Als de techniek van ir. Leon van Paassen om zand te verstevigen goed werkt, hoeft Rijkswaterstaat zandplaten voor de kust niet meer op te spuiten, verzakken huizen nauwelijks meer en kunnen treinen ongestoord over spoordijken denderen.
Delen
“Ik ben een beetje een vreemde vogel hier”, zegt promovendus Leon van Paassen van de faculteit Technische Natuurwetenschappen met een glimlach. “De meeste collega’s van mij bij bioprocestechnologie in het Kluyverlaboratorium werken aan waterzuiveringstechnieken. Ik doe juist het tegenovergestelde.”
Van Paassen werkt aan een techniek om zand te verstevigen. Hij gebruikt bacteriën die, wanneer je ze voorziet van de chemicaliën ureum en calciumchloride, de stof calciumcarbonaat maken. Deze stof plakt, als een soort cement, zandkorrels aan elkaar. Helaas ontstaat ook het milieuvervuilende ammonium. Deze stof kan tot ongewenste algenbloei leiden. Een onoverkomelijke ramp is dit niet. De stof . in oplossing – kan namelijk uit de grond worden gepompt.
“Het is vooral nog een uitdaging om de techniek, die ik nu op kleine schaal onder de knie heb, op te schalen”, zegt de promovendus. “Het zou mooi zijn als we er uiteindelijk de grond onder huizen mee kunnen verstevigen, of zandplaten voor de kust die nu continu wegspoelen mee kunnen verharden. Daarvoor moet ik uitzoeken met welke druk ik aan de ene kant een oplossing met ureum en calciumchloride en een oplossing met de bacteriën in de grond moet injecteren, en hoe hard ik aan de andere kant het ammonium moet wegpompen.”
Verzakkingen
In het laboratorium van Van Paassen staan talloze plastic cilinders met zand. Tussen de korrels zit de in de natuur veel voorkomende grondbacterie sporosarcina pasteurii. Met een injectiespuit heeft Van Paassen ze tot in alle uithoeken gespoten. De onderzoeker kan zandsteen van elke gewenste hardheid maken, door te variëren in de hoeveelheid chemicaliën die hij vervolgens door deze buizen heen leidt. Ter illustratie haalt de promovendus een glimmend staafje wit zandsteen tevoorschijn. “Dit hier noemen we biomarmer”, lacht hij. “Het is keihard kalkzandsteen gemaakt van wit kwartszand.”
De promovendus ontwikkelt de versteningstechniek samen met onderzoekers van Geodelft en een aannemer. Deze laatste hoopt dat de bacteriën grond beter bebouwbaar kunnen maken door de korrels aan elkaar te kitten. Bijvoorbeeld op percelen in duingebieden waar het zand schuift en verstuift. En het bedrijf hoopt huisverzakkingen tegen te kunnen gaan.
“Maar je zou met deze techniek ook spoordijken en zandplaten langs de kust kunnen verstevigen”, zegt Van Paassen. “Het zand onder de rails wordt soms vloeibaar als het nat is en hevig trilt doordat er een trein over het spoor rijdt. En om de kustverdediging op peil te houden worden jaarlijks tonnen zand voor de kust opgespoten. In beide gevallen kunnen de bacteriën voorkomen dat het zand wegspoelt. Maar je kunt ook aan een heel andere toepassing denken. Beeldhouwers die zandkastelen maken, gebruiken steeds vaker rivierzand omdat dat hoekiger is en daardoor steviger. Maar ze zouden hun kastelen helemaal stevig kunnen maken door van tevoren de bacteriën te gebruiken.”
Voor zijn promotie zal Van Paassen nog een andere zandverstevigingsoptie onderzoeken. Daarbij moeten bacteriën die al in de grond zitten, het werk doen. Wanneer ze voorzien worden van voedingsstoffen, moeten ook zij op grote schaal calciumcarbonaat maken. Het voordeel is dat er geen vervuilend ammonium ontstaat en dat je maar een keer een vloeistof door het zand hoeft te pompen. Maar er zijn ook nadelen: de reactie is trager en er ontstaat stikstofgas. Dat gas gaat omhoog en blokkeert daarmee tijdelijk de vloeistofstroom en het woelt het zand aan de oppervlakte om.
“En een ander groot nadeel”, zegt Van Paassen, “is dat we met die techniek nog veel minder ver zijn.” Toch zou juist deze techniek, als de onderzoeker hem onder de knie krijgt, volgens Van Paassen, tot grootschalige toepassingen kunnen leiden.
Zandkastelen zouden wel eens de zeegolven kunnen weerstaan door de zandverstevigingstechniek van ir. Leon van Paassen. (Foto: ANP)
“Ik ben een beetje een vreemde vogel hier”, zegt promovendus Leon van Paassen van de faculteit Technische Natuurwetenschappen met een glimlach. “De meeste collega’s van mij bij bioprocestechnologie in het Kluyverlaboratorium werken aan waterzuiveringstechnieken. Ik doe juist het tegenovergestelde.”
Van Paassen werkt aan een techniek om zand te verstevigen. Hij gebruikt bacteriën die, wanneer je ze voorziet van de chemicaliën ureum en calciumchloride, de stof calciumcarbonaat maken. Deze stof plakt, als een soort cement, zandkorrels aan elkaar. Helaas ontstaat ook het milieuvervuilende ammonium. Deze stof kan tot ongewenste algenbloei leiden. Een onoverkomelijke ramp is dit niet. De stof . in oplossing – kan namelijk uit de grond worden gepompt.
“Het is vooral nog een uitdaging om de techniek, die ik nu op kleine schaal onder de knie heb, op te schalen”, zegt de promovendus. “Het zou mooi zijn als we er uiteindelijk de grond onder huizen mee kunnen verstevigen, of zandplaten voor de kust die nu continu wegspoelen mee kunnen verharden. Daarvoor moet ik uitzoeken met welke druk ik aan de ene kant een oplossing met ureum en calciumchloride en een oplossing met de bacteriën in de grond moet injecteren, en hoe hard ik aan de andere kant het ammonium moet wegpompen.”
Verzakkingen
In het laboratorium van Van Paassen staan talloze plastic cilinders met zand. Tussen de korrels zit de in de natuur veel voorkomende grondbacterie sporosarcina pasteurii. Met een injectiespuit heeft Van Paassen ze tot in alle uithoeken gespoten. De onderzoeker kan zandsteen van elke gewenste hardheid maken, door te variëren in de hoeveelheid chemicaliën die hij vervolgens door deze buizen heen leidt. Ter illustratie haalt de promovendus een glimmend staafje wit zandsteen tevoorschijn. “Dit hier noemen we biomarmer”, lacht hij. “Het is keihard kalkzandsteen gemaakt van wit kwartszand.”
De promovendus ontwikkelt de versteningstechniek samen met onderzoekers van Geodelft en een aannemer. Deze laatste hoopt dat de bacteriën grond beter bebouwbaar kunnen maken door de korrels aan elkaar te kitten. Bijvoorbeeld op percelen in duingebieden waar het zand schuift en verstuift. En het bedrijf hoopt huisverzakkingen tegen te kunnen gaan.
“Maar je zou met deze techniek ook spoordijken en zandplaten langs de kust kunnen verstevigen”, zegt Van Paassen. “Het zand onder de rails wordt soms vloeibaar als het nat is en hevig trilt doordat er een trein over het spoor rijdt. En om de kustverdediging op peil te houden worden jaarlijks tonnen zand voor de kust opgespoten. In beide gevallen kunnen de bacteriën voorkomen dat het zand wegspoelt. Maar je kunt ook aan een heel andere toepassing denken. Beeldhouwers die zandkastelen maken, gebruiken steeds vaker rivierzand omdat dat hoekiger is en daardoor steviger. Maar ze zouden hun kastelen helemaal stevig kunnen maken door van tevoren de bacteriën te gebruiken.”
Voor zijn promotie zal Van Paassen nog een andere zandverstevigingsoptie onderzoeken. Daarbij moeten bacteriën die al in de grond zitten, het werk doen. Wanneer ze voorzien worden van voedingsstoffen, moeten ook zij op grote schaal calciumcarbonaat maken. Het voordeel is dat er geen vervuilend ammonium ontstaat en dat je maar een keer een vloeistof door het zand hoeft te pompen. Maar er zijn ook nadelen: de reactie is trager en er ontstaat stikstofgas. Dat gas gaat omhoog en blokkeert daarmee tijdelijk de vloeistofstroom en het woelt het zand aan de oppervlakte om.
“En een ander groot nadeel”, zegt Van Paassen, “is dat we met die techniek nog veel minder ver zijn.” Toch zou juist deze techniek, als de onderzoeker hem onder de knie krijgt, volgens Van Paassen, tot grootschalige toepassingen kunnen leiden.
Zandkastelen zouden wel eens de zeegolven kunnen weerstaan door de zandverstevigingstechniek van ir. Leon van Paassen. (Foto: ANP)
Comments are closed.