevens is de helft van de onopgeloste stof kleiner dat 0,35 mm en wordt daarom niet weg gefilterd. De meeste cellulose is groter dan 0,35 mm en wordt er wel uitgezeefd (69%). Reduction in energy consumption at the WWTP 20% 3% Using finescreens saves on energy consumption at the downstream wastewater treatment process. On the other hand the new installation itself also consumes energy. The over-all effect is a 3% reduction on energy. Lager energie-verbruik op de rwzi 20% 3% Met het gebruik van fijnzeven bespaar je energie in het benedenstroomse zuiveringsproces. Anderzijds verbruikt de nieuwe installatie zelf ook energie. Het totale effect op de rwzi is een 3% lager energieverbruik. Lower secondary sludge production 22% 20% The sludge production decreases with 20%, close to the aim of 22%. This leads to less energy use for dewatering of sludge. There is also a reduction of fuel consumption for sludge transport. Lager secundair slib productie 22% 20% De productie van secundair slib neemt met 20% af, dicht bij de doelstelling van 22%. Dit leidt tot een lager energieverbruik voor ontwatering van slib. Ook wordt er minder brandstof verbruikt voor slibtransport.

10 In what way will Cellu2PLA continue? The project Cellu2PLA ended, but the harvesting of cellulose continues. The water authorities are now looking for other ways to give toilet paper a second life. New initiatives arise quickly, like using it as a binder for asphalt, pressing board material from it and using the cellulose fibers for isolation material. The Dutch water authorities support these initiatives, to eventually make cellulose from waste water a valuable resource. Hoe wordt Cellu2PLA voortgezet? Het project Cellu2PLA is afgelopen, maar het oogsten van cellulose gaat door. De waterschappen zoeken nu naar andere manieren om toiletpapier een tweede leven te geven. Nieuw initiatieven komen snel, zoals hergebruiken als bindmiddel in asfalt, er plaatmateriaal van persen en de vezels als isolatiemateriaal gebruiken. De Nederlandse waterschappen steunen deze initiatieven, om van cellulose uit afvalwater uiteindelijk een waardevolle grondstof te maken. Contact Bob de Boer +31 (0) b.deboer@hhnk.nl +31 (0) info@attero.nl Cora Uijterlinde +31 (0) uijterlinde@stowa.nl This project is co-funded by the European Union (EU). The EU invests in the project by financial backing through the LIFE+ program. The LIFE+ program aims at contributing to the implementation and development of EU environmental policy. Dit project wordt mede gefinancierd door de Europese Unie. De Europese Unie (EU) stimuleert dit project door middel van het LIFE+ co-financieringsprogramma. Het LIFE+ programma is bedoeld om bij te dragen aan de implementatie en ontwikkeling van het EU natuur- en milieubeleid.