Kolenmijnen in Polen pompen zout water (brijn) op uit de mijn en lozen dat in de rivier. Dat is slecht voor het milieu, dus is er behoefte aan een proces dat het zoute water ontdoet van de mineralen. De dubbele winst is: het schone water mag probleemloos de rivier in én het proces levert nuttige stoffen op.

Terwijl we in Nederland de kolencentrales langzaam maar zeker sluiten, gaat het er in Polen heel anders aan toe. Het land exploiteert nog achttien kolenmijnen en haalt ruim 79 % van zijn elektriciteit uit het verbranden van steenkool. Dat is ook best logisch, want het land heeft nog ruim 21 miljard ton steenkool in de grond zitten volgens Euracoal, een lobbyclub van de kolenindustrie.

Op een grijze dag in oktober is in een van die kolenmijnen een groep wetenschappers en ingenieurs welkom. Daarnaast ook een aantal journalisten, onder wie die van De Ingenieur. De reden: er is goed nieuws te melden. De Bolesław Śmiały-mijn op een uurtje rijden van Katowice, in het uiterste zuiden van Polen, heeft sinds een paar maanden een proefinstallatie aan de praat die zout mijnwater schoonmaakt.
 

Pompen

Wie toegang wil krijgen (en houden) tot de mijn om steenkool te delven, moet voortdurend water uit de mijn pompen. Dat opgepompte water is zout, omdat hier vroeger een zee was. Ook de zoutmijnen een stukje verderop herinneren daar nog aan.

De proefinstallatie slaat twee vliegen in een klap. Enerzijds worden uit dat zoute water (brijn) nuttige stoffen gewonnen, anderzijds blijft schoon water over, dat probleemloos in de rivier te lozen is. De proef in Polen maakt deel uit van het Europese project Zero Brine, dat een oplossing biedt voor de huidige situatie waarbij Poolse mijnen het zoute water gewoon lozen in de rivieren, die daardoor te zout zijn geworden.

Het leven in de rivieren is afgenomen, wat heeft geleid tot protesten van vissers. Nu komen de mijnbouwbedrijven er nog mee weg, maar de verwachting is dat over een paar jaar de regels strenger worden, ook onder druk van de Europese Unie. Dan mogen mijnbouwers wellicht niet meer het zoute water dumpen, op straffe van boetes.

Polen heeft op dit moment nog maar één ontziltingsinstallatie, de benchmark voor het Zero Brine-project. Die verbruikt echter veel energie én kan alleen keukenzout (natriumchloride) uit het water halen, andere zouten zijn er niet mee terug te winnen. Daarom doet Polen mee aan het project. Het land wil graag een proces hebben dat industrieel water reinigt, de nuttige mineralen uit het mijnwater haalt én dat de helft minder energie kost dan bestaande processen.
 

Elektriciteitscentrale vlak naast de kolenmijn.


Rondleiding langs de mijnen

De grond in de Bolesław Śmiały-mijn is pikzwart, vrachtwagens rijden af en aan. Over het terrein loopt een oud spoorlijntje dat nog steeds wordt gebruikt. Om de paar minuten komt er een treintje met verroeste wagonnetjes voorbij. Overal lopen horizontale pijpen tussen de fabriekshallen. Veel van de werklui die we passeren dragen geen helm. De veiligheidsvoorschriften zijn hier duidelijk wat losser dan in West-Europa.

In een colonne van gloednieuwe Toyota-busjes rijdt onze groep met journalisten en onderzoekers van het Zero Brine-project over het terrein. De weg vol zwarte modder en kuilen gaat langzaam omhoog. Langs lage bosjes, zware voertuigen en rokende werklui rijden we een met gras begroeide heuvel op. De heuvel is gemaakt door mensen en het resultaat van de mijnbouw. Het mengsel van stenen en zand dat uit de mijnschacht wordt gehaald, maar geen kolen bevat, moet toch érgens blijven.

Boven aangekomen snijdt de wind door onze kleding, maar we hebben er wel een prachtig uitzicht (zie de foto bovenaan). ‘Dit is het hoogste punt van de streek!’, roept onze gids trots. Aan de oostkant van de heuvel zien we de bedrijfsgebouwen van de mijn, omgeven door bergen steenkool. Spoorlijnen eindigen hier en rond de mijn is een stadje ontstaan.

 

Enkele van de filters en membranen die het zoute mijnwater zuiveren in de proefinstallatie.

 

Zeecontainers

‘Deze kolenmijn heeft ongeveer 2000 medewerkers in dienst, die per jaar 1,5 miljoen ton kolen naar boven halen’, vertelt de gids. Vroeger werd hier steenkool gewoon aan de oppervlakte gewonnen, tegenwoordig moet het van meer dan een kilometer diepte komen. Onze gids wijst naar twee piepkleine groene doosjes in de verte, tussen alle gebouwen. Het zijn de zeecontainers waarin de proef loopt voor het project Zero Brine.

Hier wordt gewerkt aan het schoner maken van de Poolse steenkolenindustrie. ‘Deze installatie maakt op kleine schaal het zwarte, zoute water uit de mijn schoon’, zegt Ewa Laskowska, één van de jonge onderzoekers van de Technische Universiteit van Silezië die de testinstallatie runnen. Schoon genoeg om het zonder problemen op de rivier te kunnen lozen. De installatie draait inmiddels naar behoren, en verwerkt een paar honderd liter water per uur.
 

Filters en membranen

Het water dat binnenkomt is duidelijk zwart, en als het de installatie verlaat, is het helemaal helder. In de tussentijd is het water verschillende filters en membranen gepasseerd die stapsgewijs allerlei nuttige stoffen, zoals magnesium en calcium, uit het water halen. Achter in de tweede zeecontainer levert de installatie nog twee producten: schoon water dat praktisch helemaal van mineralen is ontdaan, en water met een extreem hoog zoutgehalte van ongeveer 300 gram keukenzout per liter. Hieruit is eenvoudig met bestaande technieken (chemische kristallisatie, ofwel indampen) het vaste keukenzout te winnen. Dat is te gebruiken in de voedingsindustrie of voor het ijsvrij maken van wegen in de winter.

Hoewel de installatie ogenschijnlijk al goed draait, zijn de onderzoekers nog druk doende om het proces te optimaliseren. ‘We variëren de procesparameters en kijken dan hoe het gaat met de productie en de kwaliteit van het eindproduct’, zegt Laskowska. Het nieuwe proces heeft ongeveer 50 % minder energie nodig om het water schoon te maken dan de benchmark, maar de hoop is dat het nóg energiezuiniger kan.

 

MEER LEZEN OVER HET ZUIVEREN VAN ZOUT MIJNWATER?

Het volledige verhaal over de proefinstallatie in de Poolse kolenmijn vind je in het novembernummer van De Ingenieur. Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.

Openingsfoto De Bolesław Śmiały-kolenmijn gezien vanaf een naburige heuvel. Foto Pudelek / CC BY-SA 3.0