Marker Wadden: Eilanden bouwen met slib en riet

Het aangelegde Markermeer bij Noord-Holland functioneert als zoetwaterreservoir en buffer tegen overstromingen en droogte. Het is 680 vierkante kilometer groot en de bodem is grotendeels bedekt met slib. Door de geringe diepte van 3 tot 5 meter zijn er ook bij zwakke wind al relatief sterke golven, die sterk genoeg zijn om het slib door het water te verplaatsen. Het sediment kan, mede door de dam, nergens weg en veroorzaakt daardoor troebel water. Het zeer troebele water belemmert het doorlaten van licht en de algehele ecologische ontwikkeling in het gebied. Natuurmonumenten en haar partners Boskalis, Van Oord, Royal HaskoningDHV, Deltares en Alterra zijn vastbesloten om weer leven in dit meer te brengen. Door slib van de bodem te halen en daarmee eilandjes in het meer aan te leggen, verwachten zij om een deel van het park om te bouwen tot natuurreservaat ‘de Marker Wadden’.

Promovendi Maria Barciela Rial (TU Delft) en Rémon Saaltink (Universiteit Utrecht) vinden het geweldig dat ze deel uit maken van dit grote wetenschappelijke project: “Het is alsof je met magere yoghurt eilanden bouwt. Om de uitdagingen die met dit bouwmateriaal gepaard gaan te overwinnen, gebruiken wij bestaande natuurlijke processen die gratis beschikbaar zijn – en die de ontwikkeling van het ecosysteem te versnellen. We voegen geen kunstmatige elementen zoals muren toe.” Rémon en Maria bestuderen de fysische en ecologische processen die de consolidatie van vers slib bepalen. Door Maria’s kennis van de fysica van slibsediment te combineren met Rémons specialisatie in de interactie tussen planten en bodem komen ze samen tot zeer waardevolle inzichten, waarop de wetenschappers verwachten een model te kunnen bouwen, dat wereldwijd als basis kan dienen voor het bouwen van eilanden met modder.

Slib is ruim in overvloed op de wereld voorradig. Slib bestaat uit water, fijne klei en heel kleine organische deeltjes. De behandeling van dit zachte materiaal is een complex proces, omdat zowel fysische als chemische processen een rol spelen. Versteviging van een sliblaag door kunstmatige afwatering is een kostbare aangelegenheid. Rémon en Maria wijzen erop dat de natuur zelf ook voor water onttrekken uit modder zorgt: “Planten halen via hun wortels water uit de bodem.” Planten die op slib kunnen groeien, hebben invloed op de eigenschappen van het sediment, en omgekeerd. De twee onderzoekers hebben een innovatieve oplossing bedacht om van het zachte materiaal een stabiele ondergrond voor de eilanden te maken: “In ons gezamenlijke onderzoek kijken we hoe we het feedbackmechanisme van planten kunnen gebruiken voor de consolidatie van slib. We verwachten dat riet (Phragmites australis), een plantensoort die van nature veel voorkomt bij het Markermeer, kan worden ingezet om de consolidatie te verbeteren.” Voor de stabilisatie van het sediment is het belangrijk dat het riet snel groeit, want het dempt ook de golven en voorkomt daarmee erosie.

“Om de werking van deze gratis ‘service’ van de natuur te bestuderen hebben we een laboratoriumexperiment opgezet. We meten hoeveel water planten opnemen uit het sediment en kijken wat het verband is met drukverschillen in de sedimentkolom. De verwachting is dat drukverschillen zullen veranderen wanneer de wortels groeien. Daarom willen we waterverlies, het drukverlies per dieptemeter, relateren aan de hoeveelheid wortels in de bodem. Om op die manier tot een indicator te komen voor de capaciteit van riet voor de consolidatie van modder.” Hiervoor doen Maria en Rémon een kleinschalige pilot in het Waterlab van de TU Delft. “Ons onderzoek verreist het gebruik van technisch geavanceerde sensors en meetsystemen om de waterdruk en de verdamping van water via de planten te meten. De zeer goed opgeleide technici van het Waterlab en de TU Delft workshop DEMO hebben deze meetkolommen en -systemen voor ons gebouwd. Deze innovatieve druksensoren maken dit unieke experiment mogelijk.”

Om een helder inzicht te krijgen in de wortelgroei, hebben de onderzoekers bij het experiment natuurlijk invloeden zoals temperatuurverschillen, daglicht en klimaat uitgesloten. “We installeerden grote kolommen (130 cm) en plantten drie rietzaailingen in iedere kolom.” Elke maand kiest Rémon één kolom en bepaalt daarin de hoeveelheid biomassa en de oppervlakte van de wortels voor een bepaalde diepte (bijvoorbeeld van 0 tot 10 cm, van 10 tot 20 cm, van 20 tot 30 cm, enzovoorts). Hiermee verkrijgen ze een diepteprofiel van wortels binnen een tijdsmeting. “Dit stelt ons in staat om een model te bouwen, waarmee we voorspellen binnen hoeveel tijd slib consolideert met en zonder riet. We willen van deze op elkaar inwerkende factoren een betrouwbaar model maken voor de consolidatie van stukken wetland met én zonder riet. We hebben als doel om deze samenhangende factoren in een betrouwbaar model op te nemen, die zowel de consolidatietijd van modder met als zonder riet incorporeert. We willen dit model, gebaseerd op ons experiment, vertalen naar de omvang van de Marker Wadden, om de consolidatie daar te vertalen.”

“Met dit experiment beogen we de eco-engineering mogelijkheden van riet voor de consolidatie van modder aan te tonen.” Slib is nooit eerder als bouwmateriaal voor het bouwen van eilanden gebruikt. Het project van de Marker Wadden, die in de nabije toekomst uit 10.000 hectare ‘wetlands’ zal bestaan, is een van de eerste projecten ter wereld waar slib als vulmateriaal dient, en het is het eerste dat werkt met het “Building with Nature”-principe in plaats van traditionele technische methoden te hanteren. We werken aan het bouwen van eilanden van een zo stevig sediment dat ganzen erop kunnen lopen en dat diverse planten er welig groeien. Opdat de Marker Wadden een vogelparadijs worden, gebouwd van een stevig materiaal, dat ooit zo zacht was als yoghurt.

Gepubliceerd: januari 2017

© 2017 TU Delft

Metamenu