Groene energie opwekken uit bijvoorbeeld zon of wind is inmiddels algemeen bekend. Nieuwer is gele stroom: het ­opwekken van elektriciteit uit urine. Of beter gezegd uit ammonium, een stikstofverbinding die in overvloed te vinden is in industrieel en stedelijk afval­water.

Niels van Linden, ­onderzoeker aan de TU Delft, heeft een proces ontwikkeld waarmee hij ammonium uit restwater kan onttrekken en omzetten in elektriciteit. De opgewekte elektriciteit is weer te gebruiken om het schadelijke ammonium uit afvalwater te halen, waarmee hij het proces circulair heeft gemaakt. De huidige zuivering van riool- en afvalwater kost nu veel energie. 
 

Elektrolyse

Om gele stroom te winnen gaat Van Linden als volgt te werk. Eerst wordt met elektrolyse de concentratie ammonium in het restwater verhoogd, van één naar tien gram per liter. Daarna verhoogt hij de pH-waarde en maakt zo het water basisch. Hierdoor wordt het ammonium in het water omgezet in opgelost ammoniak, de gasvormige variant van ammonium.

Vervolgens onttrekt hij het gasvormige ammoniak uit de oplossing door het te ‘strippen’. Dat kan door lucht door het water heen te blazen, maar Van Linden gebruikt een soort vacuümpomp om het ammoniak er als het ware uit te zuigen. Dit leidt hij vervolgens naar een brandstofcel. Door de reactie van ammoniak met de zuurstof uit de lucht ontstaan in de brandstofcel warmte en elektriciteit.

‘Nu verbruikt het systeem nog twee keer zoveel energie als het oplevert’, vertelt Van Linden. Het doel is om het rendement van de energieopwekking te verhogen en het verbruik te verlagen. Dit verschil moet uiteindelijk nul worden om energieneutraal te zijn.


Ammonium

De techniek om zo ammo­nium om te zetten in elektriciteit is nieuw, volgens Van Linden. Vooral het omzetten zonder daarbij schadelijke reststoffen zoals lachgas te produceren is daarbij een innovatief aspect. Bij de reactie in de brandstofcel ontstaan nu alleen het onschadelijke stikstofgas en waterdamp, dat gewoon in de omgevingslucht kan worden uitgestoten. 

Toepassing van deze techniek ziet Van Linden vooral op plekken waar geconcentreerde afvalwaterstromen vrijkomen, zoals bij industrieterreinen en landbouwbedrijven of misschien wel bij grote festivals. ‘Maar voorlopig richten we ons op het optimaliseren van de techniek’, aldus Van Linden.


Tekst: Juliska Wijsman
Foto: Frank Auperlé