Uittreding van elementen uit green liquor dregs van 16 Zweedse pulp- en papierfabrieken tussen 2017 en 2019

Van twee afvalproblemen naar één oplossing

In Zweden en de rest van de wereld lekken duizenden oude mijnen ongemerkt zuur, metaalrijk water in nabijgelegen beken en bodems. Het schoonmaken van die verspreide locaties is kostbaar en complex, zeker wanneer het om historische locaties gaat waar het landschap niet mag worden aangepast. Tegelijk produceren pulp- en papierfabrieken grote hoeveelheden green liquor dregs, een krijtachtig residu dat meestal op stortplaatsen belandt. Deze studie onderzoekt of dat industrieel bijproduct veilig hergebruikt kan worden om zure mijnwaterafvoer te neutraliseren, en zo afval om te zetten in een hulpmiddel voor milieureparatie.

Wat dit onwaarschijnlijke materiaal is

Green liquor dregs ontstaan wanneer pulpfabrieken hun kookchemicaliën terugwinnen. Houtspaanders worden gekookt in sterke alkalische oplossingen om vezels te scheiden, en de gebruikte vloeistof wordt vervolgens verbrand en verwerkt om de chemicaliën te recyclen. Daarbij vormt zich een slibachtig residu dat resterende kalk, natriumverbindingen en sporen van metalen bevat. Het is sterk alkalisch, kan zuur bufferen en heeft de neiging aan andere deeltjes te kleven wanneer het wordt gemengd. Omdat vrijwel al het materiaal momenteel wordt gestort, zou het vinden van een veilige hergebruiksmethode zowel de stortkosten kunnen verlagen als de ecologische voetafdruk van de pulp- en papierindustrie kunnen verminderen.

Hoe de onderzoekers het testten

Om te zien hoe dit materiaal zich in de praktijk gedraagt, verzamelden de auteurs 71 monsters green liquor dregs van 16 Zweedse fabrieken over een periode van twee jaar. In plaats van slechts één of twee monsters te bestuderen, wilden ze bewust een breed spectrum aan fabrieken, seizoenen en verwerkingscondities vastleggen. In het laboratorium schudden ze het natte materiaal twee keer met puur water, wat ruwweg verschillende regenwasbeurten simuleert. Daarna bepaalden ze hoeveel van een lange lijst elementen in het water terechtkwam, inclusief veel voorkomende componenten zoals natrium en calcium en potentieel schadelijke spoorelementen zoals lood, cadmium, chroom en zink. Computermodellen werden gebruikt om af te leiden welke vaste mineralen in de dregs bepaalden wat er oploste in het water.

Wat uitlogt en wat op zijn plaats blijft

De tests toonden een gespleten karakter. Zoute componenten zoals natrium, kalium en rubidium spoelden gemakkelijk weg, waarbij meer dan twee derde van hun totale gehalte onder de testomstandigheden in het water terechtkwam. Deze kwamen voornamelijk uit eenvoudige, hoogoplosbare zouten die overblijven van de pulpchemicaliën en zijn verantwoordelijk voor de sterke alkaliteit in de eerste spoeling van water. Daartegenover stonden calcium, magnesium, ijzer en veel zorgelijke metalen—zoals zink, lood, nikkel en koper—die nauwelijks bewoog. Hun concentraties in het water waren laag, vaak ruim onder 1 procent van de totale hoeveelheden in het vaste materiaal. De modellering wees op mineralen zoals calciet (een veelvoorkomende vorm van kalksteen), verschillende metaalhydroxiden en oxiden als de belangrijkste "sloten" die deze elementen op hun plaats houden en hun trage vrijgave beheersen.

Veiligheid met betrekking tot vervuilende metalen

Aangezien green liquor dregs aanzienlijke hoeveelheden spoormetalen kunnen bevatten, moeten toezichthouders weten of het gebruik ervan op mijnlocaties de waterkwaliteit kan verslechteren. De studie vergeleek de uitgelogde hoeveelheden met Zweedse wettelijke drempels voor materialen die in stortplaatsen worden geplaatst. Voor bijna alle monsters bleef het water dat van de dregs afliep onder die limieten voor sleutel elementen zoals arseen, barium, cadmium, lood en zink; slechts een paar afwijkende monsters overschreden limieten voor chroom, koper, molybdeen of nikkel. Belangrijk is dat deze laboratoriumtests bewuste pessimistische aannames hanteerden: ze gebruikten puur water en ruime contacttijden om uitloging te stimuleren. In echte mijnomstandigheden, waar de dregs worden gemengd met zure afvalstoffen en waarin condities in de loop van de tijd veranderen, verwachten de auteurs dat de vrijgavesnelheden voor de meeste metalen nog lager zullen zijn.

Waarom dit belangrijk is voor oude mijnen

Wanneer sterk alkalische dregs in contact komen met zuur mijnafval, kunnen ze het zuur neutraliseren, de afbraak van mineralen vertragen en bevorderen dat metalen aan vaste stoffen hechten in plaats van in oplossing te blijven. Deze studie laat zien dat green liquor dregs gemiddeld slechts bescheiden hoeveelheden problematische metalen vrijgeven, terwijl ze zowel een snelle pH-boost geven door oplosbare zouten als een langdurig bufferend effect leveren via langzaam oplosbare carbonaatmineralen. Die combinatie suggereert dat ze veilig geïnjecteerd of samen gestort zouden kunnen worden met sulfiderijk mijnafval om de impact van zure afvoer te verminderen. Als vervolgveldproeven deze bevindingen bevestigen, zouden landen met zowel pulpfabrieken als verlaten mijnen twee milieubelastingen tegelijk kunnen aanpakken—de stortbehoefte voor fabrieksafval verminderen en tegelijkertijd de waterkwaliteit rond historische mijnlocaties verbeteren.

Bronvermelding: Stahre, N., Sartz, L. & Bäckström, M. Element leaching from green liquor dregs from 16 Swedish pulp and paper mills between 2017 and 2019. Sci Rep 16, 14683 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51421-1

Trefwoorden: green liquor dregs, zure mijnwaterafvoer, sanering van mijnafval, hergebruik van industrieel bijproduct, uitloging van metalen