In de ban van de ring

Het lijkt wel een piratenverhaal: je weet ergens een schat verborgen van grote waarde. Die waarde neemt alleen maar toe. In Hollywood is dat goed voor een mooie film. In de wetenschap doe je iets anders: je probeert schatkaarten te verkopen.

tekst: René Rector

Echt ‘piratesk’ is de bescheiden expeditie voor de kust van Zandvoort, op een koude decemberdag, niet. Medewerkers van de Instrumentele Dienst van de Faculteit der Aard en Levenswetenschappen zijn samen met hydroloog Koos Groen druk in de weer een vlot met een diameter van vijftig meter uit te pakken, om daarmee metingen te verrichten. ‘Vlot’ is sterk uitgedrukt. Een stelsel van dertien opblaasbare ringen en een bundel elektronica moeten uitwijzen of in de zeebodem zout dan wel zoet water zit.

Het waren toevallige olieboringen voor de kust van Suriname, die Groen een paar jaar geleden de wenkbrauwen deden optrekken. Groen was helemaal niet op zoek naar olie. Hij heeft als hydroloog iets met grondwater. Aangezien de olieboringen bij Suriname in zee plaatsvonden, viel hem één saillant detail op: honderd meter onder de zoute zee was het grondwater bijna zoet. Hoe kan dat? “Het meest waarschijnlijke is, dat in de laatste ijstijd, toen de zeespiegel veel lager lag, het grondwater zoet was in de grond die nu de zeebodem is. Voordat de zeespiegel begon met stijgen, is die grond afgedekt met een laag klei, zodat het zandpakket eronder niet of maar heel langzaam verzilt”, zegt Groen. De situatie voor de Surinaamse kust is ook helemaal niet bijzonder: er zijn talloze plekken waar onderzees grondwater hoogstwaarschijnlijk zoet tot licht brak is, tot zelfs honderd kilometer uit de kust.

Met deze kennis maak je misschien goede sier op een verjaardagsfeestje, maar wat hebben we eraan? Zolang het water in de grond zit, niet al te veel. Maar schoon zoet water is schaars. Nu al hebben 1,4 miljard mensen in dertig landen een tekort aan schoon water. Dat is eenvijfde deel van de wereldbevolking. Naar verwachting is dat aantal in 2025 opgelopen tot 2,3 miljard, bijna eenderde deel van de wereldbevolking. Als er tenminste niets gebeurt. We gebruiken namelijk steeds meer water. De World Health Organisation schat dat een mens voor huishoudelijk gebruik minimaal 30 liter per dag nodig heeft. De hoeveelheid neemt sterk toe met het welvaartspeil van een land. In Nederland loopt het verbruik op tot 135 liter per dag. En dan is het verbruik in de landbouw (naar schatting zo’n 80 procent van het totaal), industrie en energieproducenten nog niet eens meegenomen. Voeg daarbij de wetenschap dat 70 procent van de wereldbevolking minder dan 100 kilometer van de kust woont, dus relatief dichtbij onderzees grondwater, en de miljarden liters onderzees grondwater worden ineens een waardevolle schat.

Groens oplossing is eenvoudig: in plaats van dure ontziltingsinstallaties voor zeewater sla je voor de kust een put en pomp je het water, meer dan tienduizend jaar oud, op. Uiteraard is ook de onderzeese voorraad ooit een keer op, maar Groen schat dat de hoeveelheid dermate groot is, dat het loont en zinvol is om die voorraad aan te boren. “Je stuit alleen op een praktisch probleem: hoe weet je nu precies waar onderzees grondwater zoet of zout is? In Suriname boorden we naar olie en kwam ik er toevallig achter dat het grondwater zoet was. Maar je kunt niet even een proefboring voor ieder willekeurig stuk kust doen. Dat is veel te duur.”

De oplossing denkt Groen gevonden te hebben in een techniek die geologen op het land al jaren toepassen: TDEM. Dat staat voor time-domain electromagnetic method. Het principe ervan is dat niet alle aardlagen dezelfde elektrische weerstand hebben. Geologen sturen daarom een krachtige elektromagnetische golf de aardbodem in. Aardlagen kaatsen als reactie daarop, afhankelijk van hun weerstand, weer een signaal terug. Door de verschillen in reactie is rots van zand, of zand van klei te onderscheiden. Geologen komen dan veel aan de weet over de gesteldheid van de bodem. “Grondwater bepaalt sterk wat voor weerstand een aardlaag heeft, en zout grondwater laat in de meetresultaten daardoor iets anders zien dan zoet grondwater. Daardoor is deze techniek ook geschikt om het zoutgehalte van grondwater te meten.”

Hydrologie

Vanaf het zeeoppervlak is deze elektromagnetische methode nog niet eerder toegepast. Geologen stonden er, om twee redenen, niet voor in de rij. Allereerst durfde niemand, ook Groen niet, te voorspellen of de methode zou werken. Het had best gekund dat het zeewater de meting te veel verstoorde. Vervolgens heeft TDEM een praktisch nadeel: de ring die de elektromagnetische golf de aarde of de zeebodem in moet sturen, heeft een diameter van vijftig meter. Op het land is dat geen groot probleem, maar op water is dat wel anders. Met zulke moeilijkheden moet je een goede reden hebben om je aan zo’n experiment te wagen. En die reden had Groen. De Instrumentele Dienst dacht een transporteerbaar, relatief goedkoop stelsel uit van opblaasbare luchtbanden die als ruggengraat moet dienen voor de ring.

©René Rector
Koos Groen speurt op de Noordzee naar onderzees grondwater

Begin november ging het gevaarte ten doop op de Gooise randmeren. “Het is daar rustiger dan op zee”, verklaart Groen. De anderhalve meter water vormde voor de ring geen probleem. Na het verhelpen van de kinderziektes was half december de Zandvoortse kust aan de beurt voor de ultieme test. Ondanks slecht weer, onwillige opblaasringen en een slecht bestuurbare boot, lukte de meting. De voorlopige resultaten laten zien dat er inderdaad op circa 23 meter diepte een bijna zoete laag met een dikte van 10 tot 20 meter dikte wordt waargenomen. Deze laag loopt door tot in elk geval 2,5 kilometer uit de kust De meetmethode kan dus inzicht geven in de condities waaronder onderzees grondwater zoet is. Voor Groen is belangrijker dat het niet blijft bij leuke kennis, maar dat er met die kennis ook iets gedaan wordt. Groen is directeur van het aan de VU verbonden Acacia-instituut. Het instituut heeft als doelstelling commerciële toepassingen te vinden voor wetenschappelijke kennis. Acacia is bijvoorbeeld betrokken bij een Unesco-project waarin mensen in ontwikkelingslanden waar water schaars is les krijgen in de hydrologie. Ook adviseert het instituut overheden van eilanden, zoals Bonaire, waar drinkwater een probleem is.

Inmiddels is het instituut ook, net als de VU, aandeelhouder van Sea Spring Water. Dit is een commercieel bedrijf dat het concept van onderzees grondwater wil gaan verkopen. “Er komt veel bij kijken”, vertelt oprichter Rogier van Opstal, met zijn voeten in het Zandvoortse strandzand. “De meetmethode is voor Sea Spring Water erg interessant, omdat we dan weer een stap verder zijn. Het is een gereedschap, dat we straks willen aanbieden.” Het lijkt Van Opstal namelijk weinig zinnig om straks eilandoverheden te interesseren voor een drinkwatervoorziening, waarvan de opsporingsmethode alleen al onbetaalbaar is. Nu blijkt dat je met een bootje op zee de waterhuishouding van de zeebodem goed kunt meten, valt dat bezwaar weg.

Ontzilten

Sea Spring Water houdt zich verder bezig met het ontwikkelen van andere dienstverleningspakketten. Of onderzees grondwater een geschikte drinkwatervoorziening kan zijn, hangt volgens Van Opstal af van tal van factoren. “Het zoete water verzilt soms langzaam. Het oppompen van licht brak water kan dan een goed alternatief voor het ontzilten van zeewater zijn, maar omdat je toch ook dit brakke water moet ontzilten (alleen een stuk minder dan zeewater, want het is minder zout), wegen de baten wellicht niet tegen de kosten op. Ook de plaats van een eventuele boorput is van belang. Een platform met een pijpleiding één kilometer uit de kust kost al miljoenen. Om over tien kilometer maar helemaal niet te spreken. Daarentegen is de exploitatie weer veel goedkoper dan het ontzilten van zeewater”, aldus Van Opstal. Hij verwacht over twee jaar winstgevend te kunnen draaien met Sea Spring Water.

Of zoet water onder de zoute zee ooit een vervanger van Spa blauw zal worden, is niet met zekerheid te zeggen. Wel zeker lijkt, dat de beschikbaarheid van schoon drinkwater de komende decennia een steeds groter probleem zal worden, zo bleek twee jaar terug tijdens het internationale waterjaar. Groen: “Wetenschappers kunnen ook een bijdrage leveren. Er zijn zoveel onderwerpen waarop je kunt studeren, maar ik vind dat als je wetenschappelijk onderzoek doet, je net zo goed kunt proberen om een onderwerp aan te pakken waar mensen iets aan hebben. Het hoeft elkaar niet te bijten, ook al hoor ik dat nog wel eens zeggen binnen de wetenschap.”

Patenten

Sea Spring Water wordt ondersteund door Acacia en het Centrum voor Innovatie en Maatschappelijk Verantwoord Ondernemen (CIMO). Dit centrum is een gezamenlijk initiatief van de VU en Hogeschool Windesheim. Het richt zich op onderwijs, onderzoek en ondernemerschap gebaseerd op innovatie en drie P’s: People, Planet en Profit. Door kennis over innovatie en maatschappelijk verantwoord ondernemen toepasbaar te maken, wil CIMO een bijdrage leveren aan een duurzame samenleving. Het centrum richt zich op het inspireren van studenten door het aanbieden van onderwijs op het gebied van maatschappelijk verantwoord ondernemen. Daarnaast begeleidt CIMO startende ondernemers binnen de VU, zolang hun werkzaamheden voortkomen uit kennis die vergaard is aan de VU. Met hulp van CIMO kunnen starters hun idee omzetten in een bedrijf. Dit gebeurt door interessante plannen te inventariseren en vervolgens de starter te motiveren om zelf initiatief te ontplooien. Verder staat CIMO de starter bij met onder andere advies over patenten, ondernemingsplan, juridische zaken en financiering.

Koos Groen publiceerde zijn bevindingen in 2013 in Nature. Dit verhaal verscheen in 2006 in Gewoon Bijzonder, magazine van:

Vrije Universiteit Amsterdam