Kan een bioreactor nitraatconcentraties bufferen?

Hoge nitraatconcentraties aan een rood MAP-meetpunt kunnen niet altijd rechtstreeks gelinkt worden aan de actuele bemestingspraktijken op de percelen rondom het meetpunt. Kan de aanleg van een bioreactor in dit geval een oplossing bieden?

Het MAP-meetpunt aan de Bollisenbeek in Peer kleurt reeds jaren rood. De hoge NO3¯-concentraties (nitraat) aan dit MAP-meetpunt kunnen op dit moment echter nog nauwelijks gelinkt worden aan de actuele bemestingspraktijken op de percelen rondom. Mogelijk komt vlak voor het meetpunt NO3¯-rijk grondwater aan het oppervlak in een perceelsgracht. In deze gracht werd in juni 2018 een ‘bioreactor’ aangelegd, met als doel de NO3¯-concentraties te verminderen.

Rood MAP-meetpunt

Aan het MAP-meetpunt aan de Bollisenbeek in Peer (Foto 1) meet de VMM reeds jaren NO3¯-concentraties die de norm van 50 mg NO3¯/ℓ overschrijden. Met CVBB-Limburg zijn we op zoek gegaan naar de oorzaak van deze overschrijdingen, door stroomopwaarts van het MAP-meetpunt NO3¯-concentraties te monitoren. Deze metingen wijzen uit dat de hoge NO3¯-concentraties aan het meetpunt veroorzaakt worden door NO3¯-rijk water dat afkomstig is uit een perceelsgracht, die net stroomopwaarts van het meetpunt in de Bollisenbeek uitmondt. CVBB-Limburg begeleidt reeds jaren landbouwers rondom het MAP-meetpunt op het vlak van duurzame bemesting, en de huidige bemestingspraktijken kunnen op dit moment nog moeilijk gelinkt worden aan de hoge gemeten NO3¯-concentraties in het oppervlaktewater. De ‘Fricx’-kaart uit 1712 geeft echter aan dat de perceelsgracht grenst aan een historisch nat gebied. Vermoedelijk voert de perceelsgracht dan ook nitraatrijk grondwater, afkomstig uit dit kwelgebied, af naar de Bollisenbeek.

Foto 1. MAP-meetpunt aan de Bollisenbeek in Peer

Bioreactor?

Vermits duurzame bemestingspraktijken rondom de percelen niet verder kunnen bijdragen aan een daling van de NO3¯-concentratie aan het MAP-meetpunt, zijn we op zoek gegaan naar een zogenaamde ‘end-of-pipe’-oplossing: een bioreactor. Dit is een koolstofrijke biomassastroom, zoals houtsnippers, die wordt aangebracht in de perceelsgracht en waarin microbiële omzetting gebeurt van NO3¯ naar N2 via denitrificatie. De houtsnippers creëren echter anaerobe omstandigheden, hetgeen nefast is voor de waterkwaliteit in een officiële waterloop. Het kan echter wel in een perceelsgracht, en is ook nodig voor de microbiële omzetting van nitraat naar N2.

De bioreactor had een onmiddellijk positief effect op de officiële metingen aan het MAP-meetpunt.

Met een bioreactor werden reeds heel wat positieve ervaringen opgedaan in het buitenland, zo onder meer ook in de VS. We legden contact met specialiste prof. Christianson van de universiteit van Illinois. Zij bezocht het perceel en werkte een specifiek concept uit voor de situatie. Dit resulteerde in juni 2018 in de aanleg van een bioreactor met eikenhoutsnippers van 65 m lang; 1,5 m breed en 1 m diep (Figuur 1, Foto 2 en 3).

Figuur 1. – Conceptueel schema van een bioreactor: de bodem van de gracht wordt afgegraven tot 0,5 m diepte, een 1 m dikke laag houtsnippers wordt aangebracht en het geheel wordt afgewerkt met stenen om de houtsnippers op hun plaats te houden

Eerste resultaten positief

Zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts van de bioreactor worden de NO3¯- concentraties sinds juni 2018 gemonitord. De eerste resultaten zijn veelbelovend. De bioreactor had een onmiddellijk positief effect op de officiële metingen aan het MAP-meetpunt. De concentraties van het water dat de bioreactor instroomt liggen hoger dan 100 mg NO3¯/ℓ, terwijl net stroomafwaarts van de bioreactor de concentraties sinds de aanleg van de bioreactor op 13 juni 2018 minder dan 5 mg NO3¯/ℓ bedragen. Sinds december 2018 worden er net stroomafwaarts van de bioreactor concentraties rond 50 mg NO3¯/ℓ gemeten, hetgeen er mogelijk op wijst dat de microbiele activiteit en dus ook de omzetting van nitraat naar N2 minder is tijdens de koudere wintermaanden. De norm van 50 mg NO3¯/ℓ aan het MAP-meetpunt werd sinds de aanleg van de bioreactor echter niet meer overschreden.

Foto 2. – Aanleg van de bioreactor (juni 2018)

Foto 3. – De bioreactor in december 2018

De mate van nitraatreductie is afhankelijk van verschillende factoren: het volume van de houtsnippers, de houtsoort, het debiet van het water (bij een laag debiet is er een langere retentietijd en zal er meer nitraat worden omgezet) … Verder rijst ook de vraag wat de levensduur van de houtsnippers zal zijn. Het is dus belangrijk om de bioreactor blijvend op te volgen, om een volledige kosten-batenanalyse te kunnen opmaken.

Deze resultaten werden bekomen in het kader van het Leader-project ‘Aanpak van nitraatproblematiek’. Projectpartners zijn pcfruit vzw, PVL Bocholt, PIBOcampus vzw en Proefstation voor de groenteteelt.

Victoria Nelissen, Kim Koopmans en Kris Dhaese (pcfruit vzw)