Pathema Archieven - Utilities

Pathema heeft met haar Industrial Vortex Generator (IVG-C) de verkiezing Water Innovator of the Year 2017 gewonnen. De jury was onder de indruk van de technologie die zich inmiddels in de praktijk bewezen heeft en die een hoge impact kan hebben op het chemicaliënverbruik in de waterbehandeling. Directeur Mark Boeren ziet inmiddels de orderportefeuille groeien van de baanbrekende technologie.

Pathema ontwikkelde acht jaar geleden het Industrial Vortex Generator (IVG-C) CoolWater systeem oorspronkelijk voor de behandeling van dweilwater voor ijsbanen. Paul en Mark Boeren zochten een oplossing voor de aanwezigheid van gassen in water. Die gassen zorgden ervoor dat het water minder goed uitvloeide op de ijsbanen en een hogere energielasten van de koude-installatie. Normaal gesproken werd dat probleem opgelost door warm water van tussen de zestig en tachtig graden Celsius te gebruiken, maar de oplossing van Pathema bood een energiezuinig alternatief. ‘De beroemde Zamboni dweilmachines brengen dweilwater met een hoge temperatuur op de baan aan en dat hete water wordt vervolgens ingevroren’, zegt Mark Boeren. ‘Er gaat dus niet alleen energie verloren in het opwarmen van het dweilwater, maar daarna werken de koelcompressoren van de ijsbaan ook nog eens extra hard om ijs te maken van het warme water. Wij pikten het idee op dat er een energiezuinige manier zou moeten zijn om het water te ontgassen. Dat bleek inderdaad het geval en samen met een Zweedse partner ontwikkelden wij de zogenaamde Realice technologie die al gebruik maakte van de Vortex generator. Die laatste bouwt op mechanische wijze een driedimensionale draaikolk op waarin gassen door middel van een vacuüm onttrokken worden en zo verdwijnen. Het systeem verlaagde bovendien de viscositeit van het water, waardoor het ook onder lage temperaturen goed uitvloeide.

Aragoniet

Nu zijn ijsbanen niet heel dik bezaaid in de Benelux en de businesscase voor Pathema werd ongunstig toen tachtig procent van de banen vervolgens het Realice systeem gebruikte. Totdat een beheerder van een ijsbaan erachter kwam dat de warmtewisselaar in de verdampingscondensor die de Realice-technologie gebruikte wel heel schoon was. ‘De kalk bleef op de bodem van de koeltoren liggen en men kon het er zo uitscheppen’, verklaart Boeren. Wij onderzochten wat er gebeurde met dat kalk en het bleek dat doordat kooldioxide aan het water wordt onttrokken aanwezige calcium-ionen worden omgezet in kalkkristallen, ofwel calciumcarbonaat. De gevormde kalkkristallen, Aragoniet, kunnen zich niet aan de oppervlakte van een warmte wisselende delen hechten. Wij hadden dus min of meer bij toeval een chemicaliënvrije manier gevonden om kalkaanslag te voorkomen in watersystemen.’

In 2010 zocht Boeren dan ook een launching customer die de technologie in de praktijk wilde testen. ‘De testen waren succesvol en wij dachten dan ook overspoeld te worden met aanvragen. Niets bleek minder waar. De partijen waar onze nieuwe klanten normaal mee spraken, waren gerenommeerde waterbehandelingsbedrijven die met name chemicaliën verkochten om kalkaanslag, corrosie en legionella te voorkomen. Die zaten niet te wachten op een technologie die hun businesscase onderuit haalde.’

Praktijktesten

Gelukkig zag kennis- en onderzoeksinstituut van de procesindustrie ISPT (Institute for Sustainable Process Technology), wel heil in de Vortex-technologie en samen zochten de partijen opnieuw een bedrijf waar zij de werking van de technologie in de praktijk konden bewijzen. Dat bedrijf werd Heineken in Den Bosch, waar werd afgesproken om éénderde van de koeltorens met de technologie van Pathema, volledig chemicaliënvrij, te testen en tweederde op de traditionele manier te behandelen. Boeren: ‘Er zijn foto’s gemaakt en onafhankelijke testen uitgevoerd en het resultaat was nog beter dan wij hadden verwacht. Niet alleen nam de kalkaanslag aanzienlijk af, maar het afgeleide resultaat was dat ook het water- en energieverbruik afnam. Er hoefde namelijk minder water te worden gespuid.’

Opnieuw leek de weg vrij naar een succesvolle businesscase, maar toen diende zich de crisis aan. ‘Bedrijven wilden wel in onze energie- en waterbesparende techniek investeren, maar dan alleen als koudetechniek moest worden vervangen’, verklaart Boeren. ‘Bovendien worden in crisistijd de meeste vervangingsinvesteringen vooruitgeschoven. Het meeste succes hadden wij nog bij het MKB, waar wij een no cure no pay-overeenkomst aanboden. Bij deze wat kleinere partijen had je het voordeel dat je direct met de eigenaar sprak, die snel kon beslissen. Bij grotere partijen heeft koelwater niet altijd de prioriteit en de doorlooptijden zijn daarom veel langer.’

Maatwerk

In 2016 besloot Pathema het businessmodel uit te breiden en de IVG-C technologie ook te gaan verhuren. ‘Bedrijven zijn nog steeds terughoudend in investeringen in nieuwe technologie. Door de technologie te verhuren en daarbij ook de benodigde service te leveren, ontzorg je de klanten terwijl zij profiteren van twintig tot zestig procent lagere kosten voor hun koelinstallaties.’ Dat wil overigens niet zeggen dat Pathema standaardoplossingen verhuurt. ‘Iedere klant vraagt toch om maatwerk omdat geen enkel proces gelijk is en ook het voedingswater kan verschillen. Het maakt nogal uit of een bedrijf kraanwater, regenwater, grondwater of oppervlaktewater gebruikt. In sommige gevallen levert een chemievrije voorbehandeling van het (koel)water grote besparingen met zich mee. Gecombineerd met de Vortex-behandeling volgt overigens altijd nog een stap om ook de biologie in het water onschadelijk te maken, dat kan UV-C zijn, maar ook ultrasone golven of in sommige gevallen elektrolyse. Wij engineeren en bouwen alle installaties zelf en leveren onze klanten een kant en klaar, plug & play product in een skid. De toegepaste Hydrodynamische Vortex-cavitatie technologie voldoet uiteraard aan alle eisen van de onlangs vernieuwde ISSO 55.3 voor legionellapreventie in koeltorens’.

Ontzorgen

Inmiddels zijn er steeds meer klanten die overstag gaan. Zo gebruikt aardappelproducent Lamb Weston/Meijer al een tijdje de IVG-C, net als andere grote industriëlen. Andere typische bedrijfstakken die Pathema bedient zijn datacenters, de vrieslogistiek en de voedingsmiddelenindustrie. ‘Er zijn tot nog toe geen klanten afgehaakt en bestaande klanten breiden met onze technologie uit naar andere vestigingen’, zegt Boeren. ‘Dat bewijst wel dat de technologie werkt. Overigens groeit ons klantenportfolio nog veel harder in het buitenland. Met name in de zuidelijke Amerikaanse staten is water heel duur en dus doet men er alles aan om zoveel mogelijk water te besparen. Maar ook in eigen land ontstaat nu ook bij de grotere bedrijven belangstelling voor chemicaliënvrije koelwaterbehandeling. Iedereen verwacht namelijk dat de wet- en regelgeving hieromtrent steeds strenger zal worden.’

De lange weg die in 2009 is begonnen, lijkt nu tot een volwassen product te hebben geleid. ‘We zijn er vooral trots op dat wij maatwerk kunnen leveren’, concludeert Boeren. ‘Iedereen kan dozen schuiven, maar wij leveren een op maat gemaakt product en ontzorgen de klant compleet in exploitatie en onderhoud.

Masters of industry: Industriële koel- en ketelwaterbehandeling

Paul Boeren is een van de twee sprekers tijdens de Masters of Industry bijeenkomst met het thema: Industriële koel- en ketelwaterbehandeling.

Conditionering van koel- en ketelwater voorkomt problemen met scaling, fouling en corrosie. Tot nog toe worden hiervoor veel chemicaliën gebruikt. Min of meer toevallig stuitte Pathema op een manier om koelwater op mechanische wijze te conditioneren. Kleinere, zogenaamde comfortkoelingen, worden  standaard al behandeld, maar bij grote koelsystemen in de petrochemie of de staalindustrie gebeurt dit nog niet. Toch kan ook voor dit soort systemen conditionering van het water voordelig zijn.

Tijdens deze Masters of Industry toont Mark Boeren (directeur Pathema en Water Innovator of the Year 2017) hoe de Industrial Vortex Generator koelwater kan behandelen zonder inzet van chemicaliën. Nienke Koeman (onderzoeker bij KWR) geeft inzicht in de resultaten van het onderzoek dat zij deed naar de conditionering van koelwater bij open recirculerende systemen.

Informatie over het programma en aanmelden kunt u vinden via www.mastersofindustry.nl.

mastersofindustry

Water heeft op zichzelf wellicht een lage waarde, maar als drager van energie en grondstoffen is het onmisbaar voor de industrie. Tijd voor een herwaardering. Want een integrale blik op energie, water en grondstoffen biedt vaak onverwachte kansen en economische en ecologische winst. Tijdens Watervisie 2017 presenteert de waterketen zich als waterdrager: bescheiden als single utility, maar met een grote impact op de utilities-voorziening in zijn geheel.

Energie en water zijn altijd nauw met elkaar verweven. Water is essentieel voor alle fasen van de productie: van energie uit fossiele brandstoffen tot biobrandstoffen en energiecentrales. Energie is op zijn beurt van cruciaal belang voor de watervoorziening, afvalwaterzuivering en ontzilting. Deze kritische samenhang tussen water en energie is in de World Energy Outlook 2016 van het IEA onderzocht. De onderzoekers kijken daarbij naar hoe de complexe onderlinge afhankelijkheden tussen water en energie zich zal verdiepen in de komende decennia.

Een van de conclusies van het rapport is dat bijna alle zwakke punten in het wereldwijde energiesysteem, of ze gerelateerd zijn aan toegang tot energie, energiezekerheid of het antwoord op de klimaatverandering, kunnen worden verergerd door veranderingen in de beschikbaarheid van water. En bijna problemen op het gebied van de wereldwijde watervoorziening kan worden verergerd door verstoringen aan de energiekant.

De WEO-2016 analyse geeft de eerste globale schatting van de hoeveelheid energie die wordt gebruikt voor de levering van water. De onderzoekers schatten dat de hoeveelheid energie die wordt gebruikt in de watersector de komende 25 meer dan verdubbelt, vooral vanwege ontziltingsprojecten. In 2040 zullen deze ontziltingprojecten zijn goed voor twintig procent van de watergerelateerde vraag naar elektriciteit. Grootschalige industriewaterprojecten en de toenemende vraag naar de behandeling van afvalwater  dragen ook bij aan de stijgende energiebehoefte van de watersector.

Het aandeel in het wereldwijde elektriciteitsverbruik van de watersector blijft ongeveer vier procent in 2040. Er zijn echter grote regionale verschillen. In de Verenigde Staten en de Europese Unie is het aandeel van het totale elektriciteitsverbruik van de watersector ongeveer drie procent. In het Midden-Oosten stijgt het aandeel van negen procent in 2015 tot zestien procent in 2040, als gevolg van een toename van ontziltingcapaciteit.

Waterstress

De energiesector wordt ook dorstiger de komende decennia. Het energiegerelateerde waterverbruik stijgt met bijna zestig procent tussen 2014 en 2040. Sommige technologieën, zoals windenergie en zon-PV, vereisen zeer weinig water, maar andere duurzame bronnen, zoals de productie van biobrandstoffen, geconcentreerde zonne-energie,  CO2-afvang en -opslag en kernenergie vragen in de toekomst om meer water. De transitie naar een emissieloze energievoorziening kan waterstress dan ook verergeren. In sommige gevallen kan waterschaarste zelfs duurzame energieproductie in de weg staan.

De beschikbaarheid van water, in het bijzonder voor de opkomende economieën, kan een steeds belangrijker onderwerp geworden. Zo stijgt de vraag naar water in China en India, die beide afhankelijk zijn van kernenergie en kolengestookte centrales. Veel van deze installaties staan in gebieden met waterstress.

Inmiddels is al veel beleid gericht op het beperken van de water- en energievraag en ook technische innovatie draagt bij aan besparing op het gebied van beide utilities. Overheden en private partijen vormen steeds vaker een integrale visie op water en energie en benutten bijvoorbeeld de energie die in afvalwater zit ingebed. Tijdens Watervisie 2017 laten we zien dat een integrale visie op energie en water interessante businesscases kan opleveren.

Waterinnovator of the year

Ook volgend jaar zullen we weer de Waterinnovator of the year kiezen. Inmiddels is er al een aantal aanmeldingen en hebben we ons oog laten vallen op een aantal veelbelovende technologieën of innovatieve partijen. Niet iedereen die hierna wordt genoemd heeft daadwerkelijk toegezegd, maar we raden ze wel aan dit te doen.

Power to protein

Een van die kandidaten is Willy Verstraete, emeritus professor van de Ugent.  Verstraete concentreert zich momenteel met name op de productie van hoogwaardige eiwitten uit restwaterstromen. Het microbiële proces kan, door de voeding en procesparameters te veranderen, ook vetten of andere speciale stoffen maken. Verstraete: ‘Veel waterzuiveringen zijn ingericht op het verwijderen van stikstof door denitrificatie. Daarmee gooi je echter een waardevolle grondstof weg. Onze insteek bestaat erin de stikstof af te zonderen op een nette manier en dan deze op te werken tot microbieel proteïne (ProMic).’ De organismen die Verstraete ontwikkelde weten wel raad met ammoniak en maken onder aerobe omstandigheden celmateriaal dat rijk is aan aminozuren. ‘Die eiwitten kunnen als veevoer worden ingezet, als vervanger van viseiwitten of soja eiwitten’, zegt Verstraete. ‘De prijzen voor die hoogwaardige eiwitten zijn de afgelopen jaren verdubbeld en daarmee hoog genoeg om watervalorisatie aantrekkelijk te maken.’

Alginaat

De tweede mogelijke kandidaat is Royal HaskoningDHV met de productie van alginaat: een hydrofiel polymeer dat normaal gesproken wordt gewonnen uit zeewier. De papier- en kartonindustrie gebruikt alginaat als coating zodat inkt zich goed over het papier verspreidt. Nu wil het toeval dat Nereda slibkorrels, een uitvinding van TU Delft-onderzoekers, alginaat-achtig polysacharide (ALE) produceren, maar de onderzoekers noemen het ook wel Nereda Opgewekt (NEO) alginaat. Paul Roeleveld, directeur business development bij oyal HaskoningDHV, kan inmiddels melden dat de eerste twee test extractie-installaties worden gebouwd. Een installatie komt in Epe, waar het huishoudelijk Nereda slib verwerkt en één komt in Zutphen, waar NEO-alginaat uit industrieel Nereda slib wordt gewonnen.

Vortex

Een andere veelbelovende techniek komt van Pathema. Het bedrijf ontwikkelde het IVG-IL -Industrial Vortex Generator – In Line- systeem. Dit is een chemicaliën vrije oplossing voor het voorkomen van kalk en ijzeraanslag, scaling en biologie in reiniging- of productieprocessen. Het principe is gebaseerd op de verandering van het kalkkristal dat plaatsvindt op het moment dat het kalkhoudende water door een drie dimensionale draaikolk gaat. Deze draaikolk komt tot stand door het gebruik van de gepatenteerde Vortex generator. In combinatie met een UV-C straling-techniek ontstaat een poortwachtersysteem dat kalk- en ijzeraanslag, biologie en opvoerdruk controleert aan het begin van het proces.

 

Heeft u nog een aanmelding voor de Waterinnovator of the Year-verkiezing? Stuur dan een mail naar David@industrieperspectief.nl Of kijk op www.watervisie.com voor meer informatie.