Nederlandse waterschappen streven naar een efficiëntere rioolwaterzuivering: betere effluentkwaliteit met mogelijkheden tot (direct) waterhergebruik, en terugwinning van energie en grondstoffen. Verbeteringen aan het huidige zuiveringssysteem zijn mogelijk, maar zijn complex. Hierbij wordt het streven tot verduurzaming niet bereikt. Het huidige concept moet daarom volledig worden herontworpen.
MULTIFILE
In Nederland en omringende landen zijn in de afgelopen jaren en decennia verschillende projecten gerealiseerd rond decentrale innovatieve concepten voor afvalwaterbehandeling en gebruik van re-genwater. Om gemeenten, waterschappen en andere belanghebbenden een rationele grondslag te bieden voor keuzes m.b.t. de inrichting van de stedelijke waterketen (wel of niet decentraal, wel of niet brongescheiden), is in dit KIEM project de potentie en beperkingen onderzocht van nieuwe en circulaire sanitatieconcepten, zoals brongescheiden sanitatie en lokaal (her)gebruik van regenwater op woonwijk schaal. De vraag is wat we kunnen leren van ervaringen bij gerealiseerde projecten, en welke rationele basis er is om, met name bij nieuwbouwplannen, een trendbreuk teweeg te brengen in de richting decentrale oplossingen voor waterzuivering en waterhergebruik op wijkniveau, als al-ternatief voor de huidige, centrale systemen. Daartoe zijn negen verschillende gerealiseerde pro-jecten, operationeel op praktijkschaal, verkend aan de hand van literatuurstudie, data-analyse, inter-views, enquêtes en scenarioberekeningen. Verschillende prestatie-indicatoren, o.a. met betrekking tot terugwinning van grondstoffen, waterkwaliteit, hergebruik en kosten zijn inzichtelijk gemaakt. Bo-vendien is onderzoek gedaan naar de acceptatie van burgers m.b.t. governance structuren (top-down versus bottom-up) als het gaat om de stedelijke waterketen en diensten m.b.t. waterlevering en wa-terbehandeling.Uit dit verkennende onderzoek is gebleken dat alternatieve systemen (brongescheiden sanitatie met vacuümriolering en lokaal gebruik van regenwater) voor toiletspoeling, evt. tuin en wasmachine tot substantieel minder gebruik van drinkwater leiden. Bovendien wordt met separate inzameling en be-handeling van zwart- en grijswater de terugwinning van nutriënten (N, P, C) gestimuleerd en is er bij decentrale behandeling van grijswater jaarrond aanvoer van schoon water wat met name in droge periodes meerwaarde heeft. Daarentegen leiden systemen op wijkschaal, mede vanwege de relatief kleine schaal, tot relatief hoge financiële kosten, d.w.z. in vergelijking met de kosten voor aanleg en beheer van reguliere systemen. Daarbij wordt benadrukt dat vergelijking van kleine, decentrale sys-temen met de huidige, grootschalige centrale (afval)watersystemen lastig is vanwege de relatief ge-ringe hoeveelheid data die beschikbaar is m.b.t. prestatie-indicatoren van decentrale systemen. We kunnen daarom slechts voorlopige en minder harde uitspraken doen over een aantal prestaties van decentrale concepten, bijv. m.b.t. waterkwaliteit. Bovendien is de beoordeling van prestatie-indicato-ren problematisch vanwege ongelijksoortigheid. De huidige grootschalige systemen zijn goeddeels uit-ontwikkeld (innovatie was gericht op kostenefficiency), terwijl decentrale, nieuwe vormen van sani-tatie nog volop in ontwikkeling zijn, met duurzaamheid als drijfveer.Aandachtspunten en vragen liggen met name op het gebied van governance. In de huidige inrichting en organisatie van de waterketen zijn de verantwoordelijkheden, beleidsontwikkeling en operatie in-stitutioneel geborgd en sectoraal verdeeld (waterbedrijf, gemeente en waterschap). Nieuwe vormen van sanitatie en gebruik van regenwater op wijkschaal brengen de noodzaak tot vergaande samen-werking en nieuwe vraagstukken met zich mee.Om de prestaties van grootschalige, centrale systemen m.b.t. afvalwaterbehandeling en watervoor-ziening beter te kunnen vergelijken met decentrale systemen op wijkschaal wordt aanbevolen om gelijktijdig te innoveren op beide schalen, waarbij de innovatie (ook op grote, centrale schaal) gericht is op klimaatadaptatie en aansluiting bij de circulaire economie. Belangrijk daarbij is langjarige data-verzameling en monitoring, zodat de integrale prestaties van concepten en systemen kunnen worden gevolgd, beoordeeld en verbeterd, in de context van integrale duurzaamheid. Daarnaast wordt aan-bevolen om, indien mogelijk, decentrale (afvalwater)systemen op wijkniveau op te schalen naar een grootte van minimaal 3.000 inwoners, om het (op berekeningen gebaseerde) veronderstelde break-evenpoint (kosten decentraal vergelijkbaar met grootschalige, centrale systemen) in de praktijk te ve-rifiëren. Gerealiseerde projecten, bijv. Reitdiep in Groningen of Waterschoon in Sneek, kunnen wor-den benut voor verdere innovatie gericht op kringloopsluiting en circulaire economie.
MULTIFILE
Cellvation B.V., KNN Cellulose, CirTec en Rijksuniversiteit Groningen, begeleid door subsidieadviesbureau ASQA Subsidies, richten zich binnen onderhavig project op de ontwikkeling van een pilot-productlijn die de werking van de nascheidingstechnologie, het CellPro proces, van tertiaire cellulose in een continuproces op een representatieve praktijkschaal kan aantonen. Hiermee wordt het mogelijk om tertiaire cellulose op te werken tot een grondstof voor hoogwaardige toepassingen op grote schaal.Hiervoor richten de projectpartners zich op industriële en communale afvalwaterstromen. Ondanks dat de watersector de afvalwaterzuivering goed heeft georganiseerd, staat het grootschalig terugwinnen van grondstoffen, waaronder tertiaire cellulose nog in de kinderschoenen. Meer dan de helft van het organisch materiaal in rioolwater bestaat uit cellulose, afkomstig van wc-papier. Naast de terugwinning uit rioolwater richt de technologie zich tevens op de terugwinning van gelijksoortige vezels, zoals die afkomstig van luiers.De vernieuwende procestechnologie van Cellvation moet de functionaliteiten van de verschillende processtappen die zich eerder als proof-of-concepts in individuele installaties hebben bewezen op een innovatieve wijze combineren in het pilot-productiesysteem om tot de beoogde grootschalige opwerking van tertiaire cellulose te komen. Gezamenlijk hebben de projectpartners het streven om een zo duurzaam mogelijk perspectief te ontwikkelen voor de teruggewonnen cellulose, het zeefgoed. Hiervoor werken de projectpartners aan de ontwikkeling van een realistische ketenontwikkeling door zich te richten op hoogwaarige verwaarding van tertiaire cellulose, bijvoorbeeld als functioneel additief bij de aanleg van asfaltwegen, als grondstof voor biocomposiet of als grondstof in isolatiemateriaal. Bovendien wordt unieke wetenschappelijke kennis gevaloriseerd van de Rijksuniversiteit Groningen ten aanzien van de verwaarding van Recell voor hoogwaardige toepassingen in de chemie.
Terugwinning van warmte en grondstoffen uit de water-cyclus kan een cruciale bijdrage leveren aan het realiseren van een circulaire, klimaat neutrale metropoolregio. Dit vereist koppeling van infrastructuur en netwerken uit verschillende sectoren (water, energie, afval), en op verschillende schaalniveaus. Technologisch is dit mogelijk. Naast technologische innovaties zijn ook governance innovaties nodig omdat deze koppeling leidt tot botsing van sectorspecifieke wetten, regels en gewoonten. Het vergt een nieuwe verdeling van verantwoordelijkheden, bevoegdheden, financiering en eigenaarschap, en dus nieuwe governance arrangementen. Het ontwikkelen van deze governance arrangementen is in de MRA hoogst actueel. Met een bouwopgave van 240.000 woningen voor 2040 liggen er grote kansen te komen tot circulaire gebiedsontwikkeling. Binnen het consortium zijn ruim 20 projecten geïnventariseerd waar terugwinning van energie en/of grondstoffen uit de water cyclus technisch mogelijk is, en vermoedelijk maatschappelijk rendabel. De vraag naar nieuwe governance arrangementen staat dan ook hoog op de agenda bij waterschappen, waterleidingbedrijven, netbeheerders en gemeenten. Dit project analyseert en systematiseert lessen die getrokken kunnen worden uit zowel succes als falen van op dit moment lopende experimenten, ten behoeve van een door het consortium uit te voeren ‘strategietraject koppelkansen water, energie en grondstofterugwinning in de MRA’. Dit project koppelt wetenschappers en hun lopend onderzoek, aan een concreet strategisch traject van publieke actoren. Gedurende dit traject zullen nieuwe governance arrangementen voor gekoppelde systemen binnen het consortium worden ontwikkeld. Het proces van strategie-ontwikkeling wordt gedocumenteerd, en gebruikt ter ontwikkeling van een post-academische cursus ‘werken aan transities’ voor actoren in circulaire gebiedsontwikkeling.
Dit project richt zich op duurzame extractie en hergebruik van gadolinium (Gd), een zeldzaam aardmetaal dat onder andere wordt gebruikt in computerchips, maar ook in MRI-contrastmiddelen in de medische praktijk. Omdat waterzuiveringsinstallaties deze contrastmiddelen niet kunnen terugwinnen komt Gd via urine in het milieu terecht. De productie van Gd genereert grote hoeveelheden toxisch afval en CO2. Voor de verduurzaming van de chemische sector is het daarom essentieel nieuwe methoden te ontwikkelen om Gd te recyclen en te scheiden. Ons innovatieve proces maakt gebruik van het eiwit Lanmodulin, dat specifiek Gd bindt. Door Lanmodulin op een vaste drager te immobiliseren, kan het herbruikbaar worden ingezet om Gd direct uit urine te filteren. Na binding wordt Gd door een eenvoudige chemische behandeling losgekoppeld van het eiwit en gerecycled. Jaarlijks wordt in Nederland meer dan 500 kg Gd gebruikt in MRI-contrastvloeistoffen. Door Gd uit urine te filteren, kunnen ziekenhuizen hun milieubelasting en afvalproductie verminderen. Het teruggewonnen Gd kan vervolgens hergebruikt worden in verschillende toepassingen buiten het ziekenhuis. Gd extractie bespaart kosten en vermindert de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen van buitenlandse producenten. Het project is geïnspireerd door de Green Deal Duurzame Zorg, die streeft naar halvering van het grondstofverbruik in de zorg in 2030. Het doel van ons onderzoek is om een effectief en duurzaam Gd terugwinning proces te ontwikkelen voor praktijkgebruik. Dit nieuwe, schaalbare proces vormt een milieuvriendelijk systeem dat Gd extraheert voor hergebruik in de chemische industrie. De technologie biedt ook mogelijkheden om andere waardevolle zeldzame aardmetalen uit afvalstromen te winnen, wat bijdraagt aan een circulaire economie. Door recycling van kritieke grondstoffen verlagen we de milieu-impact van de medische sector en dragen we bij aan een duurzamere toekomst.
