Rhea’s stap vooruit in de strijd tegen lachgas

Rhea won afgelopen donderdag twee prijzen met haar onderzoek naar de uitstoot van lachgas in afvalwaterzuiveringsinstallaties. ‘Sinds februari ben ik het lab nauwelijks uit geweest.’

Met een druk op een grote zwarte knop opent Rhea Kapoor (23) de deur van het REMO- Lab, het renewable molecules laboratorium. De uit Dehli (India) afkomstige onderzoekster, haalde dit jaar haar masterdiploma Renewable Energy. Haar afstudeerwerkstuk ging over lachgas. En lachen doet ze, altijd al, maar zeker op 18 juni, de dag waarop ze én de tweede prijs won bij de Entrance Student Award én werd gekroond tot de allereerste winnaar werd van de Entrance Research Award.
Rhea dankt de prijzen aan haar verslag van de reeks onderzoeken naar het reduceren van de uitstoot van lachgas in rioolwaterzuiveringsinstallaties.

‘Lachgas draagt toch wel voor zo’n tien procent bij aan het broeikaseffect’

‘Lachgas klinkt leuk, maar het is een heftig broeikasgas. Het is 250 tot 300 keer krachtiger dan koolstofdioxide.’ Dat de hoge uitstoot van koolstofdioxide (CO₂) een probleem is, weet vrijwel iedereen. Maar lachgas, distikstofoxide, N₂O?
‘Dat komt omdat het minder voorkomt in de atmosfeer dan CO₂, waterdamp en methaan, de bekendere broeikasgassen. Maar lachgas draagt toch wel voor zo’n tien procent bij aan het broeikaseffect. Bovendien blijkt de lachgasuitstoot te groeien.’
Bij het zuiveren van afvalwater kan lachgas vrijkomen wanneer bacteriën de in het water aanwezige stikstofverbindingen, zoals ammonia afbreken. ‘Deze bacteriën zijn zeer gevoelig voor veranderende omstandigheden. Onder ideale omstandigheden zou er zelfs geen lachgas worden gevormd. Maar zuiveringsinstallaties verwerken continu zo’n enorme hoeveelheid rioolwater dat die bacteriën wel degelijk enorm veel lachgas produceren.’

‘Het verbaast me dat er nauwelijks regels voor de uitstoot van lachgas zijn, en ook geen belastingheffing’

Zuiveringsinstallaties zijn niet de grootste uitstoters van lachgas (die bedenkelijke eer is voor de chemische industrie, de landbouw en verbranders van afval en fossiele brandstoffen), maar het kan zeker geen kwaad om die bron aan te pakken. Rhea: ‘Het verbaast me dat er nauwelijks regels voor de uitstoot van lachgas zijn. En van belastingheffing is ook geen sprake. Gezien de schadelijkheid, lijkt me dat slechts een kwestie van tijd. Alleen daarom al is het belangrijk om nu methoden te verzinnen waarmee je de uitstoot kunt verminderen.’

Met elektrolyse, dus, een manier om samengestelde stoffen te splitsen, in dit geval de in het afvalwater aanwezige ammoniak. En daarover gaat dus haar afstudeerwerkstuk en het paper dat Jorrit Reede en zij daarover schreven: NO More! Reducing Nitrous Oxide Emissions in Wastewater via Ammonia Electrolysis. ‘Jorrit is verantwoordelijk voor de lab-opstelling en de onderzoeksopzet. Mijn kracht is de uitvoering van de experimenten zelf. Ik ben een praktisch type, ik hou van hands-on’, zegt ze, staand voor een afsluitbare, transparante ruimte vol met slangen en glazen buizen.

Het afvalwater halen de onderzoekers op in de zuiveringsinstallatie in Garmerwolde

De processen die daarin gaande zijn, worden gemonitord via een duister apparaat dat gegevens verwerkt. ‘Het is precisiewerk. Er gaat veel tijd en werk in zitten. Sinds ik hier in februari begon, heb ik het lab nauwelijks verlaten.’
Toch kon Rhea niet altijd binnenblijven. Eén van de bijzondere kanten van dit onderzoek was namelijk dat het echt afvalwater gebruikte. ‘Dat halen we op in de zuiveringsinstallatie in Garmerwolde. Gewoon in jerrycans.’ Rhea wijst naar een grote koelkast in de hoek van het lab. ‘Daarin bewaren we ze, op een constante temperatuur. Tijdens de experimenten kunnen we zien hoe het zich gedraagt onder de verschillende omstandigheden. Voor de experimenten hadden we ook pure ammoniak kunnen gebruiken, dat is zelfs gebruikelijk. Maar wij wilden zien of en hoe we de elektrolyse in een dagelijkse praktijk zou kunnen passen.’

Platina is duur en zeldzaam, vandaar de zoektocht naar alternatieven

Dat het mogelijk is om ammoniak elektrolytisch te splitsen in stikstof en waterstof, was vooraf al duidelijk. ‘Het best kan dat door stroom door platina te geleiden. Dat geeft een stabiel resultaat, zoals ook bij onze proeven met afvalwater bleek. Maar platina is zeldzaam en zeer prijzig. Dat is nog te overzien in onze labopstelling, maar als we gaan opschalen tot het niveau wat we nodig hebben voor een echte zuiveringsinstallatie wordt het onbetaalbaar. Daarom zijn we op zoek naar alternatieven voor platina.’

Rhea is geen student meer, ze werkt, net als Jorrit, onder de vleugels van lector Joàn Teerling bij EnTranCe in Groningen. ‘Best wel gek, want eigenlijk had ik mezelf een toekomst in Duitsland voorgesteld. Ik heb m’n bachelor gehaald in Bremen, pas toen ik een interessante master zocht, kwam Groningen in beeld. En nu heb ik hier een aanstelling voor een jaar. Ik zou hier ook best een promotietraject willen volgen.’