Kan een tijdelijke, biologisch afbreekbare drempel (“gel barrier”) havenslib dusdanig sturen dat het kosten en emissies voor het baggeronderhoud kan besparen?   

De Haven van Rotterdam staat goed bekend vanwege haar grote vaardiepte. Voor de scheepvaart is het belangrijk die diepte te behouden en dat vergt nogal wat baggerwerk. En baggeren gaat gepaard met veel kosten, de nodige uitstoot en hinder voor de scheepvaart. Daarom zijn we continu op zoek naar innovaties om de baggerinspanning te verminderen. Kan er op de bodem van de vaarwegen zélf ook iets gedaan worden tegen havensedimentatie?

Research 

Dit haalbaarheidsonderzoek kijkt of het zinvol is om afbreekbare drempels – gemaakt van havenslib en biologisch “bindmiddel” (flocculant) – op te werpen op de bodem van havenbekkens. Met zo’n ‘gel barrier’ kan men het slib deels buiten de deur houden en beter sturen waar nieuw slib zich afzet. Het idee hierachter is om kosten en emissies te reduceren door sedimentatie van minder goed bereikbare havenbekkens en de vaarafstanden voor baggerschepen te beperken  

De klei- of sponsachtige substantie waarvan de gel barriers worden gemaakt, moet voldoen aan een aantal voorwaarden om het plan te laten werken. Op die voorwaarden richt zich dit onderzoek, namelijk: 

Is het mengsel van slib en flocculant voldoende stabiel: het moet niet te snel oplossen in het water. Maar op termijn moet de substantie juist wél weer vanzelf verdwijnen. Hoe zorgen we dat de obstakels precies lang genoeg aanwezig blijven om hun vormende werk aan de bodem te doen? 

En de tweede onderzoeksvraag betreft de locatie: waar kunnen we deze drempels dan het beste plaatsen? Wat zijn de invloeden van de stroomsnelheid en de scheepvaart op de werkzaamheid en levensduur van de gel barrier?  

Voor dit onderzoek zijn in proefsopstellingen bij Deltares en de TU Delft verschillende mengsels van de gel blootgesteld aan verschillende stroomsnelheden. Daarnaast zijn computermodellen gebruikt om de effectiviteit van de barriers in te schatten. Gebleken is, dat meer landinwaarts gelegen havenbekkens geschikter zijn voor  toepassing van gel barriers, omdat het water daar minder snel en krachtig stroomt. De drempels blijven dan beter op hun positie en langer effectief. Het onderzoek laat zien dat barriers van 3 meter hoog op gunstige locaties de sedimentatie van havenbekkens tot ca. 17% kunnen reduceren.  

Challenges 

Het onderzoek heeft nog geen uitsluitsel gegeven over de “business case” voor gel barriers. Wegen de kosten voor de vervaardiging van deze barriers op tegen de potentiële reductie in kosten en emissies? Hiervoor is extra inzicht nodig in economische locaties voor toepassing van gel barriers en de effecten ervan op de vaarafstanden voor baggerschepen. 

Afhankelijk van hoe de business case uitvalt, kan vervolgonderzoek zich richten op het terugdringen van de productiekosten van gel barriers, het analyseren en verbeteren van de stabiliteit onder verschillende faalmechanismen en het verlengen van de levensduur. Als dit leidt tot een positieve business case, kunnen de gel barriers worden geoptimaliseerd en opgeschaald.  

Opportunities 

Als we met deze gel barriers werkelijk sturing kunnen uitoefenen op de afzetting en verplaatsingen van slib op de bodem van waterwegen, dan kan het wellicht ook een oplossing zijn voor het sturen van sediment naar kribvakken in rivieren.  

Ook zouden gel barrières een mogelijke oplossing kunnen zijn om vervuild slib (bijvoorbeeld met zware metalen) te isoleren en vast te houden in het bekken waar het voorkomt, zodat het niet verder kan verspreiden.  

Impact 

Als de aanpak met gel barrières goed blijkt te werken, dan kunnen we havens op diepte houden met minder kosten en minder emissies door de vaarafstanden en -frequentie voor baggerschepen te verminderen.

Partners 

TU Delft, Deltares, Havenbedrijf Rotterdam, Royal HaskoningDHV, Rijkswaterstaat en SmartPort. 

Looptijd

2021-2022

Dit project is onderdeel van de roadmap Futureproof Port Infrastructure. Voor meer informatie over dit project of deze roadmap, neem contact met ons op.