Als bioloog en bodemonderzoeker staat Julia Gebert vaak letterlijk met de poten in de modder. De afgelopen twee jaar voer ze vaak in een bootje tussen reusachtige containerschepen in de haven van Hamburg om modder samples te verzamelen voor haar onderzoek naar sediment op de bodem van de rivier de Elbe. Modder is voor Gebert zoveel meer dan een blubberige substantie. “Als we het gedrag van modder beter begrijpen kunnen we de vaargeulen van havens optimaal en op ecologische wijze onderhouden.”

Het was soms een behoorlijk indrukwekkende belevenis tussen al die grote schepen, zegt Julia Gebert. “Maar ik heb me gelukkig nooit onveilig gevoeld hoor.” Twee jaar lang klom ze samen met haar doctorandus Florian Zander elke zes weken een paar dagen aan boord van een onderzoeksboot in de haven van Hamburg, een van Europa’s grootste havengebieden. De lokale havenautoriteit had de TU Delft ingeschakeld voor onderzoek naar sediment in de Elbe, de rivier die door Hamburg stroomt.

Haven slibt constant dicht

Net als in andere havengebieden slibben de vaargeulen in Hamburg dicht door opstapeling van sediment, zegt Gebert. “Dat sediment bestaat uit zand, silt en klei, maar ook organisch materiaal afkomstig van  algen, planten, dode dieren en afgespoelde oevers langs de rivier. Zo’n laag kan in een paar maanden tijd wel meerdere meters dik worden. Dat heeft nadelige gevolgen voor de scheepvaart. De vaardiepte neemt af en navigeren wordt lastiger. Baggerschepen zijn dan ook voortdurend bezig om het sediment weg te halen.”

Herkomst sediment

Het sediment komt op verschillende manieren in de haven en op de rivierbodem terecht, vertelt Gebert. “Een deel wordt door de rivier stroomafwaarts meegenomen. Een ander deel is afkomstig vanaf de kade wanneer de rivier buiten haar oevers treedt. Daarnaast belandt organisch materiaal via rioolwaterzuivering in de rivier. De hoeveelheid en het soort sediment verschillen per locatie. Dat komt ook doordat het water niet overal even snel stroomt en op sommige plekken zelfs stilstaat.”

Het gedrag van modder

In het project BIOMUD – onderdeel van MUDNET (zie kader) – willen de onderzoekers achterhalen welke factoren een rol spelen bij de verplaatsing en afbraak van organisch materiaal van het sediment. Gebert: “De aanwezige micro-organismen zetten organisch materiaal om in biogassen, zoals methaan. Deze afbraak is relevant voor ons klimaat. En dit proces  heeft invloed op hoe het sediment zich door het water verplaatst, in welke mate het de schepen hindert en  in welke mate het zich op de rivierbodem afzet. We bestuderen dus het gedrag van de modder.”

Efficiënter baggeren

Door te achterhalen hoe sediment zich gedraagt, kunnen baggerschepen hun onderhoudswerkzaamheden efficiënter uitvoeren, zegt Gebert. “Baggeren kost veel geld, dat wil de haven dan ook alleen doen als het echt nodig is. Als we zien waar micro-organismen veel invloed hebben op het afbraakproces, kan de haven bijvoorbeeld besluiten om ergens op een later moment of minder te baggeren en de natuur meer haar werk te laten doen.”

Ecologische voordelen

Efficiënter baggeren heeft ook een ecologisch voordeel, vervolgt Gebert. “Bagger wordt meestal op een andere plek weer in de rivier gedumpt. Omdat organismen bij het afbraakproces veel zuurstof gebruiken, heeft de bagger op de nieuwe plek negatieve gevolgen voor de waterkwaliteit. Zodra je weet hoe organisch materiaal zich onder bepaalde omstandigheden gedraagt, kun je besluiten om het ergens anders of op een gunstiger moment neer te leggen of langer te laten liggen, zodat de ecologische gevolgen beperkt blijven.” 

Onderzoek op de boot

Voor het nemen van de bodemsamples voer de onderzoeksboot naar negen locaties binnen een straal van 30 kilometer. Per dag bezochten de onderzoekers drie locaties. Gebert: “Het nemen van de samples nam behoorlijk wat tijd in beslag. Wanneer de boot op de juiste plek lag, plaatsten we met een kraan een plastic buis in de rivierbodem, die soms wel 15 meter onder het wateroppervlak lag. Zodra het sediment erin zat, sloot onderaan de buis een klepje en takelden we de buis weer omhoog. De samples sloegen we vervolgens op in koelers en vriezers.”

Bij vlagen pittig

Het was volgens Gebert soms nog een flinke uitdaging om de boot op de juiste plek te positioneren. De stroming en wind waren soms erg sterk. “We hebben alle soorten weer meegemaakt: hagel, storm, onweer, maar ook hele hete dagen.” Ook moesten ze hun schema soms aanpassen op de vaarroutes van containerschepen. “Voor de schipper en bemanning was het bovendien even wennen, de locaties lagen niet op hun vaste vaarroute. Nu moesten ze voor een groepje veeleisende onderzoekers allerlei capriolen uithalen,” lacht ze.

Data-analyse en observaties

De verzamelde samples van de in totaal dertien boottochten zijn op verschillende plekken beland. Gebert: “Een deel is achtergebleven in het lab in Hamburg voor lokaal onderzoek, een ander deel is naar een lab van GEOMAR in Kiel  gegaan voor microbiologisch analyse. De samples die we hebben meegenomen naar Delft gebruiken we ook voor hydraulisch onderzoek in het tweelingsproject RHEOMUD. Hoewel we de data nog moeten analyseren, zien we al wel wat duidelijke verschillen. Stroomafwaarts breekt organisch materiaal bijvoorbeeld veel minder snel af. We gaan nu de puzzel leggen om dat te verklaren.”

Horizon verbreed

Zelfs met haar jarenlange ervaring als bioloog en bodemonderzoeker stuitte Gebert nog op verrassende dingen. “Ik had niet verwacht dat de scheiding tussen de sedimentlagen zo duidelijk was, zowel in kleur, geur als structuur. Modder blijft me fascineren, het is zoveel meer dan een blubberige substantie. Het zit vol leven en er vinden allerlei chemische en fysische processen in plaats.” Daarnaast heeft Gebert veel geleerd over andere disciplines, zoals reologie,  en wat er bij komt kijken om zo’n gigantisch havengebied te onderhouden en aan te sturen. “Binnenkort gaan we onze horizon nog verder verbreden en onderzoek doen in de havens van Rotterdam, Rotterdam, Antwerpen, Bremen en Rostock.”