Marine bioremediation of port sediment

PhD

Active Nautical Depth (AND) is a promising method to fight against siltation in ports and harbours by mixing the sediment insitu, turning it into a navigable fluid mud.This is done by pumping the sediment using a low-power underwater pump to a hopper dredger, where it is exposed to the air before being pumped back to the sea and forms a fluid mud cloud for weeks before it has to be repeated. The implementation of AND allows a reduction of dredging need and thus has the potential, among other benefits, to decrease carbon emission associated with sedimenttransportation. Moreover, by changing the physicochemical properties of sediment, AND could also stimulate the biodegradation of harmful contaminants found in ports, such as the previously widely used antifouling compound called tributyltin (TBT).

SEMASO is sponsoring the PhD of Amelie Polrot at the Liverpool John Moores University.

2018-06-04 Polrot Amelie Poster

PhD ‘Marine bioremediation and carbon reduction using Active Nautical Depth’

The maintenance of marine ports and habours is a major global business estimated at around €6.415 bn1. However, advances in maritime transport and port operations have not been matched by innovation in sediment management. The industry continues to rely on conventional methods of repeated maintenance dredging and offshore disposal despite adverse consequences for carbon emissions, sediment circulation patterns and ineffective treatment of hazardous contaminated mud: sediments in harbour basins are often heavily contaminated from the TBTs previously used in anti-fouling paint and other toxic pollutants including heavy metals related to the movement of scrap metals.

Since november 2017 SEMASO is sponsoring a PhD student who will contribute to the development of a novel sustainable sediment management system. This is in collaboration with SEMASO, an SME pioneering the use of Active Nautical Depth (AND), a process whereby sediment is conditioned through aeration to create a navigable slurry. It is known from empirical field and experimental evidence, (e.g. Cruz et al 2014) that the process of aeration assists microbial communities to speed the degradation of harmful tributyltin (TBT) into less toxic compounds. However, the precise scientific mechanism is unknown and there has been little research into the effect on other contaminants. Therefore, the aim of this PhD is to assess the factors controlling the degradation of TBT in port and harbour sediment. The outcomes will help to create an innovative new bio-remediation service for the company, and reduce carbon emissions through less dredging need.

Sailing through mud

Sampling campagne Waddensea

A flush lake outside the dike seems to be an efficiënt option to end the constant blocking of the small port due to mud deposition.

This is shown by research by the Noorderzijlvest water board. The waterboard has already commissioned a follow-up study into the financial feasibility of a ‘flushing lake’, inside or outside the dike.

The water board, the province and the municipality of Eemsmond want to make a decision in the summer of 2018 about the mud problem in Noordpolderzijl. So far, almost every year, the navigation channel has to be deepened in order to keep the country’s smallest port accessible.

For the long term dredging is not a sustainable solution, says the water board on the basis of research conducted by Hysas and among others by SEMASO. Not only is it expensive, it also has to be repeated every once in a while and is therefore also harmful to nature and the environment.

Mud sampling

Mud sampling

Consolidation of dredged cohesive sediments

Students from the Hanze University started their thesis this fall at Wiertsema & Partners (Semaso) in the Netherlands. In their investigation the consolidation process of dredged cohesive sediments will be investigated by performing several different laboratory tests (for expample consolidation columns). These tests are currently being performed on cohesive sediment from the ports of Noordpolderzijl and Delfzijl (NL).

‘Spoelmeer’ helpt in Noordpolderzijl

Artikel in het Dagblad van het Noorden van 2 oktober 2017

Een buitendijks ‘spoelmeer’ lijkt de efficiëntste optie om een eind te maken aan het voortdurende dichtslibben van het haventje van Noordpolderzijl en de vaargeul daar naartoe.

Dat blijkt uit onderzoek door het waterschap Noorderzijlvest. Het bestuur van het schap heeft inmiddels opdracht gegeven tot een vervolgstudie naar de financiële haalbaarheid van een ‘spoelzee’, binnen danwel buiten de zeedijk.

Het waterschap, de provincie en de gemeente Eemsmond willen volgend jaar zomer de knoop doorhakken over het hardnekkige slibprobleem in Noordpolderzijl. Tot dusver moet vrijwel ieder jaar opnieuw de vaargeul worden uitgediept om ‘s lands kleinste zeehaventje bereikbaar te houden.

Voor de lange termijn is baggeren echter geen houdbare oplossing, stelt het waterschap op basis van onderzoek door adviesbureaus Arcadis en Hysas (samenwerking tussen Waterproof BV, Leo van Rijn Sediment en SEMASO). Het is niet alleen peperduur, maar moet ook om de haverklap worden herhaald en is mede daardoor schadelijk voor natuur en milieu.

Een ‘spoelmeer’ is volgens de onderzoekers daarom uiteindelijk duurzamer en kosteneffectiever. Al vergt dat forse investeringen. Werden de kosten eerder nog geschat op een miljoen euro, inmiddels becijfert Arcadis het op minimaal 5,1 miljoen voor de goedkoopste, buitendijkse variant. De binnendijkse variant kost 16,5 miljoen.

Het idee van een spoelmeer of -zee wordt in Duitsland al met succes toegepast. Het gaat om een circa 15 hectare groot bassin dat vol loopt bij vloed. Bij eb stroomt het weer leeg via de haven en de vaargeul. Het water spoelt alle aangeslibde zand mee richting wad. Vroeger deed de spuisluis dat, maar die werd in 1981 buiten gebruik gesteld na de opening van het nieuwe gemaal bij Noordpolderzijl.

Waterschap, provincie en gemeente steken de komende maanden elk nog eens 30 mille in verder onderzoek. Dat moet onder meer antwoord geven op de vraag hoe zo’n spoelmeer zich verdraagt met de strenge natuurwetgeving voor het wad.

Ook moet helder worden of bij overheden, subsidiefondsen en particuliere partijen genoeg geld bij elkaar valt te brengen voor een spoelzee, in de buiten- danwel binnendijkse variant. Die laatste is fors duurder omdat daarvoor een nieuwe doorgang door de zeedijk moet worden gemaakt. Dat is technisch complex en dus kostbaar.

Een buitendijks ‘spoelmeer’ lijkt de efficiëntste optie om een eind te maken aan het voortdurende dichtslibben van het haventje van Noordpolderzijl en de vaargeul daar naartoe.

Dat blijkt uit onderzoek door het waterschap Noorderzijlvest. Het bestuur van het schap heeft inmiddels opdracht gegeven tot een vervolgstudie naar de financiële haalbaarheid van een ‘spoelzee’, binnen danwel buiten de zeedijk.

Het waterschap, de provincie en de gemeente Eemsmond willen volgend jaar zomer de knoop doorhakken over het hardnekkige slibprobleem in Noordpolderzijl. Tot dusver moet vrijwel ieder jaar opnieuw de vaargeul worden uitgediept om ‘s lands kleinste zeehaventje bereikbaar te houden.

Voor de lange termijn is baggeren echter geen houdbare oplossing, stelt het waterschap op basis van onderzoek door adviesbureaus Arcadis en Hysas (samenwerking tussen Waterproof BV, Leo van Rijn Sediment en SEMASO). Het is niet alleen peperduur, maar moet ook om de haverklap worden herhaald en is mede daardoor schadelijk voor natuur en milieu.

Een ‘spoelmeer’ is volgens de onderzoekers daarom uiteindelijk duurzamer en kosteneffectiever. Al vergt dat forse investeringen. Werden de kosten eerder nog geschat op een miljoen euro, inmiddels becijfert Arcadis het op minimaal 5,1 miljoen voor de goedkoopste, buitendijkse variant. De binnendijkse variant kost 16,5 miljoen.

Het idee van een spoelmeer of -zee wordt in Duitsland al met succes toegepast. Het gaat om een circa 15 hectare groot bassin dat vol loopt bij vloed. Bij eb stroomt het weer leeg via de haven en de vaargeul. Het water spoelt alle aangeslibde zand mee richting wad. Vroeger deed de spuisluis dat, maar die werd in 1981 buiten gebruik gesteld na de opening van het nieuwe gemaal bij Noordpolderzijl.

Waterschap, provincie en gemeente steken de komende maanden elk nog eens 30 mille in verder onderzoek. Dat moet onder meer antwoord geven op de vraag hoe zo’n spoelmeer zich verdraagt met de strenge natuurwetgeving voor het wad.

Ook moet helder worden of bij overheden, subsidiefondsen en particuliere partijen genoeg geld bij elkaar valt te brengen voor een spoelzee, in de buiten- danwel binnendijkse variant. Die laatste is fors duurder omdat daarvoor een nieuwe doorgang door de zeedijk moet worden gemaakt. Dat is technisch complex en dus kostbaar.

1 2 3 … 6