Stuart Cherry is freelance schrijver bij communicatiebureau Pyramidion.

5 July 2012

De beschikbaarheid van schoon water wordt steeds belangrijker, zowel politiek als vanuit het oogpunt van het milieu. Membraandistillatie kan mogelijk schoon water leveren met een veel lager energieverbruik. Met ondersteuning van Philips Innovation Services op de High Tech Campus is Aquaver uit Rotterdam erin geslaagd deze techniek in slechts één jaar te ontwikkelen tot ‘s werelds eerste commerciële product op dit gebied.

780 miljoen mensen hebben onveilig drinkwater. In ontwikkelingslanden is dit zelfs een belangrijke oorzaak van ziekte. In andere landen is er grote bezorgdheid over de omvang van het waterverbruik. Wereldwijd is de gemiddelde ’waterfootprint‘ (de hoeveelheid zoet water gebruikt voor de productie van goederen en diensten) 1,4 miljoen liter per persoon per jaar. In de VS is dit tweemaal zo hoog.

Hoewel er veel water beschikbaar is, is dit vaak zout of vervuild en moet het voor gebruik een behandeling ondergaan. De bekende waterzuiveringstechnieken gebruiken veel energie en er zijn technische en financiële beperkingen in de hoeveelheid verontreiniging die ze aankunnen. Daarom deed het Rotterdamse Aquaver, onderdeel van de internationale Ecover-groep, onderzoek naar opties die duurzamer en flexibeler zijn.

Aquavers oplossing gebruikt gepatenteerde meertrapsmembraandistillatie in vacuüm. Het voorverwarmde water wordt toegevoerd aan de eerste trap en stroomt door een kanaal met een hydrofiel membraan. Door de lage druk in deze trap kookt het water bij een lagere temperatuur; de waterdamp gaat door het membraan en condenseert dan tot puur destillaat. De verontreinigingen blijven opgelost in de afvalstroom, die nu een hogere concentratie heeft.

In volgende trappen wordt de afvalstroom bij steeds lagere druk en dus steeds lagere temperatuur op dezelfde manier gedestilleerd via een membraan, met gebruik van de condensatiewarmte van de voorgaande stap. Elke keer wordt er meer gezuiverd water gewonnen en neemt de concentratie verontreiniging van de afvalstroom toe. De energie, in de vorm van warmte of elektriciteit, hoeft alleen te worden toegevoerd aan de eerste trap.

 advertorial 

Free webinar ‘Modernizing your code base with C++20’

As many production tool chains now adopt C++20 features, the potential this brings is unlocked. What advantages can recent versions offer to your code base? In this webinar we’ll look at the great improvements C++ has gone through and how features like concepts and ranges can transform your code. Register for 2 February, 4PM.

IMG_0153

De Rotterdamse vinding is vooral geschikt voor toepassingen waarbij bestaande oplossingen niet voldoen. In ontwikkelingslanden zou ze drinkwater van constante kwaliteit kunnen leveren, onafhankelijk van de toevoer en losgekoppeld van de openbare waterleiding. Een dergelijke installatie kan werken met duurzame bronnen als biomassa en zonne-energie of met afvalwarmte van andere systemen.

In de industrie is de techniek te gebruiken om problematische afvalstromen te concentreren. Dit kan leiden tot een beter beheer van afvalstoffen, watergebruik in een gesloten kringloop en het terugwinnen van waardevolle mineralen. Ook bij deze toepassing kan membraandistillatie werken op afvalwarmte met een lage temperatuur en de bedrijfskosten reduceren.

Singapore Water Week

In januari 2011 had Aquaver een goede onderbouwing met researchmodellen. Vervolgens heeft het de techniek ontwikkeld tot een robuust, stabiel en gemakkelijk te gebruiken commercieel product. Hierbij lag de focus op kleinschalige toepassing (minder dan honderdduizend liter per dag) voor gedecentraliseerde drinkwatervoorziening en het concentreren van afval.

Bij de industrialisatie heeft Aquaver ondersteuning gekregen van Philips Innovation Services op de High Tech Campus. Samen hebben de bedrijven het product ontwikkeld en de elektronica en software getest. Ook hebben zij thermodynamische proeven gedaan om de druk en temperatuur in elke trap af te stemmen op een optimale waterproductie en een efficiënt energieverbruik, in een compact systeem.

De ontwikkeling van een complex laboratoriumproces dat constant en deskundig toezicht vereist tot een systeem dat iedereen overal kan gebruiken, was een grote uitdaging. Eerst hebben de partners een testprogramma uitgevoerd om de parameters te bepalen die van belang zijn voor de kwaliteit. Met hulp van Philips Innovation Services heeft Aquaver vervolgens waterkwaliteitssensoren en feedbackregelsoftware ingebouwd om de automatische besturing te realiseren die zorgt voor een efficiënte werking met niet meer dan één aan/uit-schakelaar. Door de zuivering uit te zetten bij overbelasting voorkomt de besturing schade aan het systeem of letsel. Ook hebben de twee bedrijven een strategie ontwikkeld voor onderhoud op afstand, waardoor de producten overal inzetbaar zijn.

Met de kennis van de toeleverketen en de contacten van Philips Innovation Services hebben de partners in slechts vijf maanden een kleinschalig, werkend prototype ontworpen en gebouwd. De demonstratie hiervan op de Singapore Water Week in juni 2011 werd lovend ontvangen. Daarna hebben de bedrijven het prototype verder ontwikkeld tot de beoogde capaciteit, waarbij ze de energieconsumptie en het ruimtegebruik verder hebben verlaagd.

Eén jaar na het begin van de industrialisatie is Aquaver begonnen met kleinschalige productie op de HTC. Het systeem levert extreem zuiver water, met een geleidbaarheid van minder dan 10 µS/cm. Een geïntegreerde mineralisatie-eenheid zorgt ervoor dat de uiteindelijke output van drinkwaterkwaliteit is. Het apparaat is ook te gebruiken om industrieel afvalwater tot vijfmaal te concentreren. Dan verbruikt het slechts 2 kWh per duizend liter destillaat, de helft van systemen op basis van omgekeerde osmose. Een verdere toepassing is de behandeling van water dat te zwaar verontreinigd is voor andere processen.

Edited by Nieke Roos