Home

Steenzout

In Noord- en Oost-Nederland komt steenzout in de ondergrond voor. Zout als geologische grondstof wordt gewonnen uit steenzout. Zout ontstaat door verdamping van zeewater. Afhankelijk van hun oplosbaarheid slaan bij dit proces achtereenvolgens verschillende zouten neer. We gebruiken zout niet alleen bij de voedselbereiding. Op industriële schaal vindt het toepassing als grondstof voor de productie van chloor, sulfaat en de metalen natrium, magnesium en calcium. Deze stoffen staan op hun beurt weer aan de basis van de productie van vele goederen en halffabrikaten. Tenslotte wordt zout gebruikt om s winters gladheid op de wegen tegen te gaan.

Steenzoutvorming en zoutpijlers

Steenzout vormt zich vooral in afvoerloze depressies in droge klimaten, zoals tegenwoordig bijvoorbeeld in het Midden-Oosten. Aangevoerd oppervlaktewater verdampt in deze depressies waarbij de opgeloste stoffen op de bodem als indampingsgesteenten of evaporieten achterblijven. De stoffen slaan in omgekeerde volgorde van hun oplosbaarheid neer: eerst de relatief slecht- en tenslotte de meest oplosbare stoffen als bijna al het water is verdampt. De samenstelling van het water is bepalend voor de evaporieten. Zeewater bevat circa 3,5% opgeloste zouten, maar ook zoet water is niet vrij van opgeloste stoffen. Het merendeel van de indampingsgesteenten in Nederland is ontstaan uit zeewater. Wanneer dit verdampt, slaan achtereenvolgens kalk, gips, haliet, kaliummagnesiumzouten neer. Dit wordt een indampingscyclus genoemd. Gips slaat neer wanneer het grootste deel van het zeewater verdampt. Hoe beter indampingsgesteenten oplosbaar zijn, hoe sneller ze worden afgezet. Haliet kan dikten van tien tot twintig centimeter per jaar bereiken.

Steenzout heeft een aantal opmerkelijke eigenschappen. Het kan breukloos vervormen en zich in de ondergrond gedragen als een dikke stroop. Opmerkelijk is ook dat de dichtheid van steenzout niet met de diepte toeneemt. Dieper dan 500 meter is steenzout, in vergelijking met omringende gesteenten, licht. Beide eigenschappen leiden ertoe dat dieper gelegen steenzout de neiging heeft zich naar boven te bewegen. Vanzelf zal dit echter niet gebeuren. Er is een verstoring, zoals een breuk aan de basis van het zoutpakket, voor nodig om steenzout in beweging te zetten. Het steenzout stroomt dan traag (zoutvloei, halokinese) naar plaatsen waar de druk van het bovenliggende sedimentpakket het minst is. Eerst beweegt het zout zich meestal in horizontale richting en vormt verdikkingen in het zoutpakket: zoutkussens. Daarna kan het zout een weg naar boven vinden waarbij het door afdekkende lagen heen breekt en er een zoutpijler ontstaat.

In de ondergrond van het Nederlandse vasteland zijn 34 zoutpijlers en zoutkussens herkend, waarvan 25 in Noord-Nederland en 9 in het oosten van ons land. De Noord-Nederlandse zoutstructuren reiken van enkele tientallen meters tot 1700 meter beneden NAP, terwijl de zoutdikte in pijlers tot 3500 meter kan oplopen. Ruim de helft van de zoutpijlers is in het Kwartair(1,81 miljoen jaar geleden tot heden) nog omhooggekomen.

Zoutvoorkomens in de Nederlandse ondergrond © TNO-NITG

De ontdekking van het Nederlandse steenzout

Steenzout is voor het eerst in 1887 aangeboord bij een waterboring in Twickel, nabij Hengelo. De boring vond plaats in opdracht van Baron van Heeckeren van Wassenaar. In plaats van zoet grondwater kwam het boorpersoneel op een diepte van 470 meter steenzout uit het Laat-Perm tegen. Deze vondst trok de aandacht van Jacob Pieter Vis, eigenaar van de 'Zaanlandse Zoutziederij. Zijn fabriek verwerkte geïmporteerd steenzout. Na die eerste ontdekking is op diverse plaatsen in Oost-Nederland zout aangeboord. Maar lange tijd mocht dit niet worden gewonnen. Pas in de Eerste Wereldoorlog, toen de aanvoer van ruw steenzout uit het buitenland stagneerde, kreeg de latere Koninklijke N.V. Nederlandse Zoutindustrie de eerste zoutwinconcessie: de Buurse concessie. De Rötzoutlagen leverden daar tussen 1919 en 1952 1,4 miljoen ton zout in de vorm van pekel op. De raffinage vond plaats in Boekelo. De tweede concessie, de Twenthe-Rijn concessie, werd in 1933 verleend. Deze heeft sinds 1936 tientallen miljoenen tonnen zout uit zoutlagen en zoutkussens opgeleverd. De laatste decennia zijn ook concessies verleend in Friesland en Groningen. Daar vindt zoutwinning uit zoutpijlers plaats.

Boorkern van steenzout. De kern is afkomstig van een diepte van 2716 meter in een boring nabij Barradeel (Friesland) © TNO-NITG

Zoutwinning in cavernes

De winning van zowel natrium- als magnesiumzouten gebeurt door zoet water in de grond te spuiten. Daardoor lost het steenzout op en kan de pekel naar boven worden gepompt en door pijpleidingen naar de zoutraffinaderij getransporteerd. Daar vindt een aantal bewerkingstappen plaats om de verontreinigingen uit de pekel te verwijderen. Daarna wordt de schone pekel tot schoon zout verdampt of via een chemisch proces in chloor (CI2) of natriumhydroxide (Na(OH) 2) omgezet. Schoon zout, chloor en natriumhydroxide zijn grondstoffen voor respectievelijk keuken- en wegenzout, plastics en schoonmaakmiddelen. Ook de zoutwinning uit zoutpijlers maakt gebruik van deze methode, waarbij langgerekte holten rondom het boorgat ontstaan: cavernes. Deze vorm van oplossingsmijnbouw is, vanwege de grote dikte van het steenzout, daar het meest efficiënt. In Noord-Nederland vindt op een diepte van 2.890 meter de diepste oplossingsmijnbouw ter wereld plaats.

Deze winningsmethode heeft gevolgen voor de ondergrond. De cavernes kunnen een inhoud hebben van honderden kubieke meters. Herhaalde sonar-echometingen in de productieputten kunnen de omvang van de cavernes registreren. Zo is vrij precies bekend wanneer de holle ruimtes te groot worden en kunnen gaan instorten, met bodemdaling aan het aardoppervlak als mogelijk gevolg. Bovengronds houden geodetische monitoringstechnieken eventuele bodemdaling in de gaten. Zo werd een extreme bodemdaling van vijf centimeter in tweeënhalf jaar waargenomen bij een winlocatie in Friesland.

Schematische weergave van het principe van de oplossingsmijnbouw voor steenzout © TNO-NITG

Mijnbouwschade

Steenkool- en steenzoutwinning veroorzaken holten die bovenliggende gesteentelagen met hun gewicht dichtdrukken. Dit verschijnsel heet convergentie en kan leiden tot schade aan bebouwing en infrastructuur. De omvang van deze bewegingen hangt af van diepte, omvang en dikte van de winning en van de aard van het omringende gesteente. Aan het oppervlak ontstaat een komvormige laagte in het centrum nooit dieper dan het gewonnen pakket dik was. Boven de rand van de winning bedraagt de zakking maximaal de helft van die in het centrum, terwijl daar ook horizontale bewegingen optreden van twintig tot veertig procent van de maximale zakking in het centrum. Dit leidt tot lengteveranderingen en scheefstellingen aan het oppervlak en mogelijk tot schade. Afhankelijk van de winningsdiepte zijn de gevolgen groter of kleiner. De steenkoolwinning in Zuid-Limburg heeft plaatselijk tot tien meter bodemdaling veroorzaakt, met drempels in het terrein en scheuren in veel huizen als gevolg.

Instorting boven een zoutholte in Twente © TNO-NITG

Ook de zoutwinning heeft tot mijnschade geleid. In Hengelo zijn enkele oploscavernes op driehonderd tot vierhonderd meter diepte ingestort. Daarbij trad aan het oppervlak een dalingskom op. In één geval ontstond een instortingstrechter van dertig meter doorsnede. De zoutwinningen in Winschoten en Zuidwending veroorzaken tot nu toe slechts enkele centimeters bodemdaling. Deze cavernes liggen met zeven- tot dertienhonderd meter veel dieper. De convergentiesnelheid van het zout bedraagt één tot twee volumeprocenten per jaar. Cavernes in het zoutkussen van Harlingen liggen zelfs op 2500 tot 3000 meter diepte. Het zout convergeert daar bijna zeventig volumeprocenten per jaar, mede vanwege de hoge gesteentetemperatuur op dergelijke diepten. De maximaal gemeten bodemdaling is daar tot nu toe 32,5 centimeter. Boven het zoutkussen van Veendam is een bodemdalingskom ontstaan die maximaal 20 cm diep is en een diameter van enkele kilometers heeft.

Ondergrondse opslagmogelijkheden in zout

Steenzout heeft opmerkelijke eigenschappen: goede thermische geleiding, hoge vloeistof- en gasbarrière, zeer droog. Ruimten in zout hebben geen mijnbouwtechnische ondersteuning nodig. En zout lost goed op in water, wat de aanleg van cavernen relatief eenvoudig maakt. Maar steenzout is ook buigzaam, waardoor holten zich langzaam sluiten. Het openhouden van ruimten vergt daarom wel extra onderhoud.

Desondanks maken deze eigenschappen diepgelegen steenzout zeer geschikt voor opslag van zowel vaste, vloeibare als gasvormige stoffen. In het buitenland, bijvoorbeeld Duitsland, is opslag van aardgas en aardolie in steenzout als jaren gangbare praktijk. Nederlandse plannen voor de opslag van hoog-toxisch, onder andere radioactief afval in steenzout, verliepen minder voortvarend. In de jaren 1970 en 1980 leek dit nog een politiek aantrekkelijke optie. Omstreeks 1980 rezen moeilijkheden rond proefboringen voor opslag van radioactief afval in zoutpijlers in Noord- en Oost-Nederland. De heftige kernenergiediscussie, felle maatschappelijke weerstand tegen proefboringen en later de Tsjernobylramp, noopten de Nederlandse overheid tot grondig onderzoek naar diep-ondergrondse (geologische) opslag van het radioactief afval. Dit onderzoek liep van 1983 tot 2001, waarbij eerst steenzout werd onderzocht en later ook diepe, geconsolideerde kleipaketten (Rupel Klei).

Het onderzoeksbeleid richtte zich aanvankelijk op optimale isolatie. Het regeringsstandpunt uit 1993 bracht daar verandering in. Hoog-toxisch afval mocht alleen in de Nederlandse ondergrond worden opgeborgen, als het voor langere tijd teruggenomen zou kunnen worden. Voor zoutmijnen is dat voor enkele eeuwen technisch mogelijk, voor klei is dit nog onvoldoende bekend. Bekommerde men zich vóór 1993 vooral om de technische aspecten van de berging, momenteel dwingt de terugname-eis tot een maatschappelijke afweging. Het onderzoek naar de opslag van zeer gevaarlijk afval heeft daarmee de maatschappelijke dimensie gekregen die het aanvankelijk moest ontberen.

Meer weten?

Klik voor meer informatie over zout op een van de volgende artikelen.

Wat zijn evaporieten?

Zoutlagen