McNicholas Archieven - Utilities

Zowel bij luchtscheiding als waterstofproductie en cogeneratie is energie een dominante factor, maar watermanagement is zeker geen ondergeschoven kindje. Met een waterconsumptie van 79 miljoen kuub per jaar doet Air Liquide niet veel onder voor het waterverbruik van zijn klanten. Wereldwijd buigen zo’n zeventig professionals zich over het thema water. Paul McNicholas staat aan het hoofd van deze waterprofessionals en licht zijn visie toe op een betaalbare, betrouwbare en duurzame watervoorziening.

Air Liquide is een van de bekende leveranciers van diverse gassen voor de staal-, petrochemische, chemische, proces- en de voedingsmiddelenindustrie. Andere typische omgevingen waar de gassen worden ingezet zijn de glas- en automobielindustrie. Daarnaast levert het bedrijf ook zeer specialistische en hoog kwalitatieve gassen voor de hightech electronics-industrie alsook medische gassen.

Een deel van die gassen produceert men door het splitsen van lucht terwijl het bedrijf bijvoorbeeld ook waterstofgas produceert via steamreforming van biogas of aardgas of door de elektrolyse van water. Een bijproduct van dat proces is koolmonoxide, dat ook een eigen markt heeft. De gassen komen, afhankelijk van het volume, per pijpleiding, vrachtwagen of gascilinder bij de klant en zijn vaak onmisbaar voor het proces. Het bedrijf kiest er dan ook voor om dicht bij de klant te produceren, of zoals het bedrijf zelf noemt: over the fence. Daarbij lukt het Air Liquide om met 99,99 procent betrouwbaarheid te leveren. Dat doet men door zowel redundantie in  als de distributie van de gassen. Wereldwijd bedrijft Air Liquide 324 grote luchtscheidingsinstallaties en 46 waterstof en koolmonoxide fabrieken.

Een tweede belangrijk deel van het bedrijf vormt de cogeneratie-tak, dat de stoom en elektriciteitsvoorziening van een aantal grote internationale (petro)chemische bedrijven verzorgt. Een voorbeeld daarvan is de Pergen centrale op het terrein van Shell Pernis, die volledig door Air Liquide wordt bedreven. Maar ook op het terrein van Huntsman staat een warmtekrachtcentrale van Air Liquide. Wereldwijd zijn er zeventien van dit soort installaties.

Een bij het Nederlandse publiek minder bekend onderdeel van het Franse bedrijf zijn de (afval) waterbehandelings-activiteiten. Een op zich logische activiteit gezien het gebruik van zuurstof voor de productie van ozon in de waterwereld. Maar het onderzoek en de toepassingen gaan verder dan gassen alleen. De R&D-afdeling van het bedrijf kijkt bijvoorbeeld ook naar de toepassing van membranen om de verdeling van de gassen in het water te optimaliseren.

Waterconsumptie

Het zal geen verbazing wekken dat energie zowel bij luchtscheiding als waterstofproductie en cogeneratie een dominante factor is. Desondanks is het watermanagement zeker geen ondergeschoven kindje. Wereldwijd buigen zo’n zeventig professionals zich over het thema water. Engelsman Paul McNicholas staat aan het hoofd van deze waterprofessionals en licht naast de Pergen-installatie zijn visie toe op een betaalbare, betrouwbare en duurzame watervoorziening. ‘Wat betreft waterconsumptie doen we nauwelijks onder voor die van onze klanten’, zegt McNicholas. Hij toont een tabel uit 2015 waarin de waterconsumptie van 79 miljoen kuub per jaar iets lager is dan de consumptie van DOW Chemical en zelfs die van BASF overstijgt. Wat betreft waterinname verslaan de petrochemische bedrijven Air Liquide overigens ruimschoots, maar veel van dat water komt aan het einde van de rit weer terug in het watersysteem. ‘Bij het splitsen van lucht gebruiken we water om de gecomprimeerde lucht te koelen’, vervolgt McNicholas. ‘Zo’n zeventig procent van het water verdampt bij dit proces terwijl de overige dertig procent ter plekke wordt behandeld of naar de dichtstbijzijnde gemeentelijke afvalwaterinstallatie wordt afgevoerd. Dit proces is voor zestig procent verantwoordelijk voor onze waterconsumptie, de andere veertig procent komt op het conto van de andere processen, zoals bijvoorbeeld cogeneratie. Dat water verdwijnt met name in de processen van de klanten.’

Nu is verdwijnen een groot woord, want uiteindelijk is ook de waterdamp onderdeel van het totale systeem, maar het bedrijf heeft wel continu nieuw water en energie nodig om zuivere stoom aan zijn klanten te kunnen blijven leveren. ‘Daarbij stellen onze klanten steeds hogere eisen aan de stoomkwaliteit’, vervolgt McNicholas. ‘In sommige gevallen produceren we dat water zelf, zoals in onze vestiging in Bayport (Verenigde Staten, red.) waar we niet alleen lucht scheiden en waterstof produceren, maar ook stoom produceren uit ons eigen geproduceerde water. Het voordeel van zo’n geïntegreerd systeem is dat je veel kosten- en energie-efficiënter kunt produceren. Door een combinatie van exotherme en endotherme processen, hoeven we relatief weinig energie toe te voegen. En ook de restwarmte in het retourwater kunnen we hergebruiken. Helaas is deze integrale aanpak niet overal mogelijk. In het geval van Shell Pernis leveren we stoom aan de site en stroom aan Eneco. Het water wordt al sinds de ingebruikname van Pergen in 2008 geleverd door Evides Industriewater. Uiteraard streven we ook bij dit soort samenwerkingsverbanden naar de hoogste mogelijke efficiëntie, maar de leveringsbetrouwbaarheid is net zo belangrijk. ’

De demiwaterfabriek is onlangs nog uitgebreid met een condensaatbehandelingsinstallatie. Deze condensate polishing unit (CPU) zuivert het water dat overblijft nadat het stoom zijn warmte heeft overgedragen aan het proces tot een kwaliteit waarvan direct stoom kan worden gemaakt.

Waterstress

Het terugwinnen van water heeft in Nederland minder prioriteit dan elders op de wereld. ‘In veel gevallen gaat het water dat wij gebruiken naar een gezamenlijke afvalwaterbehandeling of naar een gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallatie’, zegt McNicholas. ‘In het geval van luchtscheiding, gebruiken we het water alleen voor het koelen van lucht. Dat vervuilt het water nauwelijks. Voor de warmtekrachtinstallaties kan het wel interessant zijn om het water her te gebruiken. Ook omdat daar nog vaak energie in zit in de vorm van warmte.’

In andere landen is de waterstress meer voelbaar en investeert men behoorlijk in het terugdringen van de watervraag. ‘De beste voorbeelden komen uit Singapore en China’, zegt McNicholas. De waterstress is in die gebieden dermate voelbaar dat de overheid wel moet ingrijpen in de waterconsumptie‘In China zijn we bijvoorbeeld verplicht 65 procent van ons water te recyclen en hergebruiken. Hetzelfde geldt voor Brazilië waar het ons lukte 63 procent van het watergebruik terug te dringen. In sommige gevallen mogen wen in China zelfs geen druppel water lozen. Die eisen zijn overigens heel strikt: het enige dat de fabriek mag verlaten is poeder. Al het water moet worden hergebruikt.’

Zero liquid discharge

Of dit soort zero liquid discharge-oplossingen energetisch en milieutechnisch de beste oplossingen zijn, betwijfelt McNicholas. ‘In veel gevallen kan je de natuur beter zijn werk laten doen en water op natuurlijke weg zuiveren. In gebieden met veel waterstress gelden echter andere overwegingen, al was het maar dat de lokale overheid dit soort eisen kan stellen. Wetgeving is dan ook de sterkste drijfveer voor innovatie en investeringen in waterbesparing en behandeling. Dat die wetgeving wel eens strenger kan worden, daarvan is McNicholas overtuigd. ‘Als de klimaatverandering doorzet, zouden er wel eens meer waterstressgebieden kunnen ontstaan. De voorspellingen voor 2050 zijn dat de watervraag met 55 procent toeneemt. Het grootste deel van dat percentage is te wijten aan de maakindustrie, die zijn vraag in die tijd met vierhonderd procent ziet toenemen. Ook het waterverbruik van de utilitiesbedrijven zal groeien, geschat wordt een toename van 140 procent. En dan groeit de wereldbevolking ook nog eens dermate explosief dat het domesticale watergebruik groeit met 130 procent. Als de industrie op dezelfde voet blijft doorgaan, kunnen er tekorten ontstaan. Mensen gaan altijd vóór processen en dus zal de industrie manieren moeten vinden om zijn watergebruik terug te dringen.

Waterkwaliteit

Naast de kwantiteit is ook de waterkwaliteit een punt van zorg. ‘Met name microvervuilingen en biocide bijproducten vormen een steeds groter probleem bij het zuiveren van water. In veel landen, ook in Europa, kijkt men naar wetgeving om die vervuiling terug te dringen. Nu zijn veel van deze vervuilingen op te lossen met ozon. Wij leveren zuivere zuurstof, waar ozon van kan worden geproduceerd.’

McNicholas is er nog niet helemaal van overtuigd of water de aandacht van de industrie krijgt die het verdient. ‘Ook bij ons overtreft het energieverbruik en de daaraan gerelateerde kosten verre die van water. Er is echter een directe band tussen energie en water. Waar energie het hart van een bedrijf is, is water het bloed.’

Pergen

De warmtekrachtcentrale Pergen op het terrein van Shell Pernis levert zevenhonderd ton stoom per uur en wekt zo’n driehonderd megawatt aan elektriciteit op. Voor een hogerendement warmtekrachtcentrale zoals Pergen is naast de leveringszekerheid van water, ook de kwaliteit van belang. Zo eist men een geleidbaarheid van minder dan 0,2 microSiemens en een total organic carbon gehalte van minder dan tweehonderd parts per billion.

Met een totale capaciteit van 1.055 kubieke meter demiwater per uur is de installatie één van de grootste in zijn soort in Europa. De installatie wordt gevoed met industriewater van Evides Industriewater. Doordat het water van een constante en goede kwaliteit is, kan de omvang van de proceswaterinstallatie relatief beperkt blijven. Het demiwaterproces is gebaseerd op ionenwisseling, omdat deze zuiveringstechniek een relatief hoge recovery heeft, waardoor er op voedingswater kan worden bespaard en er minder afvalwater hoeft te worden geloosd. Het voedingswater stroomt door twee leidingen naar twee breaktanks van ieder 10.000 kuub . Vanuit deze tanks wordt het naar de demi-installatie gepompt die in totaal vijf productielijnen omvat. Iedere productielijn bestaat uit een kationfilter met zwak en sterk zure hars, een CO2 -ontgassingstoren, een anionfilter met zwak en sterk basische hars, gevolgd door een mengbedfilter als polisher. Als laatste polishing-stap wordt het water nog door een reverse osmosis-installatie geleid om uiteindelijk op de lage TOC-waardes uit te komen die contractueel zijn vastgelegd.