Watervisie Archieven - Utilities

In maart 2022 is dan eindelijk hét moment voor Aqua Nederland. Met diverse verplaatsingen vanwege COVID-19 opent Evenementenhal Gorinchem haar deuren voor waterprofessionals op 15, 16 en 17 maart. De huidige en toekomstige wateruitdagingen in de industrie, zoals het sluiten van waterketens, het verwaarden van afvalwater en slimme technologieën voor het hergebruik en zuiveren van afvalwater staan bij Aqua Nederland op de agenda. Naast de vertrouwde marktplaats voor nieuwe producten en diensten zet het platform ook flink in op kennisdeling en netwerken op ‘Next Level’ de geheel vernieuwde bovenetage in Evenementenhal Gorinchem. Hier zijn onder andere diverse kennistheaters, de Innovatiestraat en advies- en ingenieursbureaus ingedeeld. De partners die op Next Level te vinden zijn, zijn onder andere KWR, Evides Industriewater, Royal HaskoningDHV, Sweco Nederland, Siemens, ENVAQUA, Water Alliance, NWP, Vandervalk + Degroot BV, M.J. Oomen Moerdijk en nog veel meer.

Om iedere waterketen ook op inhoudelijk niveau te bedienen worden op Next Level enkele doelgroepgerichte theaters ingericht om de meest actuele onderwerpen te bespreken. Er komt drie dagen lang een Stedelijk Watertheater en een Watertheater dat iedere dag een andere doelgroep verwelkomt: Proceswater Dinsdag, Waterschap Woensdag en Drinkwater Donderdag.

Om stagnatie in slibverwerking te voorkomen, krijgt Aquaminerals de regie over de collectieve incidentencapaciteit van de Nederlandse waterschappen. De drinkwatersector riep Aquaminerals het leven om grondstoffen aan commerciële afnemers aan te bieden en doet dit ook voor een aantal waterschappen. Nu komt daar dus ook een calamiteitenfunctie bij.

Bij het schoonmaken van rioolwater blijft naast gezuiverd water ook slib achter, dat naar afvalverwerkingsbedrijven gaat. Zij verbranden het slib samen met ander afval en maken hier energie van. De Nederlandse waterschappen zorgen voor genoeg capaciteit voor de verwerking van slib van hun rioolwaterzuiveringen. De afgelopen jaren zijn er echter bij verschillende waterschappen incidenten geweest bij fluctuaties van de hoeveelheid slib. Door veranderingen in de afzetmarkt of regelgeving of technische problemen bij een verwerker.

Alternatieve capaciteit

Omdat de aanvoer van slib nooit stopt, moet een waterschap bij zo’n incident direct capaciteit regelen bij een alternatieve verwerker. Als dat niet lukt moet men het slib afvoeren en tijdelijk opslaan. Dit brengt veel kosten met zich mee. Bovendien bestaat het risico dat het slib bij zware regen uit de opslag wegspoelt naar het oppervlaktewater. Wat slecht is voor de waterkwaliteit.

Regie

Meindert Smallenbroek, directeur van de Unie van Waterschappen: ‘De waterschappen zien het als een gezamenlijke verantwoordelijkheid om ervoor te zorgen dat er in de toekomst genoeg capaciteit is voor verwerking van het slib van de rioolwaterzuiveringen. Ook bij fluctuaties en incidenten. Daarom stelden de waterschappen eind 2020 gezamenlijk een plan op voor een collectieve incidentencapaciteit en een landelijke calamiteitenregeling. Aquaminerals is een onafhankelijke en kleinschalig organisatie met kennis van waterschappen, slib en verwerkers. Zij zijn zeer geschikt om de regie te voeren als de incidentenopslag gebruikt moet worden om capaciteit te vinden waar die nodig is.’

Vangnet

Olaf van der Kolk, directeur van AquaMinerals: ‘De slibverwerkingsketens kunnen in Nederland worden geconfronteerd  met tijdelijke hickups. Een collectief vangnet voorkomt veel onnodige kosten en transportkilometers. En het voorkomt dat elk door deze hickup getroffen waterschap het zelf maar moet regelen. AquaMinerals regelt dit vangnet al lang voor de reststoffen van de drinkwaterbedrijven, ze is verheugd dit nu ook voor de waterschappen te mogen doen.”

Duurzaamheid

Bij het opstellen van het collectieve plan is bijzondere aandacht uitgegaan naar de individuele ruimte voor de waterschappen om de zuivering van het rioolwater verder te verbeteren en te verduurzamen, bijvoorbeeld door energiewinning en de terugwinning van grondstoffen uit het rioolwater.

Vlaanderen behoort tot de regio’s in Europa met de grootste waterschaarste. De toestand vormt ook een bedreiging voor de Vlaamse economie. Daarom brengt het SmartWaterUse project de waterrisico’s in kaart en zoekt het naar oplossingen voor de sectoren (zee)voeding, aquacultuur, textiel en toerisme. Het project pakt uit met een WaterBarometer voor bedrijven. Die koppelt gedetailleerde informatie over de bedrijfswaterstromen aan de mogelijkheden van lokale, alternatieve waterbronnen.

De bedrijfswereld beseft stilaan de ernst, maar zoekt nog naar oplossingen voor de precaire waterbeschikbaarheid in Vlaanderen. Uit een VOKA-bevraging blijkt dat zeventig procent van de ondernemingen wel watertekorten vrezen, maar dat negentig procent nog geen noodplan heeft. Bovendien kan tachtig procent niet overschakelen op een alternatieve waterbron en kan 81 procent op korte termijn geen preventieve maatregelen nemen om het waterverbruik tijdelijk en significant te verminderen. Het SmartWaterUse project komt dus niets te vroeg.

WaterBarometer

Centraal in het project staat de WaterBarometer. Deze tool, een ontwikkeling met VITO in de lead, verschaft bedrijven dieper inzicht in hun watermanagement en stelt gerichte optimaliseringsacties voor. Een uitgebreide waterbalans met alle waterstromen en gerelateerde kosten worden visueel gepresenteerd en hun risico’s worden bepaald. Tegelijk krijgen de bedrijven een omgevingsanalyse met nabijgelegen alternatieve, duurzame waterbronnen. Voor deze waterbronnen wordt ook telkens een geschikte behandeling gepresenteerd.

Daarnaast plant het SmartWaterUse project ook een reeks demonstratieworkshops met informatie over de mogelijkheden van de monitoring en dataverwerking. Tegelijk wordt de geldende wetgeving van de alternatieve waterbronnen overzichtelijk gepresenteerd voor bedrijven.

Waterschap Vallei en Veluwe heeft SolarDew te gast op rioolwaterzuivering Apeldoorn. Het jonge bedrijf heeft een technologie ontwikkeld om drinkwater te produceren uit bijvoorbeeld zeewater of vervuild water. De startup test deze technologie een paar maanden op de rioolwaterzuivering Apeldoorn.

Het bedrijf heeft de technologie vooral ontwikkeld voor gebieden waar de zon overvloedig schijnt, maar waar weinig drinkwater te vinden is. Omdat het concept is simpel en robuust is, wordt het onderhoud tot een minimum beperkt. Het proces gebruikt de energie van de zon voor membraandestillatie. Het water verdampt, passeert het membraan en condenseert aan de andere kant. Het systeem is geschikt voor huishoudens (4 liter per dag), maar ook voor complete gemeenschappen (tot vijfduizend liter per dag). De kosten: 1 tot 2 cent per liter.

Waterschap Brabantse Delta en Evides Industriewater onderzoeken of gezuiverd afvalwater (effluent) van de RWZI in Bath kan worden opgewerkt tot proceswater. De inzet van effluent als proceswater, leidt tot minder grondwateronttrekkingen. Er is dan meer grondwater beschikbaar voor bijvoorbeeld drinkwater.

Zorgen voor voldoende zoet water van goede kwaliteit. Dat is een uitdaging voor Nederland, vooral wanneer langere droge periodes en hevige neerslag elkaar gaan afwisselen door een veranderend klimaat. Het bewust omgaan met beschikbare zoetwatervoorraden is dus van belang. Hergebruik van water is een manier om de zoetwatervoorziening vorm te geven.

Onderzoek

Evides plaatste een pilotinstallatie op het terrein van RWZI Bath, de grootste rioolwaterzuivering van waterschap Brabantse Delta. De RWZI Bath zuivert dagelijks gemiddeld zo’n 100.000 kuub afvalwater.

De pilotinstallatie neemt een deelstroom effluent in. Via bewezen en bekende technieken als ultrafiltratie en reverse osmose werkt Evides het effluent op tot proceswater.

De kwaliteit van het effluent van de RWZI Bath voldoet aan de eisen, maar het heeft wel wat bijzondere uitdagingen. Denk bijvoorbeeld aan een hogere zoutconcentratie. Gedurende de pilot onderzoekt men de optimale procesomstandigheden voor dit relatief zoute water.

Pilotperiode

Omdat het afvalwater in Bath het hele jaar door wordt gezuiverd, is het gezuiverde water ook in droge tijden beschikbaar. Het onderzoeksproject loopt nu en duurt tot oktober 2021. Na deze pilotperiode kan er bij goed resultaat een nieuw (deel)traject richting een full scale toepassing volgen.

Toekomstbestendig

Waterschap Brabantse Delta en Evides Industriewater hebben een maatschappelijke verantwoordelijkheid om actief een rol te pakken in het toekomstbestendig maken van watervoorziening. Zij hebben de ambitie om volledig klimaatneutraal en circulair te zijn en een wezenlijke bijdrage te leveren aan een klimaatbestendige en vitale leefomgeving. Het hergebruiken van gezuiverd afvalwater voor proceswater draagt daaraan bij. Er wordt een nieuwe waterbron gecreëerd die een bijdrage levert aan de zoetwatervoorziening.

 

Waterbedrijf Groningen en North Water nemen de nieuwe industriewaterzuivering Garmerwolde en de nieuwe transportleidingen voor drink- en industriewater in gebruik. Hiermee leveren de bedrijven op een duurzame manier water aan de industrie in de Eemshaven met Google als eerste grote afnemer.

De Eemshaven is de laatste jaren flink in ontwikkeling. Dit betekent eveneens een toenemende vraag vanuit Noordoost-Groningen naar water om te gebruiken als koel- en proceswater. North Water, een gezamenlijke industriewaterdochter van Waterbedrijf Groningen en Evides Industriewater, levert het water op maat.

Samen met waterschap Noorderzijlvest koos North Water voor het RWZI-terrein Garmerwolde als locatie. Vanaf hier is voldoende oppervlaktewater van goede kwaliteit uit het Eemskanaal beschikbaar als bron voor industriewater. Daarnaast biedt het maximale kansen voor het hergebruik van slib en het gezuiverde rioolafvalwater (effluent).  Momenteel vindt een verkenning plaats naar de mogelijkheden om in de nabije toekomst het effluent te kunnen hergebruiken.

Nieuw leidingentracé

Om het industriewater vanuit Garmerwolde aan de Eemshaven te kunnen leveren werd er ook een heel nieuw transportleidingtracé voor industriewater aangelegd. Waterbedrijf Groningen legde gelijktijdig een nieuwe drinkwaterwaterleiding aan over grotendeels hetzelfde tracé. Om daarmee te zorgen voor een robuuste drinkwaterinfrastructuur voor het leveringsgebied Noordoost-Groningen. Werk met werk combineren is een win-win voor alle betrokkenen: een in plaats van twee keer aanleggen scheelt in kosten maar zeker ook in de overlast.

 

Google zet industrieel water uit oppervlaktewater in voor de koeling van de servers in haar datacenter in Eemshaven. Dit kan nu dankzij de aanleg van een nieuwe industriële waterzuivering en nieuwe transportleidingen door het Waterbedrijf Groningen en North Water in Garmerwolde. Google ondersteunt de aanleg met een investering van ruim 45 miljoen euro. Als volgende stap onderzoekt Google hoe ze afvalwater kan behandelen en gebruiken om het datacenter te koelen.

In het  datacenter in de Eemshaven gebruikt Google water om de temperatuur van de apparatuur en servers te regelen. Door deze innovatie gebruikt het datacenter veel minder energie. De watercapaciteit om warmte af te voeren is tot 24 keer hoger dan bij lucht, wat betekent dat er significant  minder energie wordt verbruikt.

Google gebruikt zowel gesloten als open systemen. In het gesloten systeem circuleert het water zo vaak mogelijk door leidingen met een continue stroom. Het open systeem maakt gebruik van koeltorens om de temperatuur van het gesloten systeem te verlagen. Door gebruik te maken van deze recirculerende koelsystemen kan het datacentrum het waterverbruik met meer dan de helft verminderen ten opzichte van de alternatieve methode van eenmalige koeling.

Nieuwe watervoorziening

De afgelopen vijf jaar werkte Googel samen met North Water en Waterbedrijf Groningen en investeerde meer dan 45 miljoen euro om de bouw van de nieuwe industriële watervoorziening te ondersteunen. Bij de aanleg van de nieuwe waterleiding voor industriewater heeft Waterbedrijf Groningen over grotendeels hetzelfde tracé ook een nieuwe drinkwaterleiding aangelegd.

Intussen denkt Google ook na over wat ze nog meer kan doen om zijn datacenter te verduurzamen. Daarom onderzoekt het bedrijf hoe het afvalwater kan behandelen en gebruiken om het datacenter te koelen.

 

Sachem stopt met het onttrekken van vervuild grondwater. Volgens het bedrijf en de Provincie Gelderland is de grondwatersanering op het terrein in Zaltbommel niet meer nodig. Het bedrijf zou volgens de rechter het water oneigenlijk gebruiken als koelwater.

De grond en het grondwater op de locatie van Sachem zijn begin jaren zeventig als gevolg van het productieproces en een brand verontreinigd geraakt met benzeen. Het bedrijfsterrein wordt al een aantal jaren gesaneerd door onder andere grondwater te onttrekken. Sachem heeft een vergunning van de Provincie Gelderland voor grondwateronttrekking voor sanering ter plaatse van het bedrijfsterrein. Volgens deze vergunning zou de onttrekking worden afgebouwd en gestopt in 2023.

Boete

De provincie Gelderland waarschuwde Sachem twee jaar geleden dat het moest stoppen met het oppompen van grondwater. Sachem gebruikte het grondwater namelijk al lang niet meer voor het saneren van de bodem, maar voor industriële koeling. Wat in strijd was met de regels, zo oordeelde ook de rechter.

Afgelopen jaren verminderde Sachem de hoeveelheid opgepompt grondwater al stevig. Het bedrijf stopte echter medio februari volledig omdat deze volgens eigen analyse niet meer noodzakelijk was voor de verdere grond- en grondwater sanering. De Provincie Gelderland is dezelfde mening toegedaan en wilde dat de onttrekking vóór 1 april werd gestopt.

Mechanisch koelen

De installaties worden nu gekoeld met koeltorens en mechanische koeling. De koelinstallaties, waar een flinke investering voor nodig was, zijn in februari in gebruik genomen.

Wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen en NHL Stenden Hogeschool ontwikkelden een polymeermembraan uit biobased appelzuur. Het superamfibisch vitrimere epoxyhars membraan scheidt water en olie en is volledig recyclebaar. Wanneer de poriën verstopt zijn door verontreinigingen, kan het worden gedepolymeriseerd, gereinigd en vervolgens tot een nieuw membraan worden geperst.

Superamfibische membranen, die zowel van olie als van water houden, zijn een veelbelovende oplossing voor het opruimen van olievlekken op water. Helaas zijn deze membranen  vaak niet robuust genoeg voor gebruik buiten de laboratoriumomgeving. Bovendien kunnen de membraanporiën dichtslibben door aangroei van algen en zand. Chongnan Ye en Katja Loos van de Rijksuniversiteit Groningen en Vincent Voet en Rudy Folkersma van NHL Stenden gebruikten een relatief nieuw type polymeer om een membraan te maken dat zowel sterk als gemakkelijk te recyclen is.

De wetenschappers maken het nieuwe vitrimeer membraan door polymeren uit het natuurlijke monomeer appelzuur te persen en sinteren. Dit membraan kan worden gerecycled door het te malen en vervolgens te persen en te sinteren.

Dynamisch netwerk

Vitrimeerplastics zijn polymeren met de mechanische eigenschappen en chemische resistentie van een thermohardende kunststof. Vitrimeer-kunststoffen kunnen zich echter ook gedragen als een thermoplast, omdat ze kunnen worden gedepolymeriseerd en hergebruikt. Dit betekent dat een vitrimeer kunststof alle kwaliteiten bezit om een goed membraan te vormen voor de sanering van olielekken.

De polymeren in het vitrimeer zijn op een omkeerbare manier verknoopt’, legt Voet uit. Ze vormen een dynamisch netwerk, dat recycling van het membraan mogelijk maakt.’ De wetenschappers produceren het vitrimeer via basegekatalyseerde ringopeningspolymerisatie tussen appelzuur en epoxy-gemodificeerd appelzuur.

Poriën

Zowel water als olie verspreiden zich over het resulterende superamfibisch membraan. Bij een olieramp is veel meer water aanwezig dan olie. Het overvloedig aanwezige water bedekt het membraan en passeert  vervolgens door de poriën. Voet: ‘De waterfilm aan het oppervlak van het membraan houdt de olie uit de poriën en scheidt deze van het water.’

Het membraan is stevig genoeg om olie uit het water te filteren. Als zand en algen de poriën verstoppen, kan het membraan na verwijdering van de verontreinigingen worden gedepolymeriseerd. Daarna kan men van de bouwstenen een nieuw membraan maken. ‘We testten dit op laboratoriumschaal van enkele vierkante centimeters’, zegt Loos. ‘En we zijn ervan overtuigd dat onze methoden schaalbaar zijn. Zowel voor de polymeer-synthese als voor de productie en recycling van het membraan.’ De wetenschappers hopen dat een industriële partner de verdere ontwikkeling op zich zal nemen.

Toepassingen

Het maken van dit nieuwe membraan voor olielekkagesanering toont de kracht van samenwerking tussen een onderzoeksuniversiteit en een toegepaste universiteit. Loos: ‘Een tijdje geleden besloten we dat de polymeergroepen van de twee instituten één moesten worden. Door studenten, staf en faciliteiten te delen. We startten onlangs de eerste hybride onderzoeksgroep in Nederland. Dat maakt het makkelijker om toepassingen te vinden voor nieuw ontworpen materialen. Voet: ‘Polymeerchemici streven ernaar moleculaire structuren te koppelen aan materiaaleigenschappen en toepassingen. Ons hybride onderzoeksteam heeft de ervaring om precies dat te doen.’

UT-onderzoekers laten een nieuwe manier zien om anionuitwisselingsmembranen te ontwikkelen. Ze maakten de membranen uit een nieuw soort plastic (saloplastic). De onderzoekers laten ook zien dat hun techniek membranen kan maken die zeer stabiel zijn in extreme omstandigheden zoals een zeer hoge of lage pH. Dit maakt ze bruikbaar voor brandstofcellen of waterontzilting.

Elektrodialyse is een beproefde techniek voor de ontzilting van zeewater of brak water. Deze techniek vereist een ionenuitwisselingsmembraan dat selectief de ionen uit waterig zout doorlaat, maar tegelijkertijd het water zelf tegenhoudt. Deze membranen produceren is nog een uitdaging en leidt vaak tot dure membranen die niet stabiel zijn in extreme omgevingen met een zeer hoge of een zeer lage pH.

Saloplast

De onderzoekers vonden een techniek die de problemen van de commercieel gebruikte ionenuitwisselingsmembranen kan oplossen door een zogenaamde saloplast maken. ‘Bij het mengen van bepaalde positief- en negatief geladen polymeren in water konden we al een poly-elektrolyt complex (PEC) maken dat het best kan worden omschreven als een mozzarella-achtige bol van plastic’, zegt onderzoeker Wiebe de Vos. ‘Het grootste probleem bleef de eenvoudige verwerking van dit complex tot een bruikbaar membraan.’

Hittepers

Na onderzoek van verschillende technieken vonden de onderzoekers dat hittepersen de hoogste kans van slagen had. Bij dit proces plaatst men de PEC in een mal die vervolgens in een hittepers wordt geplaatst. In het begin sluit de pers zonder extra druk en warmt op tot een temperatuur van tachtig graden Celsius. Na ongeveer twintig minuten, wanneer het materiaal de gewenste temperatuur bereikt, verhoogt de druk tot tweehonderd bar. Dit is vergelijkbaar met de druk ongeveer twee kilometer onder water.

De PEC houdt deze omstandigheden vijf minuten vast. Daarna koelt het materiaal af tot 25 graden Celsius. Het hele proces duurt ongeveer een uur, veel minder dan bij andere gebruikte technieken die tot enkele dagen kunnen duren. Het eindproduct is een transparante film met hoge dichtheid. Het plastic is stevig en flexibel en volledig dicht tot op de nanometerschaal. Bovendien is het proces volledig schaalbaar met uitstekende controle over de grootte, dikte en structuur van het membraan.

Brandstofcellen en ontzilting

Naast ontzilting kan het membraan ook op veel andere manieren gebruikt worden. De stabiliteit bij zeer hoge en lage pH-waarden maakt het geschikt voor brandstofcellen. Ook hangt het relatief eenvoudige productieproces niet af van organische oplosmiddelen, en repareert het materiaal zichzelf in zout water. Mogelijk gaat het hier om het membraan van de toekomst.