Watermanagement in de glastuinbouw en de uitdagingen
Waar in het verleden irrigatiewater minder een onderwerp van discussie was en vooral gezien werd als een drager van bouwstoffen, prijkt het onderwerp (irrigatie)water op de agenda van menig glastuinbouwbedrijf. Een veelvoud aan factoren zijn van invloed op (irrigatie)water, waardoor het verworden is tot zowel een lijdend voorwerp als een strategisch onderwerp. In vele gremia wordt over kwaliteit, beschikbaarheid en de overlast van water gesproken. Daarnaast is water een eerste levensbehoefte voor zowel flora als fauna.
Op een glastuinbouwbedrijf is er nooit sprake van één soort water. Er zijn meerdere vormen van water die allemaal betrekking hebben op irrigatiewater. Vandaar ook de veelvoud aan factoren die meespelen in het water management op een GTB-bedrijf. Door al die verschillende waterstromen is integraal watermanagement heden ten dage een vereiste. Watermanagement behelst de gehele keten, van het ingangswater tot en met het behandelen van lozingswater. Om de waterhuishouding op een juiste wijze te managen is het tuinbouwwater ketenmodel door Van der Ende Group ontwikkeld. Dit model bestaat uit een beschikbaarheidsstrategie, een hergebruikstrategie en een lozingsstrategie.
Strategieën
Beschikbaarheidsstrategie
De meest makkelijke en goedkoopste vorm van ingangswater voor gebruik als irrigatiewater is regenwater. Regenwater is hiermee dan voor veel tuinbouwbedrijven de primaire waterbron. De beschikbaarheid van regenwater is sterk afhankelijk van verschillende factoren en niet constant door het jaar heen. Eén van deze factoren is de klimaatverandering. Zo valt er door de grilligheid van het klimaat in steeds kortere periodes heel veel regen en is door aanhoudende droogte voor langere periodes helemaal geen regenwater beschikbaar. De meeste tuinbouwbedrijven beschikken niet over een oneindig grote opslag voor regenwater om droge periodes te overbruggen. Daarom is een secundaire waterbron nodig om altijd voldoende irrigatiewater beschikbaar te hebben. Er zijn verschillende vormen van secundaire waterbronnen, zoals leidingwater, grondwater, oppervlaktewater of water dat afkomstig is uit andere productieprocessen. Al deze bronnen moeten in meer of mindere mate behandeld worden om gebruikt te worden als irrigatiewater. Deze stap noemen we binnen het model “Beschikbaarheid van waterbronnen”.
Hergebruikstrategie
Irrigatiewater wordt deels door de planten opgenomen en een deel verdampt binnen een glastuinbouwbedrijf. De hoeveelheid opname en verdamping van irrigatiewater is afhankelijk van de teeltcondities en -strategie van een GTB-bedrijf, maar gemiddeld is dit 70%. De overige 30% van het irrigatiewater komt retour in de vorm van drainwater. De behoefte is om drainwater zoveel mogelijk te hergebruiken.
Hiermee wordt bespaard op water en op nutriënten die nog aanwezig zijn in het drainwater. Een belangrijk aandachtspunt bij hergebruik van drainwater is het hygiëne-aspect. Zo moet het drainwater worden ontdaan van onopgeloste delen, virussen, bacteriën en schimmels. Deze stap noemen we binnen het model “Duurzaamheid”.
Lozingsstrategie
De laatste stap binnen het model wordt “Wet- en regelgeving” genoemd en heeft betrekking op lozingen van water. Door continu hergebruik van drainwater vindt ophoping plaats van verschillende elementen, waaronder natrium. Wanneer drainwater niet meer van voldoende kwaliteit is om hergebruikt te worden, wordt dit vaak geloosd. Door lokale wetgeving zijn er vaak restricties op het lozen van water. Zo mogen er in sommige landen geen Gewasbeschermings-middelen geloosd worden. Ook kunnen er restricties zijn op de hoeveelheid nutriënten die geloosd mogen worden of de hoeveelheid water.
Welke restricties van toepassing zijn hangt af van het land of de regio waar een GTB-bedrijf gevestigd is. De algemene trend is dat wetgeving omtrent lozingen van GTB-bedrijven wereldwijd steeds strenger wordt om de oorzaken en gevolgen van klimaatverandering en waterschaarste tegen te gaan. Er zijn verschillende manier om lozingswater te behandelen, waardoor er wordt voldaan aan de lokaal geldende wetgeving én de behoeften van een GTB-bedrijf door het hergebruik van bijvoorbeeld gewasbeschermingsmiddelen of nutriënten die niet geloosd mogen worden.
Waterstromen
en hun uitdagingen
Het water bij een (glas)tuinbouwbedrijf bestaat uit een veelvoud aan waterstromen die allen gekenmerkt worden door hun eigen uitdagingen.
Regenwater
Regenwater is over het algemeen een erg schone waterbron en bevat weinig elementen die problemen veroorzaken voor de kwaliteit van het irrigatiewater. Echter kunnen bepaalde elementen, zoals bijvoorbeeld ijzer, in kleine hoeveelheid aanwezig zijn. Dit komt door afgifte van deze elementen door drainagebuizen waarin regenwater, dat op het kasdek valt, wordt opgevangen. Daarnaast kan in regenwaterbassins groei van algen, virussen, bacteriën en schimmels plaatsvinden of kunnen er levende organismen in terechtkomen.
Om regenwater in te zetten als kwalitatief goed irrigatiewater is behandeling door middel van grove filtratie en ontsmetting een vereiste.
Leidingwater
Leidingwater bevat diverse elementen die plantgroei kunnen belemmeren en/of een chemische verbinding kunnen maken met andere elementen bij een bepaalde pH-waarde. Voorbeelden van elementen die een chemische verbinding aan gaan zijn calcium en bicarbonaat. Daarnaast bevat leidingwater ook natrium en chloride die de plantgroei kunnen belemmeren. Het is van belang dat deze elementen verwijderd worden middels ontzilting voordat leidingwater als irrigatiewater gebruikt kan worden.
Voor de behandeling kan gebruik gemaakt worden van membraantechnologie zoals omgekeerde osmose.
Grondwater
Bij grondwater vormt de hoeveelheid zouten, gemeten als geleidbaarheid of opgeloste stoffen, de belangrijkste uitdaging. Afhankelijk van de locatie en andere externe factoren, kan de EC in meer of mindere mate bepaald worden door natrium. Echter bevat grondwater ook andere elementen zoals chloride, bicarbonaat en calcium.
Ook kunnen er hoge concentratie spoorelementen aanwezig zijn zoals ijzer, mangaan, zink en koper. Deze elementen vormen een extra uitdaging wanneer zuurstof in grondwater aanwezig is. Dit wordt een aërobe bron genoemd. Wanneer een bron aëroob is, worden zware metalen zoals ijzer
geoxideerd. Dit vormt zwevende vaste stoffen die verstoppingen van leidingwerk kunnen veroorzaken. Ook kunnen er andere vaste stoffen zoals zand of kleideeltjes aanwezig zijn in grondwater. Al deze elementen en vaste stoffen moeten verwijderd worden alvorens het grondwater gebruikt kan worden als irrigatiewater.
Voor het verwijderen van vaste delen of geoxideerde spoorelementen kan gebruik gemaakt worden van zand- of multimediafilters. Opgeloste hoofdelementen kunnen goed/veilig verwijderd worden met een membraantechnologie zoals omgekeerde osmose.
Oppervlaktewater
Oppervlaktewater wordt sterk beïnvloed door verschillende factoren. Zo heeft oppervlaktewater te maken met wisselende kwaliteit, dit heeft te maken met zowel de seizoenen, vervuiling van oppervlaktewater van o.a. de industrie, grove/zevende delen, algen en/of mosselen of andere organismen. Daarnaast bevat oppervlaktewater verschillende hoeveelheden hoofd- en spoorelementen, virussen, bacteriën en schimmels. Bij het gebruik van oppervlaktewater als irrigatiewater komen dus een veelvoud aan uitdagingen kijken. Om oppervlaktewater goed te verwerken naar kwalitatief goed irrigatiewater, zijn dan ook verschillende filtratiestappen essentieel.
Eerst is een grof filter benodigd om grove en zwevende delen en algen te verwijderen. Daarna zullen virussen, bacteriën en schimmels verwijderd moeten worden middels desinfectietechnieken zoals de membraantechniek ultrafiltratie. Als laatste stap kunnen hoofd- en spoorelementen verwijderd worden middels membraantechnieken zoals omgekeerde osmose.
Water uit andere productieprocessen
Een minder voorkomende secundaire bron is water dat afkomstig is van andere productieprocessen binnen het GTB-bedrijf of van andere nabijgelegen industrieën. Voorbeelden hiervan zijn afval- of koelwater afkomstig van energiecentrales, water afkomstig van afvalwaterzuiveringen of condenswater van een WKK.
De uitdagingen in het behandelen van deze waterstromen zijn sterk afhankelijk van de bron. Een te hoge pH-waarde of wisselende samenstelling van hoofd- en spoorelementen zijn voorbeelden van veel voorkomende uitdagingen bij behandeling van water dat afkomstig is uit andere productieprocessen. Ook kan de organische samenstelling van deze stromen een uitdaging vormen. Deze uitdagingen zijn redelijk eenvoudig te overbruggen maar kunnen gepaard gaan met hoge operationele kosten.
Drainwater
Drainwater is op een hedendaags GTB-bedrijf van essentiële waarde, maar brengt verschillende uitdagingen met zich mee. Belangrijk aspect is het verwijderen van virussen, bacteriën en schimmels om op een verantwoorde en veilige wijze drainwater te kunnen hergebruiken. Geschikte behandelingstechnieken zijn ozon-dosering, UV-desinfectie of desinfectie door middel van verhitten. Echter, door hoge kosten van energie en gas is de huidige trend voor behandelingstechnieken aan het veranderen. Zo wordt vaker de keuze gemaakt voor desinfectietechnieken met zeer laag energieverbruik, zoals de membraantechnologie ultrafiltratie welke naast het energievoordeel nog vele andere voordelen heeft.
Een andere uitdaging bij het hergebruik van drainwater is verontreiniging door vaste en zwevende delen, zoals uitgespoeld substraatmateriaal. Deze vaste en zwevende delen veroorzaken vervuiling van het watergeefsysteem en kunnen verstoppingen tot gevolg hebben. Deze vaste en zwevende delen zijn goed af te vangen met grove filters. Ook kan er bij hergebruik van drainwater organische verontreiniging ontstaan door organische stoffen. Deze organische verontreiniging dient als voedingsbodem voor pathogenen. Om dit tegen te gaan word het watergeefsysteem vaak gereinigd met oxiderende chemicaliën zoals waterstofperoxide. Er zijn verschillende technieken beschikbaar om deze verontreiniging te verwijderen waardoor een schoon watergeefsysteem wordt behouden. Het voordeel hiervan is dat de voedingsbodem voor pathogenen wordt weggenomen en het risico op opbrengstverderving aanzienlijk wordt beperkt.
Verder ontstaat bij het hergebruik van drainwater accumulatie van elementen. Ophoping van natrium is een veel voorkomende uitdaging bij GTB-bedrijven. Een te hoog natriumgehalte in irrigatiewater belemmert de groei van planten doordat natrium de opname van andere nutriënten, o.a. kalium, tegenwerkt. Het is dus van groot belang om het natriumgehalte laag te houden. Dit kan simpelweg gedaan worden door drainwater met een hoge concentratie natrium te lozen. Dit is echter geen duurzame oplossing, gezien veel water en belangrijke nutriënten ook verloren gaan. Een duurzamere manier is het selectief verwijderen van natrium uit de looswaterstroom, waardoor water bespaard wordt en kostbare nutriënten worden behouden. Natrium is met de juiste membraantechnologie effectief en selectief te verwijderen.
Een steeds meer voorkomend fenomeen zijn wortelexudaten die productie en opbrengt van de teelt bij GTB-bedrijven belemmeren. Wortelexudaten zijn uitscheidingsproducten van plantwortels en zijn bedoeld om de groei van worstel-schimmels en/of concurrerende planten te hinderen. De wortelexudaten zijn giftig, maar kunnen pas bij hoge concentraties schade veroorzaken. Door drainwater te hergebruiken lopen de concentraties van wortelexudaten in het drainwater op, waardoor het risico op schade aan de plant toeneemt. Wortelexudaten kunnen verwijderd worden met adsorptietechnieken zoals een actief kool behandeling.
Lozingswater
De uitdagingen die bij lozingswater, ook wel spuiwater genoemd, komen kijken zijn sterk afhankelijk van de gehele watersamenstelling en de geldende wetgeving. Een voorbeeld van één van de uitdagingen in Nederland zijn gewasbeschermingsmiddelen. Deze mogen sinds 2018 niet meer geloosd worden. Gewasbeschermingsmiddelen zijn effectief te verwijderen via membraantechnologie of een combinatie van chemiedoseringen en een UV-installatie.
Een andere uitdaging is het verwijderen van hoofd- en spoorelementen die schade aanbrengen aan de biodiversiteit in de omgeving, wanneer deze geloosd worden. Voorbeelden hiervan zijn nitraat en fosfaat. Deze elementen zijn selectief te verwijderen uit lozingswater met de adsorptietechniek ionenwisseling. Voordeel van het selectief verwijderen van nitraat en fosfaat is dat deze elementen weer hergebruikt kunnen worden als meststof.
Samenvatting
Irrigatiewater is een belangrijk leidend onderwerp geworden binnen de glastuinbouw en een goede watermanagement is hedendaags van strategisch belang. Op een glastuinbouwbedrijf is er geen sprake van één soort water, maar een scala aan verschillende waterstromen. Deze waterstromen worden door een veelvoud aan factoren beïnvloed en hebben ieder hun eigen uitdagingen. Om deze waterstromen juist te managen is een beschikbaarheids-, hergebruik- en lozingsstrategie van essentieel belang. Al deze strategieën, waterstromen en uitdagingen zijn meegenomen in het watermanagementmodel van Van der Ende Group.
De beschikbaarheidsstrategie heeft betrekking op het beschikbaar maken van voldoende irrigatiewater uit de primaire en/of secundaire bronnen die aanwezig zijn op een GTB-bedrijf. Bronnen kunnen o.a. regenwater, leidingwater, bronwater of oppervlaktewater zijn. Iedere bron vraagt om een andere aanpak voor behandeling.
De hergebruikstrategie heeft betrekking tot het hergebruik van drainwater. Om drainwater te kunnen hergebruiken zijn verschillende aspecten van belang, zoals het hygiëne aspect, ophoping van natrium en verontreiniging door vaste stoffen of organische stoffen. Behandeling van drainwater is dan ook essentieel om verantwoord en duurzaam om te gaan met water.
Wanneer de kwaliteit van drainwater zodanig verminderd is dat hergebruik niet meer verantwoord is, moet er geloosd worden. Hier komt de lozingsstrategie bij kijken. De benodigde strategie voor de behandeling van lozingswater is afhankelijk van de lokaal geldende wetgeving. Wetgeving die behandeling verplicht stelt voor specifieke chemische stoffen of elementen, zoals gewasbeschermingsmiddelen of nitraat, komt wereldwijd steeds vaker voor.
Met dit artikel probeert Van der Ende Group een goed en compleet beeld te geven van alle aspecten die langskomen bij het managen van irrigatiewater bij GTB-bedrijven.
Voor meer informatie over dit onderwerp of producten die hierop aansluiten, kunt u contact opnemen met onze waterbehandelingspecialisten.