Alle seinen staan op groen voor ThermusP. Het product, gerecyclede witte fosfor, is gewild, de bijproducten zijn ook te vermarkten en het proces heeft een sterk negatieve CO₂-voetafdruk. Tekeningen en prototypes voor de pilotinstallatie liggen al klaar, en ontwikkelaar Frans Horstink wordt al benaderd door mogelijke investeerders.

Spannende tijden dus voor de startup die begon op Horstinks eigen oprit - “met witte fosfor moet je voorzichtig zijn”. De chemisch technoloog komt uit een ondernemersfamilie en werkte in de procestechniek bij bedrijven als AKZO en KEMA. Na de eeuwwisseling koos hij voor een zzp-bestaan. “Dat past meer bij mij: je eigen tijd indelen, je telkens kritisch opstellen en meer voor jezelf opbouwen.” Een van zijn ‘vaste’ opdrachtgevers was afvalverwerkingsbedrijf GMB BioEnergie in Zutphen, dat ook zuiveringsslib van rioolwaterzuiveringen composteert.

Voor GMB inventariseerde Horstink zo’n tien jaar geleden technieken om het kostbare fosfor terug te winnen uit zuiveringsslib. De EU ziet fosfor als een kritieke grondstof en wil de productie meer in eigen hand nemen. En rioolwater is een rijke, duurzame bron: vooral onze urine bevat veel van het element. De EU Urban Waste Water Treatment Directive (2024) sorteert al voor op verplichte terugwinning van fosfor uit ons afvalwater.

Fosfor recyclen kan beter?

“Ik vroeg me bij het schrijven van het overzicht van technieken af: hoe zou ik dat nou zelf aanpakken? Het is moeilijk om de eurekafase precies te reconstrueren, maar ik dacht meteen: je moet het element terugwinnen als witte fosfor. Dat is een gewild, hoogwaardig product. Ook kende ik thermietlassen, dat is een lastechniek voor spoorrails in afgelegen gebieden waarbij aluminium werkt als reductor voor ijzeroxide. In principe moet je er dus ook fosfaten mee kunnen reduceren tot witte, elementaire fosfor, dacht ik. Dat is gewoon havo-chemie. Dat idee heb ik uitgewerkt tot het Spodofosproces. En gepatenteerd.”

En je begon op je eigen oprit?

“Eigenlijk vooral uit nieuwsgierigheid: werkt het inderdaad? Terugkijkend was die eerste poging natuurlijk erg onhandig, met verkeerde verhoudingen, maar ik maakte wel fosfor. Vanaf toen verzamelde ik steeds meer kennis en deed experimenten op  borrelglasniveau, naast mijn dagelijkse werk. Later kon ik bij GMB gebruik maken van het innovatielab en werd de schaal serieuzer.

Die eerste fase duurde tot mijn vrouw in 2019 zei: nu moet je er óf echt voor gaan óf ermee stoppen. Dat laatste kon ik niet. Hoe meer ik ermee bezig was, hoe meer de puzzelstukjes in elkaar vielen en hoe meer ik de potentie zag. Een snelle, ruwe rekensom leert dat je uit een ton slibas meer dan driehonderd euro aan witte fosfor kunt produceren en met de as krijg je ook nog een kleine honderd euro mee. En voor vierhonderd euro per ton kun je echt een aardig proces draaien. Toen ben ik ThermusP gestart en er fulltime mee aan de slag gegaan.”

Jouw idee kreeg steun van STOWA, het kenniscentrum van de waterschappen, hoe verliep dat?

“Ik ben op een dag op een STOWA-programmamanager afgestapt. Ik mocht een pitch geven en dat resulteerde in budget voor een ‘papieren’ haalbaarheidsstudie. Een aantal onafhankelijke experts beoordeelden het concept. Dat pakte positief uit, waarna er een echte praktijktoets volgde met industriële partners: slibverwerkers SNB en GMB Bioenergie en chemieconcern LANXESS, een grote afnemer van witte fosfor. Ik kon het proces grondig testen, de producten isoleren, analyseren en laten testen op bruikbaarheid. Recent is ook een onafhankelijke expertbeoordeling afgerond naar economische en duurzaamheidsaspecten. Opnieuw allemaal positief.”

Waarom zou Nederland witte fosfor willen produceren?

“Sinds we honderdtwintig jaar geleden ophielden met het uit beenderen te isoleren, halen we fosfor van ver weg, uit Kazachstan en Vietnam. Daar wordt het geproduceerd uit fosfaaterts. Maar Europa wil juist minder afhankelijk worden van het buitenland in kritieke grondstoffen zoals fosfor, bovendien willen we meer grondstoffen recyclen. In rioolwater zit veel fosfor in de vorm van fosfaat, dat is een duurzame, betrouwbare bron. Het aluminiumgranulaat dat in het Spodofosproces nodig is, komt ook uit ‘afval’, uit de as van huisvuilverbranding. Het is aluminium uit koffiecupjes en andere folie. De laagste kwaliteit voldoet prima. Gerecycled fosfor spaart bovendien veel CO₂-uitstoot uit, bewijst de levenscyclusanalyse. Maar doe je het niet om al deze duurzaamheidsredenen, dan moet je het doen vanwege de mooie business case. Om het plat te zeggen: er valt geld mee te verdienen.”

Zijn er nog onzekerheden?

“Die zijn er altijd in dit stadium van techniekontwikkeling. Het is een nieuw proces dus je betreedt deels onbekend terrein. Het is bijvoorbeeld afwachten of een reactor van grafiet zoals we tot nu toe hebben gebruikt robuust genoeg is. Maar anders zijn er materialen als zirkoniumoxide. Dat is prijzig, maar omdat we alleen met as werken is de installatie erg compact. We kunnen alle slibas van Nederland verwerken in een reactor niet groter dan een tafel.

En veiligheid is en blijft natuurlijk een belangrijk thema bij witte fosfor. De stof is zelf-ontbrandbaar, dus we moeten zuurstofvrij werken. En wanneer je meer dan één kilo op locatie hebt, geldt de wet gevaarlijke stoffen met speciale veiligheidsvoorschriften. In de pilotfase verbranden we alle fosfor die we produceren daarom ook meteen.

De pilot moet ook uitwijzen wat de hoeveelheid en samenstelling is van het stof dat we wegvangen en er zal ook een fractie aan zware metalen ontstaan. Tot nu toe konden we niet genoeg materiaal verzamelen voor een grondige analyse. Maar dat er nog onzekerheden zijn, betekent ook dat het proces nog winstgevender en duurzamer kan uitvallen. De berekeningen zijn behoudend.”

Wanneer start de pilot?

“De tekeningen en de belangrijkste componenten liggen klaar, het gaat nu om het vinden van een geschikte locatie en investeerders. En ik ben bezig om kundige mensen te vinden die de kar gaan trekken. Ik was heel graag minstens tien jaar jonger geweest, maar ik ben 66. Ik stap zeker niet uit ThermusP, maar word de adviseur die het bedrijf ondersteunt met alle kennis die ik de afgelopen jaren heb verzameld. In die volgende fase is niet alleen technische expertise van belang, het gaat ook om ondernemerschap, veiligheidsaspecten en vergunningstrajecten.”

Is het niet moeilijk om juist nu een stapje terug te doen?

“Een startup is vaak hard werken met een klein budget, dat maakt het ook echt een uitdaging voor je creativiteit. Dat vind ik leuk: zelf dingen bedenken en uitpuzzelen. Een trechter die tegen hoge temperaturen kan, kun je voor veel geld laten maken. Wij besloten er zelf een te klussen en dat werkt prima. Nu breekt er weer een hele nieuwe fase aan. Wanneer ik mijn geesteskind in goede handen en met een gerust hart kan overdragen, is het prima. Ik kijk ook uit naar een levensfase met wat meer rust.”

As + as > waardevolle fosfor

Startup ThermusP ontwikkelde het Spodofosproces waarbij het fosfor met hoog rendement wordt teruggewonnen uit de verbrandingsas van zuiveringsslib. Het proces verloopt bij temperaturen boven 1500˚C. Fosfaatzouten (XPO4) in de as worden gereduceerd tot ‘witte fosfor’ (P4) met aluminium afkomstig uit huisvuilverbrandingsas.

Na de opstartfase houdt de exotherme reactie zichzelf gaande. Het fosfor komt vrij als gas, dat na koeling condenseert tot witte fosfor. Die stof kan onder meer worden toegepast in brandvertragers, batterijen, gewasbeschermingsmiddelen en medicijnen.

Witte fosfor is een reactieve stof: zelfontbrandend in contact met lucht. Het is in het verleden als wapen gebruikt; het brandt op de huid en vormt ook giftig fosfinegas. De productie van fosfor moet daarom plaatsvinden in zuurstofloze omstandigheden en is omgeven door strenge veiligheidsmaatregelen.

Naast fosfor ontstaat een minerale slak die vooral aluminiumoxide bevat en geen cadmium, lood of arseen. Uitlogingstesten laten zien dat andere metalen als chroom niet uitlogen. Wanneer de vloeibare slak snel in water wordt afgekoeld, expandeert het tot een licht bros materiaal. Vermalen kan de slak worden verwerkt in beton; het heeft een cementerende werking. Koelt de slak langzaam af dan ontstaat een veel compacter product. Beide materialen hebben vuurvaste eigenschappen.

Een tweede bijproduct is een ijzerlegering. Eerste experimenten wijzen uit dat dit magnetische materiaal bruikbaar is in de mijnbouw als vervanger van ferrosilicon voor het scheiden van metaalerts van aanhangend materiaal.

Een recente onafhankelijke expertbeoordeling concludeert dat gerecycled fosfor uit het Spodofosproces een sterk negatieve CO₂-voetafdruk heeft en dat de geprognotiseerde business zeer sterk is.