De Nederlandse watervoorziening staat onder druk. Dat stelt Marike Bonhof, directielid bij drinkwaterbedrijf Vitens. Ze roept daarom op om samen met de industrie en andere ketenpartners om tafel te gaan en waterzekerheid serieus te nemen. Donderdag 13 februari is Bonhof één van de drie potentiële schaduwministers van water tijdens het industriële watercongres Watervisie 2020.

Marike Bonhof ziet de zekerheid van de toegang tot schoon zoet water onder druk staan: ‘We zijn tenslotte een deltagebied en gebruiken het water van rivieren die eerst door andere landen lopen. Maar ook verdroging, verzilting microvervuilingen, hormoonverstorende stoffen en detergenten zijn allemaal reële bedreigingen waar we nu al mee te maken hebben. Bovendien wordt de ondergrond steeds drukker met gaswinning- en opslag, geothermie en andere vormen van energiewinning, -transport en -opslag. Dat kan met name de grondwaterkwaliteit negatief beïnvloeden. De verwachting is dat deze bedreigingen zich in de toekomst alleen meer zullen manifesteren. Daar moeten we nu al op anticiperen.’

Waarde

Bonhof pleit ook voor een nieuwe prijsbalans voor het drinkwater in Nederland. ‘De prijs die de industrie betaalt voor het gebruik van zoet water staat in schril contract met de waarde ervan.’ Bonhof wil deze paradox doorbreken, al beseft ze zich dat ze daarmee geen vrienden maakt bij de industrie. ‘Hoewel de afgelopen twee zomers de strategische waarde van water weer eens pijnlijk duidelijk werd, vertaalt dit zich nog niet naar de economische waarde’, zegt Bonhof. ‘Dat is verontrustend omdat water in de nabije toekomst wel eens een stuk schaarser kan worden dan nu.’

Bonhof doelt daarbij niet alleen op waterkwantiteit, maar ook op de waterkwaliteit. De waterbedrijven krijgen al steeds meer te maken met microplastics, medicijnresten en andere vervuilende stoffen en dat zou in de toekomst nog wel eens erger kunnen worden. ‘Als je water goedkoop maakt, ga je er als samenleving anders mee om. Het feit dat we drinkwater gebruiken om ons toilet door te spoelen, is hier een uitvloeisel van. Als we drinkwater nu al de waarde geven die het representeert als eerste levensbehoefte, zal je eerder naar alternatieven zoeken. Je kunt tenslotte ook regenwater gebruiken in de spoelbak of ander water van een lagere kwaliteit.

Prijsdifferentiatie

Water is geen uitzondering wat betreft de commerciële principes. Maak je het duurder, dan maakt men andere keuzes. En dan doelt Bonhof niet op de belasting op leidingwater (BOL). ‘De BOL is niets anders dan een manier om de inkomsten in Den Haag te vergroten. Bovendien zouden de opbrengsten van een dergelijke kunstmatige marktingreep niet bij de algemene middelen terecht moeten komen, maar terug in de sector moeten vloeien.

Bonhof is voorstander van prijsdifferentiatie. Voor de eerste levensbehoefte een laag tarief en voor andere gebruik een hoger tarief. ‘Daarmee ontstaat een financiële prikkel om zuinig met het gebruik van drinkwater om te gaan. Zeker als je naast prijsdifferentiatie voor water dat een bedrijf gebruikt, ook een heffing oplegt zoals het waterschap doet voor afvalwater dat een bedrijf verlaat. Dat stimuleert bedrijven om zo duurzaam mogelijk met water om te gaan. Zowel met het ingaande als met het uitgaande water. We zien daarvan in ons gebied ook al mooie voorbeelden, bijvoorbeeld bij FrieslandCampina.

Ondanks dat Perry van der Marel nog maar net is aangetreden als managing director van North Water, is hij al langer betrokken bij wateruitdagingen in Noord Nederland. De afgelopen zes jaar werkte hij vooral aan een van de prestigeprojecten van het industriewaterbedrijf: de Zout Afvalwater Zuivering Installatie in Farmsum, vlakbij Delfzijl. Nu Northwater ook een industriewaterzuivering bouwt, verstevigt het waterbedrijf zijn rol als industriewaterpartner.

‘Hoewel de ZAWZI per 2008 een praktisch probleem oploste voor het afvalwater in Delfzijl, is de regionale relevantie van de zuivering behoorlijk toegenomen’, zegt Van der Marel. ‘De ZAWZI is een collectieve eindzuivering van het chemiepark in Delfzijl en het gezamenlijke afvalwater is zout van samenstelling. Deze situatie blijkt ook zeer geschikt om zout afvalwater uit de regio te verwerken, omdat het verontreinigingen verwijderd waarna het kan worden geloosd op zout oppervlaktewater’.

Meerwaarde

Van der Marel benadrukt dat North Water van meerwaarde wil zijn, en niet zomaar afvalwater wil verwerken. ‘Het moet gaan om zout water waarvoor andere goede verwerkingsopties ontbreken. Als de trend van verdroging en verzilting aanhoudt, ontstaan in de toekomst meer problemen met lozing van zoute waterstromen op oppervlaktewater in het binnenland. We behandelen nu bijvoorbeeld al zoutwater dat als testwater vrijkomt bij geothermiebronnen. Dit betreft een enkele duizend kuub zeer zout water per test. Circa tien keer zouter dan zeewater. Heel verontreinigd is dat water niet, maar toch is het afvalwater. Een ontdoeningsroute via de ZAWZI biedt uitkomst. We verwachten in de toekomst een toename in geothermieprojecten, waardoor de zuivering alleen maar relevanter wordt.

Dat geldt ook voor de behandeling van pekelwater van regionale kaasmakerijen, dat de ZAWZI ook sinds een jaar of vijf behandelt. Ook een onbetwistbare afvalwaterstroom, maar wel te zout voor lokale behandeling, omdat de kaasmakerijen nu eenmaal niet aan zee zijn geplaatst.

De bacteriën in de biologische zuivering zijn zeer speciaal. Niet alleen omdat ze industrieel afvalwater schoonmaken van verontreinigingen onder zoute omstandigheden, maar ook omdat ze korrelslib vormen. Daardoor bezinken ze veel sneller dan gebruikelijk. Van der Marel: ‘Dit heeft als voordeel dat we grote volumes aan zout water hydraulisch goed kunnen verwerken. Een positieve verrassing, omdat bij aanvang van de zuivering in 2008 er juist twijfels waren over slibbezinking onder zoute omstandigheden.’

Niet alleen

Van der Marel benadrukt dat een dergelijke oplossing voor individuele bedrijven niet snel uit kan. ‘De uitdagingen op het gebied van water worden dermate groot, dat bedrijven steeds meer zullen moeten samenwerken om de license to operate te behouden. Zo ook in Delfzijl. Daar bood de ZAWZI uitkomst voor de vele bedrijven op en rondom het chemiepark. Ze kregen steeds meer te maken met verscherpte regelgeving en moesten extra maatregelen nemen. Dit is voor de individuele bedrijven onbetaalbaar. Een gezamenlijke investering pakt niet alleen lager uit, maar bedrijven kunnen zich bovendienop hun corebusiness richten omdat North Water ze ontzorgt. Die investering namen wij ook voor onze rekening, waardoor bedrijven alleen een vaste prijs per vervuilingseenheid betalen.

Bijkomend voordeel is dat de gezamenlijke deelstromen voor een veel stabieler zoutgehalte zorgen, wat weer gunstig is voor de biologische zuivering. De volumegrootte maakt het ook interessanter om reststromen te verwaarden. Nu is dat alleen nog het zoute secundaire slib, wat we samen met waterschap Noorderzijlvest eerst van het zout ontdoen waarna ze het slib vergisten. We willen echter ook naar anaërobe waterbehandeling om uit het afvalwater en bij voldoende schaalgrootte methaan te produceren. Tot slot bevat het pekelwater relatief hoge concentraties aan fosfaat. In 2019 hebben we speciaal hiervoor een buffer gebouwd die het ook mogelijk moet maken calciumfosfaat als meststof terug te winnen. Vooralsnog nog onderzoek, maar een mooie kringloop als perspectief.’

Koelwater

Uitdagingen zijn er niet alleen op het gebied van industrieel afvalwater. North Water bouwt momenteel een industriewaterzuivering naast de RWZI van waterschap Noorderzijlvest in Garmerwolde om de regio Noordoost Groningen (Eemshaven en Delfzijl) van voldoende industriewater te voorzien. ‘Het aantal datacenters in de Eemhaven groeide de laatste jaren enorm en daarmee de vraag naar koelcapaciteit. Je kunt ze met drinkwater koelen, maar dat is niet duurzaam. Als bron voor de zuivering gebruiken we voorlopig nog oppervlaktewater van het Eemskanaal. We sluiten echter niet uit op den duur over te stappen op effluent van de RWZI. Als de vraag naar industriewater blijft toenemen, is het de vraag of er op den duur voldoende Eemskanaalwater beschikbaar is. Ook met het oog op droge zomers.

Anderzijds kan de inzet van effluent ook tot ketensynergie leiden. Het waterschap moet in de toekomst waarschijnlijk het effluent extra behandelen om organische microverontreinigingen te verwijderen. Dat water is daarna van zo’n goede kwaliteit dat we het eenvoudig in kunnen zetten in de industrie. We kozen dus niet voor niets voor deze locatie. Voor koelwater of uiteindelijk de productie van waterstof is hergebruik van effluent natuurlijk prima.’

Dat laatste vraagt om uitleg. ‘North Water kan voor de productie van waterstof in de Eemshaven van meerwaarde zijn’, zegt Van der Marel. ‘Partijen hebben zuiver water nodig om te kunnen splitsen in zuurstof en waterstof. Wij hebben in de Eemshaven al een distributienet voor industriewater. En in 2021 ook voldoende toelevering van water vanuit Garmerwolde. Het is dan, net als bij de demiwaterplant van Evides Industriewater in Rotterdam, een kleine stap naar een collectieve zuivering voor demiwater of zelfs ultra puur water in de Eemshaven. We verwachten daarbij dezelfde synergiën als bij de ZAWZI’.

Synergie

Wat vooral opvalt, is dat Northwater nauw samenwerkt met zowel zijn klanten als met de andere partijen in de waterketen. Van der Marel: ‘Om dit soort projecten betaalbaar te houden, moet je wel samenwerken. Met name de benodigde infrastructuur legt een zware last op de investeringssom. Om het water uit Garmerwolde naar de Eemshaven te krijgen, moesten we een leiding leggen. Waterbedrijf Groningen maakte van de gelegenheid gebruik om tegelijkertijd een drinkwaterleiding te leggen, terwijl Waterschap Noorderzijlvest een afvalwaterleiding toevoegde. Het is in zo’n multi-utility systeem ook eenvoudiger om een zijtak te realiseren naar Delfzijl om daar in voldoende industriewater te voorzien.

De wateruitdagingen die voor ons liggen zijn te complex om alleen aan te pakken. Er zijn veel synergie-effecten te halen door de verbinding aan te gaan met private en publieke partijen. We zullen toch investeringen moeten doen om economische groei niet ten koste te laten gaan van de ecologie. Laten we er dan voor zorgen dat we die zo laag mogelijk houden.’

De vestiging van FrieslandCampina in Borculo is de afgelopen jaren flink gegroeid. Het bedrijf wil de omgeving echter ontzien en zijn watervoetafdruk beperken. De experts van het bedrijf bedachten dat ze redelijk eenvoudig het condensaat uit de stoominstallaties dat nu nog werd geloosd konden opwerken tot proceswater. IV-water werd aangewezen als choreograaf van het waterballet, zoals het project werd genoemd, en begeleidde het proces vanaf aanbesteding tot oplevering.

De groei van FrieslandCampina lijkt niet te stuiten. Het bedrijf was al een van de grootste zuivelcoöperaties ter wereld, maar nadat het melkquotum in 2015 werd afgeschaft, gingen sommige leden-melkveehouders, via de gelijknamige coöperatie de eigenaren van FrieslandCampina,  veel meer melk produceren. Tegelijkertijd nam de vraag naar Nederlandse kindervoeding toe. De productielocatie van de coöperatie in Borculo breidde de afgelopen jaren dan ook behoorlijk uit. Zo is de nieuwe babypoederproductielocatie in 2015 in gebruik genomen en heeft het bedrijf nog eens plannen voor een nieuwe productielocatie voor het mengen en verpakken van melkpoeder.

Een keerzijde van het succes van het bedrijf is dat de lokale waterfootprint behoorlijk is toegenomen. De vestiging in Borculo gebruikt onder andere water voor het drogen van de grondstof wei tot melkpoeder en ook veel water voor het reinigen van de apparatuur. Inmiddels is de waterinname zo groot geworden, dat het strategisch en maatschappelijk gewenst is om de waterinname te beperken. Nu loost het bedrijf tot nog toe een deel van zijn retourcondensaatwater op het oppervlaktewater. Gaandeweg ontstond het idee om dit water weer op te werken tot proceswater.

Senior Projectmanager Sjoerd Hofstee: ‘FrieslandCampina investeert veel in het verduurzamen van zijn processen. Op energiegebied maken we hier in Borculo onder andere gebruik van pyrolyseolie en biogas voor stoomopwekking. Voor het watergebruik hebben we bedrijfsbreed de ambitie uitgesproken per ton product dezelfde hoeveelheid of minder water te gebruiken ten opzichte van 2010. Meer concreet willen we bij de productielocatie in Borculo jaarlijks zo’n driehonderd duizend kuub water besparen.

Black box

Hofstee: ‘We onttrekken hier in Borculo zoetwater uit de ondergrond en krijgen ook drinkwater van Vitens. Daar zitten echter grenzen aan. Als we in Borculo verder doorgroeien, wordt de maximaal vergunde jaarhoeveelheid bereikt en dus zochten we naar een alternatieve waterstroom. Nu gebruiken we hier redelijk veel water voor de productie van stoom, dat na zijn warmte te hebben afgestaan condenseert en terugkomt. Het grootste deel van het condensaat kunnen we na enige bewerking opnieuw in het proces gebruiken. Ondanks de biologische vervuiling is de kwaliteit van dit water zodanig goed dat we met een beperkt aantal zuiveringsstappen weer water van drinkwaterkwaliteit kunnen krijgen. We besloten dan ook te onderzoeken of we hier een businesscase van konden maken. Uiteraard kijken we altijd waar economie en ecologie samengaan, maar uit strategisch oogpunt rekenen we bij duurzaamheidsprojecten met lagere marges en langere terugverdientijden.’

Voor de engineering stapte Hofstee naar Iv-Groep. Het ingenieursbureau heeft een in water gespecialiseerde divisie, Iv- Water, dat projecten voor onder meer waterschappen, drinkwaterbedrijven en industriële partijen uitvoert. Hofstee: ‘Uitgangspunt voor onze speurtocht naar de beste technologie voor het opwerken van ons proceswater was de geleidbaarheid van het retourwater. We wisten dus welke kwaliteit water we hadden en welke kwaliteit we nodig hadden in onze processen. Wat er voor nodig was om van kwaliteit a naar b te komen, was wat ons betreft een black box. De meeste complexiteit zat in het inpassen van een nieuwe installatie in een site die in ontwikkeling is. We zochten dan ook vooral een ingenieursbureau die het proces van begin tot eind kon leiden. Veel van de bekende ingenieursbureaus in de waterwereld ontwikkelen hun eigen waterzuiveringstechnologieën en -concepten. Daarmee loop je het risico dat men ongefundeerd voor de eigen technologie kiest. We wilden juist met een partij in zee gaan die technologie-onafhankelijk de beste oplossing voor onze specifieke vraag kon vinden, dit technisch inpassen in het bestaande proces en die het aanbestedings- en bouwproces kon begeleiden. Iv-Water voldeed aan deze eisen.’

Waterballet

Ronny Faasen is projectleider bij Iv-Water en verantwoordelijk voor het project dat gaandeweg de naam Waterballet meekreeg. ‘We zetten de vraag van FrieslandCampina uit in de markt en beoordeelden de inzendingen uiteraard op een aantal kwaliteitscriteria, maar prijs was minstens zo belangrijk’, aldus Faasen. ‘Zoals gezegd hanteert FrieslandCampina bij duurzaamheidsinitiatieven soepele financiële kengetallen, maar moesten we goed balanceren tussen prijs en kwaliteit. Dat betekende niet zozeer dat we bespaarden op de technologie, maar we konden wel geld besparen door mee te liften op een aantal andere projecten die tegelijkertijd werden uitgevoerd.’

Uiteindelijk koos Iv-Water in samenspraak met FrieslandCampina voor de inschrijving van RWB Water. Die stelde voor het water eerst door een biologisch slib op drager-systeem te leiden, dat de eerste organische vervuiling verwijdert. De organische vervuiling die dan nog overblijft, wordt afgevangen door een microfiltratiesysteem met keramische membranen. Deze zijn eenvoudiger chemisch te reinigen dan de polymere varianten zonder dat de werking ervan achteruit gaan en hebben een langere levensduur dan polymere membranen. Als laatste volgt een reverse osmosis-stap die met name de zouten verwijdert en dus de geleidbaarheid verlaagt. Daarna is het water op de gewenste kwaliteit en wordt het aangeboden aan het leidingsysteem van FrieslandCampina.

Slim combineren

Faasen: ‘Iv-Water is al direct begonnen met de inpassing van een zuiveringsinstallatie op de FrieslandCampina-site. Zo moest de retourwaterleiding worden afgetakt en ook andere leidingen aangelegd, dan wel omgelegd. Vanuit onze EPC-rol begeleiden we bovendien ook al het civiele werk voor de installatie zoals funderingen en bouwwerken. Ook een mooi voorbeeld van waar duurzaamheid en kostenbesparing hand in had gaan is het feit dat we een uit een ander project vrijgekomen gebouw konden hergebruiken als nieuw onderkomen voor het microfilstratiesysteem.’

De reverse osmosis-installatie staat in een ander gebouw, dat FrieslandCampina eerder bouwde voor vergelijkbare installaties. ‘Dit multifunctioneel ruimtegebruik drukt opnieuw de projectkosten’, zegt Faasen.

Ook de projectplanning paste Iv-Water creatief in. Faasen: ‘We konden meeliften met een ander, groter project dat ongeveer tegelijkertijd liep. Daardoor konden we onze werkzaamheden zo inpassen dat ze de minste overlast bezorgden voor de dagelijkse werkzaamheden van FrieslandCampina. De planning van het andere project was leidend voor onze planning, zodat we gezamenlijk tijdsloten hadden om installaties te plaatsen, aan te sluiten of te integreren in de bestaande productieomgeving.’

Succes

Inmiddels draait de zuivering. Faasen: ‘In maart konden we de installatie overdragen aan de operators van FrieslandCampina, waarmee we een project van op de kop af twee jaar succesvol afsloten. Die twee jaar was vanaf idee tot handover, de daadwerkelijke bouwtijd was veel korter. Het grootste deel van de installaties werd als complete modules geleverd, zodat onsite alleen de aansluitingen moesten worden gemaakt. En uiteraard vergde aanpassing van het leidingwerk wat tijd en engineeringskennis.’

Het water wordt nu nog ingezet bij toepassingen waar het water niet direct in contact komt met het product, zoals de productie van stoom, als koelwater bij koeltorens en de ijswaterinstallatie. Maar Hofstee sluit niet uit dat op den duur ook andere processen van het water gebruik kunnen maken. ‘De kwaliteit van het water is dezelfde als dat van drinkwater’, zegt Hofstee. ‘Dus ik kan me voorstellen dat we dit water op den duur breder kunnen inzetten. De zuiveringsinstallatie is nu gebouwd op een capaciteit van vijftig kubieke meter water per uur, maar we lozen nog steeds een deel van het retourwater. We zouden op den duur dan ook verder kunnen uitbreiden met een tweede installatie. De ruimte is er en omdat een deel van de nieuwe leidingen al overgedimensioneerd is, is een tweede installatie eenvoudig in te passen. We hebben nu al een behoorlijke stap gezet in het terugdringen van de waterfootprint, maar er zit nog meer in het vat.’

We selected three candidates who can all make a difference in the transition to an emission-free industry. Now it’s up to you to select your favorite. Read the background of the innovations below, watch the film and vote for your favourite Industrial Energy Enlightenmentz. At the European Industry & Energy Summit, you can attend the pitch of the candidates. Not yet registered? Then do it quickly.

Antecy / Climeworks – Direct Air Capture CO2

The technology of direct air capture (DAC) is fairly simple: a fan directs an air flow past an adsorbent, after which it is enriched with carbon dioxide. When the adsorbent is saturated, it is heated so that it releases the CO2. Commonly used adsorbents are alkanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyl diethanolamine (MDEA).

Antecy developed a solid adsorbent based on potassium bicarbonate, a well-known food additive. The potassium salt, also known as potassium hydrogen carbonate, is very hygroscopic, that is: it attracts and retains water. That quality makes it ideal for adsorbing CO2 out of the air. Even better is the fact that the salt releases it’s load of CO2 at relatively low temperatures.

Robert Rosa, business developer at Antecy, indicates that the main benefits of the solid, non-amine absorbent are lower costs and less degradation. Rosa: “Regeneration of the saturated potassium bicarbonate occurs at temperatures from eighty degrees Celsius. If a Direct Air Capture installation is built near the industry, it can use residual heat for the regeneration process. Or else solar heat would also be an option. Moreover, at that low temperature it is not necessary to actively cool, but the ambient temperature is sufficient. So you save energy on two sides.”

SoundEnergy – thermo-acoustic cooling

The thermo-acoustic heat pump was a great promise for years. Soundenergy is now launching a commercial product that uses the principle to convert residual heat into cooling. The potential in the industry is enormous and the first customers use all ready their residual heat to cool buildings.

CEO of Soundenergy Herbert Berkhout: “The crux of our thermoacoustic heat pump is that there are hardly any rotating parts in it. Simply put, you use a pressure vessel with Argon to which you add heat. Just as a balloon expands when it becomes warm, a pressure difference also occurs in the pressure vessel. The potential of the thermal energy has thus been converted into mechanical energy. Like with a speaker, that energy sets a sound wave in motion.

By constantly allowing the gas to cool through the environment and heating it with residual heat, you strengthen the pulse. We use two cylinders that continue to reinforce each other, creating a feedback loop. Then we use two other cylinders in the Teac-25 that use the acoustic energy to produce cold. In this way the system offers a cooling capacity of 25 kilowatts while only residual heat enters.

Gelion – Reinventing Zinc Bromide Batteries

Gelion has transformed the Zinc Bromide redox flow-battery technology into a more conventional stationary architecture. Instead of a pumped battery system with tanks and moving parts, the chemistry can be a self-contained block, like a Lead acid or Alkaline cell. This results in a consumer-friendly package that is much more economical, scalable and maintenance friendly, whilst retaining all the benefits of the Zinc Bromide technology.

Key to the technology is its ability to fully discharge to 0V: great for deep discharge cycling and energy shifting applications. This attribute greatly improves electrical safety as transport, installation and maintenance can all be performed at no electrical potential. Additionally, this enables the battery to chemically “reset” during a full discharge, resulting in remote maintenance, abuse tolerance and expected long life-time in demanding applications. Gelion’s first product iteration is aimed at the stationary energy storage market, ideally used to store large amounts of surplus renewable energy to firm supply by discharging when required. By varying the battery design, Gelion can alter the Zinc Bromide characteristics for higher power and greater capacitance to service other markets.

Other benefits of Gelion’s Zinc Bromide technology include: high fire safety; abundance of large reserves of active materials; and, ease of recyclability. Fire safety is due to the presence of Bromine, which is commonly used in fire retardant materials. When used in a battery, the cells become virtually fire-proof. Abundance of the active materials, Zinc and Bromine is critical: Zinc is one of the most abundant metals on earth and large amounts of Bromine are contained with brine deposits, such as the Dead Sea. The main materials used in Gelion’s Endure battery are: salts, plastics and carbons. Once discharged, these are all inert, non-toxic and safe, enabling cells to be disassembled via a conventional grinding process and the materials reclaimed as battery feedstock or recycled. Overall, Gelion expects that it’s batteries will be one the safest and easiest to recover at end of life.

Hoewel Vattenfall al sinds 2009 eigenaar is van Nuon, besloot het energiebedrijf pas recent om nog alleen de Zweedse naam te voeren. Bij deze keuze speelt mee dat de missie van het moederbedrijf: een fossielvrij leven binnen één generatie, in alle landen vorm krijgt. CEO Magnus Hall ziet daarvoor elektrificatie als één van de belangrijkste mogelijkheden. Tijdens de European Industry & Energy Summit zal hij de weg daarnaartoe toelichten. De industrie speelt in ieder geval een belangrijke rol hierin.

Steeds meer verschoof de koers van Vattenfall richting duurzame, hernieuwbare bronnen, waar windenergie een groeiend deel van uitmaakt. Bruin- en steenkoolcentrales pasten niet meer in deze lijn en langzaamaan neemt de energiereus afscheid van zijn fossiele centrales. Met als laatste wapenfeit de sluiting van de Amsterdamse Hemwegcentrale.

Hall ziet het als de laatste hobbels naar een volledig fossielvrije energievoorziening. ‘In Zweden was de energiebranche al fossielvrij en richt decarbonisatie zich op het transport en de industrie. In andere landen waar we actief zijn, draaien echter nog fossiele centrales. De centrales die we nog bedrijven, zijn wel de meest efficiënte in hun soort. Centrales als de Duitse 1,7 gigawatt Moorburg warmtekrachtcentrale, zullen nog hard nodig zijn om de energietransitie te ondersteunen. Maar zelfs die zal op den duur plaats moeten maken voor echt duurzame assets. Dat is naast waterkracht in onze ogen met name on- en offshore wind.

Elektrificatie

Waar die duurzame elektriciteit terecht moet komen, is voor Hall ook helder. ‘Elektrificatie van de transportsector is misschien nog wel de meest eenvoudige stap. Die elektrische weg geldt zeker ook voor de industrie, alhoewel de duurzame elektriciteit hier ook kan worden ingezet voor de splitsing van water. Hall: ‘We investeren momenteel al in electrolyzers. De combinatie met industriële gebruikers versterkt de businesscase voor waterstof. Bijvoorbeeld met de chemie, die ook op zoek is naar alternatieven voor fossiele koolwaterstoffen. De combinatie van afgevangen kooldioxide met waterstof biedt kansen voor tal van waardevolle producten.’

Vattenfall is inmiddels de uitdaging al aangegaan om staalproductie fossielvrij te maken. Hall: ‘Samen met staalproducent SSAB en mijnbouwer LKAB onderzoeken we in het Hybrit-project of we waterstof in kunnen zetten als vervanging voor cokes en kolen in de hoogovens. Normaal gesproken stookt men cokes en steenkool tot hoge temperaturen om het ijzererts te smelten. Dit is ook mogelijk door ijzerertspellets direct te reduceren met waterstof.

Cement

De cementindustrie heeft eenzelfde twijfelachtige reputatie als CO₂-emissiekampioen. Vattenfall werkt samen met Cementproducent Cementa om de productie van cementklinker te elektrificeren. Hall: ‘Elektrificatie van de cementproductie via plasmatechnologie is mogelijk. De productiesite van Cementa zou zelfs direct kunnen worden gekoppeld aan de uitbreiding van een windpark in de buurt van de fabriek. We zorgen er dus voor dat er geen fossiele brandstoffen hoeven worden gebruikt voor verwarming van de grondstoffen. Er komt nog steeds CO2 vrij tijdens het proces, maar dit kan redelijk eenvoudig worden afgevangen.’

Alianties

De rol die Vattenfall speelt in deze ontwikkelingen ligt volgen Hall niet vast. ‘De energietransitie is zo complex dat er nieuwe allianties nodig zijn om echt slagen te kunnen maken. De ene keer zijn wij leidend in een project, maar een andere keer zijn we een kleiner onderdeel van de keten. We sluiten steeds meer zogenaamde power purchase agreements (ppa, red.) af met industriële gebruikers. Daarmee koppelen we de productie van een windpark direct aan het elektriciteitsverbruik van partijen als bijvoorbeeld Microsoft.’

Geen belasting

Het is voor Hall ook duidelijk wat Vattenfall en zijn partners nodig hebben van de overheid: voortzetting van het Europese Emissions Trading System (EU ETS, red.). ‘Het mooie van het Europese ETS is dat het geen technologie voorschrijft’, zegt Hall. ‘Door technologieën te stimuleren of uit te sluiten, verstoor je de marktwerking. Het beste is natuurlijk om wereldwijd een eerlijke prijs af te dwingen voor CO2-emissies. Maar als we de Europese ETS al op een niveau krijgen dat duurzame energie concurreert met fossiele varianten, kan de markt zijn werk doen.

De Nederlandse wens om de energietransitie te versnellen is bewonderenswaardig. Maar qua CO2-beprijzing dreigt Nederland uit de pas te lopen met de rest van de EU. Het is beter om dit gezamenlijk aan te pakken, zodat ecologie en economie in balans blijven.’

Dit artikel is een beknopte versie van het artikel dat in Utilities 8 verschijnt.

Industriewater Eerbeek, Metal Membranes en Sponsh zijn de drie kandidaten die op 14 februari zullen strijden om de titel: Water Innovator of the Year 2019. Tijdens het Watervisie Congres zullen zij een pitch geven over hun innovaties, waarna de jury én het publiek de uiteindelijke winnaar kiest. Lees nu alvast de achtergrond van de kandidaten.

Industriewater Eerbeek – Afvalwater als proceswater

Industriewater Eerbeek levert zowel proceswater als biogas aan Papierproducent DS Smit De Hoop. ‘Dat is alleen gelukt door de water- en biogasteruglevering integraal op te pakken’, aldus Walter Hulshof. Ook een voordeel was dat Liander de investering deed voor zowel de gas als de waterpijpleiding.

Industriewater Eerbeek had al langer de wens gezuiverd water te retourneren naar de papierfabrieken, maar kwam niet tot een juiste zuivering van het water. Op technisch vlak was de belangrijkste hobbel het kalkgehalte laag genoeg te krijgen om het gezuiverde water gelijk te maken aan vers water.

Daarop is Industriewater Eerbeek aan de slag gegaan met een fysisch-chemische reactie. ‘Water is zwaar verzadigd met calcium. In het papierproces zorgt calcium onder andere voor verstopping van sproeiers, die de machines en hun bekleding schoonhouden. Calcium moet er dus zo veel mogelijk uit. Dat is mogelijk door de balans van bicarbonaat, CO2 en calciumcarbonaat in het water te verstoren. Wij doen dat in ons proces door CO2 te strippen, waardoor het calcium neerslaat in de zuiveringsbekkens.’

Om dat proces te kunnen aantonen is Hulshof in het lab van Industriewater zelfs aan de slag gegaan met vijf aaneengesloten melkpakken. ‘We kregen het wel voor elkaar in batch, maar niet in een continu proces. Totdat ik dacht: ik maak vijf kleine aaneengeschakelde ‘reactoren’, door in ons lab vijf melkpakken aan elkaar te knopen. Dat bleek te werken: door ze achter elkaar te zetten en in iedere reactor weer steeds meer calcium te laten neerslaan is het water aan het eind van de vijfde reactor voldoende vrij van calcium.’

Om dat principe op grote schaal aan te tonen, is een grootschalige proef uitgevoerd. Uiteindelijk heeft de proef geresulteerd in een full scale installatie van vijf zuiveringsbekkens op het terrein van Industriewater Eerbeek. Deze installatie produceert tweehonderd kubieke meter water per uur. Het water is van een hardheidsgraad die laag genoeg is om in allerlei fasen in het proces van DS Smith te kunnen worden ingebracht.

Metal Membranes – fotokatalytische metalen membranen

Metalmembranes ontwikkelde een nieuw type zelfreinigende membranen die door licht kunnen worden gereinigd. Het unieke aan deze membranen is dat de bovenste laag van deze filters bestaat uit een fotokatalytische TiO2-laag die bij verlichting een zelfreinigend effect heeft.

De voordelen van deze innovatieve techniek zijn dat de membranen niet vervuilen door de continue vorming van reactieve zuurstofspecies door het licht en TiO2. Metalen membranen hebben sowieso een intrinsieke hoge flux tijdens filtratie wat in stand wordt gehouden door het zelfreinigende effect. De membranen zijn onderhoudsvrij en hoeven niet te worden vervangen. Bovendien voorkomt de innovatieve reinigingsmethode het gebruik van chemicaliën. Dankzij deze eigenschappen in combinatie met de lange levensduur zijn de kosten per gefilterd watervolume beduidend lager.

De titaniummembranen van Metal Membranes worden gekenmerkt door kleine poriën, minder dan tien nanometer, die virussen en bacteriën tegenhouden. De membranen kennen een hoge schone waterflux van 750 l / m2 h bar. De membranen zijn ideaal voor point-of-use-toepassingen waarbij onderhoud of reiniging van membranen een probleem is. Door de fotokatalytische werking van de membraanbacteriën worden virussen en zelfs organische microverontreinigingen verwijderd.

 Sponsh – Water uit de lucht onttrekken

Kijkend naar hoe de natuur werkt in droge kustgebieden, ontwikkelden onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven een temperatuurgevoelig, slim textiel. ’s Nachts, wanneer de temperaturen laag zijn, is het materiaal super hydrofiel. Dit betekent dat het materiaal water aantrekt en aanzienlijke hoeveelheden water uit de lucht absorbeert. Overdag, wanneer de temperaturen hoog zijn, wordt het materiaal super hydrofoob. Dit betekent dat het materiaal water afstoot. De vezels trekken samen en persen het water uit als een spons. Voorlopig onderzoek toont aan dat het materiaal in staat is om elke cyclus water te absorberen en af te geven over driemaal het eigen gewicht. Op deze manier absorbeert het materiaal elke nacht water uit de lucht en geeft het deze gedurende de dag af. Door de huidige resultaten te extrapoleren, wordt verwacht dat één vierkante meter tot 1,3 liter per dag zal produceren. Het materiaal werkt in droge kustgebieden met voldoende verschil in temperatuur tussen dag en nacht.

Inmiddels is in nauwe samenwerking met het Deutsche Institut für Textile und Faseforschung in Denkendorf het materiaal opgeschaald van een vierkante centimeter voor de proof of concept naar een demonstratie van vijftig vierkante centimeter. Deze omvang klinkt misschien nog steeds klein, maar binnen het scheikundige en technische textielrijk is dit een enorme stap. De onderzoekers van de TUe zijn erin geslaagd om de coating met succes op verschillende soorten textiel aan te brengen. Ze bereikten daarbij zeer hoge transplantatieverhoudingen en de zogenaamde ‘karakterisering’ ziet er erg goed uit.

De volgende stap is het testen van de waterproductie van deze demonstratiesystemen in vochtige kamers. Als die goed uitpakken, testen de onderzoekers ze in de echte omstandigheden in Zuid-Afrika. In de tussentijd gaat het team door met het opschalen van het materiaal en het verbeteren van de waterproductie.

LyondellBasell investeert in het Circulaire Stoomproject omdat dit ‘het juiste is om te doen’. Vice-President Fuels & Styrene Chain Willemien Terpstra van LyondellBasell hoopt dat de overheden hun vergunnings- en stimuleringsprocessen stroomlijnen om het bedrijven gemakkelijker te maken dit soort investeringen vlot te trekken: ‘Als Nederland zich weet te profileren als schoon productiecluster, kan dit investeringen aantrekken van bedrijven die zich hierin willen onderscheiden.’ Tijdens Watervisie 2019 belicht Terpstra de weg naar een project dat 140 duizend ton CO2-uitstoot voorkomt.

De bouw van het circulair steam project op het terrein van LyondellBasell en Covestro is inmiddels in volle gang. En volgens Willemien Terpstra, Vice-President Fuels & Styrene Chain bij LyondellBasell, is de omvang van de installatie al aardig indrukwekkend aan het worden. ‘Er staat inmiddels een installatie met de omvang van een klein flatgebouw op het terrein’, vat ze de laatste stand van zaken samen. De weg naar deze investering van 150 miljoen euro is vier jaar geleden ingezet. Terpstra: ‘Een nieuwe en innovatieve installatie bouwen binnen een draaiende plant vraagt om een secure planning en langdurige voorbereiding. We kunnen bepaalde werkzaamheden alleen maar uitvoeren tijdens een shutdown, en die hebben we maar eens in de zes jaar. Als je projecten tijdens deze stop wil uitvoeren moet je dat drie jaar van te voren hebben uitgestippeld.’

Circulair Steam Project

Kort samengevat zetten LyondellBasell en Covestro volgend jaar een aantal waterige en zoute afvalstromen van de eigen processen om in hogedrukstoom, die een energiebron is voor de Maasvlakte-fabriek. Daarmee besparen de bedrijven jaarlijks 0,9 petajoule aan energie en voorkomen ze de uitstoot van om en nabij 140 duizend ton CO2. Bovendien voorkomt het circulair steam project (CSP) de jaarlijkse lozing van elf miljoen kilo zout op het oppervlakte water. De bouw van de waterzuivering en droge verbrandingsoven startte in de zomer van 2018 en als alles volgens planning loopt, kunnen de installaties tijdens de onderhoudsstop in 2019 worden aangesloten en volledig operationeel zijn in 2020.

Vertrouwen

‘We zijn dit project gestart vanuit de morele overtuiging dat de inzet van waardevolle reststromen voor stoomproductie de juiste stap is’, zegt Terpstra. ‘Dat wil echter niet zeggen dat het ook aan de interne rendementseisen van een commerciële fabriek voldoet. We implementeren een techniek die hiervoor nog nooit is toegepast, met al zijn onzekerheden en tegenvallers, in de overtuiging het beste te doen wat betreft energie-efficiency en milieu-impact. Dat vergt echter wel een bepaald vertrouwen van de organisatie zelf, maar zeker ook van de overheden die zich met de vergunningen bezighouden. CSP is dermate complex dat we te maken krijgen met drie ministeries. Helaas blijken de tijdlijnen van die overheidsinstanties nog wel eens anders te lopen dan wij nodig hebben binnen ons project, waardoor er regelmatig spannende momenten optreden. Je wilt in een dergelijk innovatief project de processen zoveel mogelijk stroomlijnen.

Zout

Neem het voorbeeld van de zoutextractie. Normaal gesproken gaat dit zout met het schone afvalwater de haven in. Nu hebben we een mooi product dat we kunnen afzetten in de cementindustrie. Tot nog toe valt dat zout echter onder de afvalwet en mag het dus niet zomaar als grondstof worden ingezet. Om daar toestemming voor te krijgen, moeten we eerst monsters kunnen laten zien van dit zout. Die hebben we uiteraard pas als de fabriek in gebruik is genomen en dus zal het eerste zout toch weer moeten worden afgevoerd. Als de overheid echt grote slagen wil maken met verduurzaming van de industrie dan zou harmonisering van het vergunningstraject één van de zaken zijn die ze moeten oppakken. Net als de overheid een regieorgaan zou moeten inrichten met bevoegdheden die over verschillende instanties heen kan kijken.’

Exportproduct

Terpstra bekijkt de klimaatuitdagingen breder dan alleen CO2-reductie en ziet vooral kansen voor de Nederlandse industrie. ‘De energietransitie biedt een kans voor Nederland om onze voorsprong in de kenniseconomie verder uit te bouwen. Maar dit zou wel moeten gebeuren met als doel de investeringen hier te laten plaatsvinden.  Een gunstig economisch klimaat kan hand in hand gaan met een duurzame industrie. Het begint met het maken van duidelijke en consistente keuzes.’