De techniek van een zoetzoutscheidingssysteem

Waar zoet en zout water elkaar tegenkomen, zijn sluizen een zwakke plek. Want zout water kan erdoorheen lekken, naar kwetsbare zoetwatergebieden. René Boeters werkt als technisch manager bij Rijkswaterstaat en vertelt hoe deze zoutlekken met slim bedachte bellenschermen worden gedicht.

Zoet en zout water komen elkaar tegen

In Zeeland varen dagelijks schepen vanaf de zoute Oosterschelde via de Krammersluizen het zoete Volkerak-Zoommeer op. En elke lading schepen neemt zout water mee. Dat komt doordat zout water iets zwaarder is dan zoet water, en het zoete water in een schutkolk (het gedeelte van de sluis waar de schepen in liggen) verdringt. Die instroom van zout water is vervelend. Want de natuur in en rondom het Volkerak-Zoommeer is op zoet water ingesteld. En de boeren in de omgeving ook. Zij gebruiken het water van het meer voor de irrigatie van hun gewassen. Wat zoet is, moet zoet blijven. Daarom voert Rijkswaterstaat bij de Krammersluizen al jaren een stille strijd tegen het zout. Het nieuwste middel in deze strijd? Een innovatief gordijn van luchtbellen, een handige variatie op een al bestaande uitvinding.

Bellen vormen scherm

Luchtbellen worden al langer gebruikt om zoet en zout water te scheiden. ‘In de jaren zestig en zeventig werden de eerste ‘bellenschermen’ gebouwd in verschillende sluizen in Nederland’, vertelt René Boeters, die civiele techniek studeerde en nu technisch manager is bij Rijkswaterstaat. Het idee erachter is even slim als eenvoudig: leg een buis met gaten op de bodem van een sluis en pers er lucht doorheen. Het bellengordijn dat zo ontstaat, vormt een natuurlijke barrière die zout en zoet water van elkaar scheidt. De schutkolk blijft vervolgens zo zoet mogelijk. Helaas kleven er nadelen aan de ouderwetse bellenschermen. ‘De buizen hebben vrij grote gaten’, legt Boeters uit. ‘Daardoor heb je de eerste halve meter tot een meter vanaf de bodem alleen luchtstralen, en ontstaan pas daarboven bellen.’ Tussen de stralen door kan zout water de kolk in lekken. Nog een nadeel: omdat lucht vanaf de zijkant de buis in wordt gepompt, is de luchtdruk bij de eerste gaten heel hoog. Maar bij de gaten die verder van de luchtbron liggen, is de druk minder hoog. Die ongelijke verdeling maakt dat het bellenscherm niet overal even sterk is, waardoor meer zout van de ene naar de andere kant lekt.

‘Ik bekijk hoe zout en zoet water bij de Krammersluizen zoveel mogelijk gescheiden blijft’
René Boeters

Schematische weergaven van de werking van de nieuwe techniek in de noordelijke Krammerjachtersluis — De bellenschermen in de Krammerjachtensluis duwen water terug

Druk wordt verdeeld

Het nieuwe bellenscherm moet ervoor zorgen dat minder zout water in de schutkolk (en dus ook in het Volkerak-Zoommeer) terechtkomt. De doorbraak zit ’m in speciale mondstukken (of nozzles) die door een Engelse uitvinder zijn ontwikkeld. Oorspronkelijk waren die nozzles bedoeld voor de beluchting van diepe, stilstaande meren en plassen, waar problemen met de waterkwaliteit op de loer liggen. ‘Maar in 2009 bedachten Deltares en Rijkswaterstaat dat de technologie waarschijnlijk ook geschikt was voor de zoet-zoutscheiding in sluizen’, zegt Boeters. Anders dan bij de buis met de gaten erin, is de luchtstroom bij de Engelse uitvinding overal gelijk. Bovendien produceren de spuitmonden direct bellen, niet stralen die verder naar boven pas in bellen veranderen.

Scherm verplaatst

De nieuwe techniek is in 2010 getest in de Stevinsluizen in de Afsluitdijk. In 2014 werden de nieuwe spuitmonden in de Krammerjachtsluizen geplaatst, waar vooral de pleziervaart gebruik van maakt. Daar zorgden de bellen soms voor wat problemen. Want schepen, moeten er dwars doorheen varen. Voor de zeevaart en de beroepsvaart is dat meestal geen probleem, dat zijn grote schepen. Maar kleinere recreatiejachten en de laatste schepen die een volle sluis in willen, hebben er moeite mee. ‘Mensen zien het water bubbelen en weten niet altijd precies wat ze moeten doen’, aldus Boeters. Dat is niet zo gek, want door de bellen krijg je eerst een flinke stroming tegen. En als je eroverheen bent, krijg je een duw mee. ‘Als een schutkolk al vol ligt met schepen en de laatste moet erbij, wordt dat kielekiele’, zegt Boeters. De oplossing? ‘We overwegen om in plaats van ín de schutkolk, de bellenschermen erbuiten te plaatsen. Dat geeft de kleinere boten wat meer ruimte en rust om te manoeuvreren.’

‘Ik adviseer over effecten van ingrepen in het watersysteem op voldoende en schoon water’
Neeltje Kielen

Repareren of vervangen?

De vraag is nu of het handig is om het nieuwe systeem ook in de grotere rammerduwvaartsluizen, die de beroepsvaart gebruikt, te gaan bouwen. Die sluizen hebben al een systeem om zout van zoet water te scheiden. Maar dat werkt traag en het is aan onderhoud toe. Een team van zo’n 25 experts van Rijkswaterstaat, kennisinstituut Deltares en het ingenieursbureau Royal HaskoningDHV onderzoekt of het beter is om het bestaande systeem te repareren, of om de nieuwe bellenschermen te plaatsen. Het ziet ernaar uit dat de laatste optie het meest aantrekkelijk is. En zo winnen de innovatieve bellen in Nederland langzaam terrein.

Plezierjacht in een sluis — Over een bellenscherm varen is voor grote schepen geen probleem, maar kan voor kleine boten spannend zijn.

Dit artikel is gepubliceerd in samenwerking met Quest

Doe op de website van Quest de test: Weet jij hoe Nederland het water de baas is? . We hebben in deze samenwerking nog een artikel geplaatst, over de rol van ICT bij de digitale dienstverlening van de Belastingdienst.