Meesterproef De Stikstofproblematiek

In het eindexamenjaar stellen de O&O leerlingen een meesterproef op. De opzet van de meesterproef lijkt op een reguliere project, alleen is de meesterproef gedetailleerder. Het meesterproef duurt twee periodes , van september tot eind maart. Bovendien heb je voor de meesterproef een expert nodig die je helpt naast de opdrachtgevers (die je zelf zoekt).

Opdrachtgevers Beide opdrachtgevers waren ons expert in dit meesterproef. Chris heeft ons meer geholpen met de scheikundige deel van het onderzoek en Tanya over de bouw.

UvA, Chris Slootweg Chris Slootweg is een van onze opdrachtgever. Meneer Slootweg is associate professor op het wetenschap faculteit op het Universiteit van Amsterdam. Hij is een associate professor die een onderzoeksgroep over moleculaire wetenschappen begeleid. In 2006 begin meneer Slootweg zijn carrière op het Vrije Universiteit. In 2014 werd hij gepromoveerd tot associate professor op de UVA, dus al acht jaar werkzaam op het UVA. Ook is meneer Slootweg medeoprichter en wetenschappelijke adviseur bij het bedrijf SusPhos BV, een bedrijf die kijkt hoe scheikunde op een slimme wijze de wereld een beter plek maakt. Het doel van meneer Slootweg is ook zijn kennis overdragen om maatschappelijke- en milieu-uitdagingen op te lossen

Arcadis, Tanya Sancisi Vellekoop Tanja Sancisi-Vellekoop een ander opdrachtgever van ons. Mevrouw Sancisi-Vellekoop werkt bij Arcadis onder de volgende beroepen:

- Director Client Development Rail Public Transport & (air)port authorities

- Director Mobility en Division Infrastructure

- Managementteam Infrastructure

- Bestuurslid railAlert.

Arcadis is een internationale organisatie die zich bezighoudt met de kwaliteit van leven rondom veerkracht, plaatsen en mobiliteit te verbeteren m.b.v. data en technologie. Duurzaamheid is het kernpunt van Arcadis. Samen met allerlei werknemers wereldwijd uit ruim 70 landen ontwikkelen zij oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen.

Opdracht

De stikstofproblematiek is een actueel probleem en veel mensen ervaren last door het probleem. Boeren die zich bedreigd voelen door de verschillende regels waaraan ze moeten houden. De bouwsector die nu vastloopt door de nieuwe wetten, wat dan ook zorgt voor een enorme woning te kort en onbetaalbare huizen. Wij hebben een kwantitatief onderzoek opgesteld over het stikstofprobleem, waarbij de focus op de bouw zal liggen. Momenteel hebben alle nieuwbouwprojecten vertraging opgelopen na de schrapping van de stikstofvrijstelling. Deze stikstofvrijstelling houdt in dat de bouwsector geen vergunning voor de uitstoot van stikstof nodig had. Momenteel kan een bouwproject alleen goedgekeurd worden als het zeker is dat de Natura 2000 gebieden, oftewel de beschermde natuurgebieden, geen schade oplopen door dit project.

De hoofdvraag van dit onderzoek luidt als volgt: “Op welke manier kan je tijdens het bouwen de stikstofuitstoot minimaliseren?’’. Om deze hoofdvraag te kunnen beantwoorden hebben wij gebruik gemaakt van deelvragen.

De deelvragen:

₋ “Wat houdt het stikstofprobleem in?”

₋ “Wat zijn de huidige politieke oplossingen voor de stikstof?”

₋ “Wat zijn de eigenschappen van de stikstofmoleculen op microniveau?”

₋ “Waar in de bouw komt stikstof vrij?”

Voor het onderzoek moesten wij rekening houden met een paar eisen, de eisen luiden als volgt:

- Het project moet het niveau hebben van een meesterproef op VWO-niveau.

- De oplossing die komt uit het project moet betaalbaar zijn en op grote schaal uitgevoerd kunnen worden.

- Er moet rekening worden gehouden met de andere sectoren die stikstof uitstoten.

- Het project mag niet te groot worden.

- De oplossing mag de opgestelde stikstofgrens niet overschrijden.

- De oplossing moet volledig in gebruik kunnen zijn in 2030.

- De oplossing moet bouwen weer mogelijk maken.

- De oplossing moet makkelijk te gebruiken zijn, zeker als de oplossing op het bouwterrein aanwezig moet zijn.

- Er moet rekening gehouden worden met eventuele veranderingen in de toekomst.

- De oplossing moet ervoor zorgen dat er indien nodig, wel gebouwt kan worden in de buurt van natuurgebieden.

- De oplossing mag niet wegnemen van de ruimte nodig voor het tekort aan huizen.

- De oplossing moet makkelijk op grotere schaal te gebruiken zijn (met geen tot minimale aanpassingen).

- De oplossing moet op microniveau werken.

Resultaten van ons onderzoek:

De belangrijkste resultaten van het onderzoek is dat meeste stikstofuitstoot veroorzaakt wordt door het vervoer in de bouw. Ook heeft de huidige maatregelen van de overheid ons inzicht en ideeën opgebracht. De overheid geeft financieel veel steun om de stikstofproblematiek te verminderen. Dus om de stikstofproblematiek te verminderen is de overheid hard bezig met allerlei oplossingen en moeten we rekening houden met het vervoeren voor de benodigde bouwmachines of -vrachten.

Door middel van ons onderzoek hebben wij als eindproduct een adviesrapport opgesteld met drie adviezen/alternatieven. De bouwsector heeft drie mogelijkheden om de stikstofuitstoot te reduceren.

1- Bouwvoertuigen met een katalysator: de katalysator in de motor zorgt voor omzetting van de schadelijke stoffen in niet schadelijke stoffen. Dus de uitlaatgassen zoals stikstofoxide (NOx) wordt met toevoeging van de katalysator omgezet in CO2 +N2. Een katalysator neutraliseert dus schadelijke stoffen uitgestoten door de motor.

2- Een aangepaste motor voor motorvoertuigen: er zijn twee mogelijkheden voor de motor. De eerste is een elektrische motor, zorgt voor minder geluidsoverlast en levert ook een oplossing voor de CO2 en stikstof uitstoot van de bouw. De tweede is de lucht dat vrijkomt uit de motor vervangen door een inert gas.

3- Het hergebruiken van stikstok: met dit alternatief verminder je de stikstofuitstoot. Dit kan op drie manieren.

a. Stikstof opnemend planten gebruiken, zoals peulen en linzen. Deze planten zijn eiwitrijke planten, ook wel vlinderbloemige, binden stikstof vanuit de lucht met bacterie (rhizobium-bacteriën) en geven ze af aan de plant.

b. Micro-algen: volgens onderzoek blijkt dat micro-algen stikstof opneemt en gebruikt voor andere processen in hun cellen. Een van de processen is weer omzetting naar andere anorganische stoffen, zoals nitraat of nitriet (Dandamudi et al., 2021).

c. Stikstof omzetten in brandstof: als we stikstof combineren met waterstof krijgen we ammoniak. De productie van ammoniak kan dan als brandstof gebruikt worden. De stikstof en waterstof kunnen respectievelijk uit de lucht en het water worden gehaald.

Ons advies

Om de uitstoot te verminderen, wordt er een drie-stappen-plan geadviseerd dat bestaat uit het voorkomen, omzetten en compenseren van uitstoot. Het is mogelijk om twee of meer alternatieven te combineren, zoals het gebruik van een hybride motor met katalysator. Afhankelijk van het beschikbare budget zijn sommige opties gemakkelijker te implementeren dan andere. Voor de optimale vermindering van stikstof(di)oxide-uitstoot wordt de opdrachtgever echter aangeraden om alle drie de alternatieven toe te passen.

Evaluatie

De samenwerking in dit groepje was super fijn! Iedereen stond klaar om elkaar te helpen wanneer het nodig is, dus we vulde elkaar aan. Wel vond ik het minder fijn dat we allemaal aanliepen tegen ons eigen deadlines dus we moesten de planning vooral aan het einde veranderen. Het is uiteindelijk goed gekomen, maar dit kan volgende keer zeker anders. De stikstofproblematiek was een interessant en leuk onderwerp die wij hadden gekozen als eind O&O project.