naar top
Menu
Logo Print
31/07/2019 - MELS DEES

DE WATERMAKERSCLUB

Elemental Water Makers produceert via omgekeerde osmose duurzaam zoet water tegen een lage prijs

Elemental Water Makers is een jong bedrijf - inmiddels al de start-upfase voorbij - met een bijzondere klantenkring. Enerzijds zijn dat luxe-resorts en rijke magnaten op tropische privé-eilanden en anderzijds de straatarme bevolking van gebieden waar betrouwbare energie- en watervoorziening nog een utopie lijkt. Een gesprek met Reinoud Feenstra, medeoprichter en technisch directeur.

Reinoud Feenstra (links) en Sid Vollebregt, de oprichters van  Elemental Water Makers, een onderneming die al heel wat prijzen op het gebied van duurzaamheid en innovatie heeft binnengehaald
Reinoud Feenstra (links) en Sid Vollebregt, de oprichters van Elemental Water Makers, een onderneming die al heel wat prijzen op het gebied van duurzaamheid en innovatie heeft binnengehaald

Het (zee)water zit de oprichters en medewerkers van Elemental Water Makers duidelijk in het bloed: bij binnenkomst in het Scheveningse bedrijf staan de surfplanken al in het gelid. “Inderdaad, we hebben allemaal wel iets met water. Zeilen, surfen, kitesurfen … Ons bedrijf is in 2012 voortgekomen uit onderzoek dat we aan de TU Delft deden en daarna zijn we aanvankelijk in het Yes!Delft Incubation Centre gaan zitten. Maar deze omgeving past beter bij ons." Reinoud Feenstra wijst naar het indrukwekkende uitzicht op de Scheveningse haven.

Gladden Island, een geïsoleerd privé-eiland in de Caribische Zee bij Belize, wordt door een installatie van Elemental Water Makers van zoet water voorzien
Gladden Island, een geïsoleerd privé-eiland in de Caribische Zee bij Belize, wordt door een installatie van Elemental Water Makers van zoet water voorzien

TROPISCH EN AFGELEGEN

“Toch speelt onze corebusiness zich niet hier af. We werken vooral in gebieden als de Filipijnen, Madagaskar en het Caraïbisch gebied. Daar bouwen we compacte ontziltingsinstallaties, die in principe op basis van zonne-energie werken. We maken de componenten niet zelf, en onze systemen zijn deels gebaseerd op bestaande, bewezen technologie. Maar dankzij onze organisatie, processchema's en een aantal essentiële innovaties - zoals een energyrecoverysysteem dat ook op kleine schaal toepasbaar is - kunnen we met relatief eenvoudige systemen tegen lage prijs zoet water produceren, duurzaam. " Reinoud voegt eraan toe: “En dat op afgelegen plaatsen die meestal off the grid zijn, waardoor we waarde toevoegen op kustlocaties waar de waterschaarste soms dramatisch groeit."

REVERSE OSMOSIS

Elemental Water Makers opereert in een niche tussen zeer kleinschalig (< 5 m³ per dag) en grootschalig (> 1.500 m³ per dag).

Feenstra: “Zeewater ontzilten kan op meerdere manieren. Distillatie kan door direct gebruik te maken van zonnewarmte, maar dat kost veel oppervlakte en levert relatief weinig op. Typisch iets voor gezins- of groepsinstallaties in landen als India."

"Dan heb je grote vacuüm- en multi-stageflashdistillatiesystemen. Het grote nadeel daarvan is dat ze heel veel energie kosten, wat niet wenselijk is als je een duurzaam systeem wilt bouwen." 

"De tegenwoordig meest gebruikte methode is omgekeerde osmose, met membranen die een poreuze, uiterst dunne polyamide film bevatten die onder meer de NaCl-moleculen tegenhoudt."

 

REVERSE OSMOSIS

Omgekeerde osmose (OO - oftewel Reverse Osmosis, RO) is een proces waarbij een vloeistof door een semipermeabel membraan wordt gedrukt, in de stromingsrichting tegengesteld aan de richting die door osmose wordt veroorzaakt. Het membraan houdt de opgeloste stoffen tegen. Daarvoor moet een externe druk worden toegepast die groter is dan de osmotische druk; bij het ontzilten van zeewater ligt de benodigde druk rond 50 bar. Omgekeerde osmose wordt vaak voorafgegaan door een klassieke filtratie om vaste stoffen tegen te houden.

Elemental Water Makers koos voor deze laatste methode, onder meer omdat de membranen behoorlijk lang meegaan (3-6 jaar) en relatief weinig onderhoud vereisen. De energiebehoefte is relatief bescheiden en de elektriciteit kan vanuit verschillende bronnen worden betrokken.

NIEUW

“Er zijn nieuwe ontwikkelingen die we goed in de gaten houden: zo hoor je de laatste tijd veel over grafeen (eigenlijk grafeenoxide) als materiaal voor membranen. Maar dat bevindt zich eigenlijk nog in een laboratoriumfase", weet Feenstra. "En we vermoeden dat, als het eenmaal toepasbaar is en op grote schaal wordt geproduceerd, grafeen door de membraanfabrikanten zal worden geïntegreerd in hun systemen." De schaal en de locaties waarop Elemental Water Makers werkt, bepalen ook de mate van verfijning van de voorbereiding van het zeewater. “Als het nodig is, maar dat is het lang niet altijd, gebruiken we een microfilter om het membraan te beschermen. Het idee blijft om het zo eenvoudig mogelijk te houden."

Drie mogelijke uitvoeringen van het systeem. Links: een hoger gelegen wateropslag vormt een natuurlijke buffer, waardoor de ontzilting ook ’s nachts kan doorgaan; Midden: zijn er geen heuvels in de buurt, dan kunnen accu’s die rol op zich nemen; Rechts: bij een betrouwbare aansluiting op het elektriciteitsnet kan het systeem nog eenvoudiger worden uitgevoerd
Drie mogelijke uitvoeringen van het systeem. Links: een hoger gelegen wateropslag vormt een natuurlijke buffer, waardoor de ontzilting ook ’s nachts kan doorgaan; Midden: zijn er geen heuvels in de buurt, dan kunnen accu’s die rol op zich nemen; Rechts: bij een betrouwbare aansluiting op het elektriciteitsnet kan het systeem nog eenvoudiger worden uitgevoerd

 

DRIE BASISONTWERPEN

De drie basisontwerpen voor de installaties van Elemental Water Makers gaan uit van een vergelijkbaar RO-systeem. In het eerste ontwerp zorgt een op hoogte gebouwd reservoir voor de buffer die nodig is voor de continuïteit van het proces. “Dit was onze oorspronkelijke oplossing, en het is ook de meest elegante", aldus Reinoud Feenstra. Maar helaas is niet overal een berg voorhanden, en om het proces gaande te houden, kun je ook een accu toepassen. Minder duurzaam, maar altijd nog beter dan een aggregaat. Een derde mogelijkheid is natuurlijk om (mede) gebruik te maken van de bestaande elektriciteitsvoorziening. In alle gevallen gaat het erom dat de beschikbare energie zo efficiënt mogelijk wordt gebruikt."

ENERGIE TERUGWINNEN

Om de 50 bar te verkrijgen die voor de RO van zeewater nodig is, zou een reservoir op een hoogte van 500 meter nodig zijn. Feenstra: “Dat kom je bijna nergens tegen, natuurlijk. Maar door met behulp van een speciale drukwisselaar gebruik te maken van de restdruk van het zoute afvalwater, hoeft het reservoir maar een meter of 90 hoog boven de installatie te worden opgesteld. Toch is ook dat vaak nog een probleem, omdat een eventuele heuvel te ver weg is, of net weer niet het eigendom van de klant is. Gelukkig zijn de afgelopen jaren accu's verbeterd, goedkoper geworden en - heel belangrijk in ons geval - gaan ze langer mee (LiFePO4-accu's > 5.000 cycles). Bovendien hebben we een systeem ontwikkeld waarbij we de accu's niet de hele nacht gebruiken, maar slechts een uur of zes."

WIND EN GOLVEN?

“In principe zou je wind en golven prima kunnen gebruiken. Maar we hebben die opties nog niet verder ontwikkeld omdat windmolens langs een heel ander traject met vergunningen moeten en problemen kunnen opleveren met bijvoorbeeld horizonvervuiling. Golfenergie is ook nog lang geen uitontwikkelde techniek. En de voorspelbaarheid van zowel wind- als golfenergie is een stuk minder dan die van solar energy." Bovendien benadrukt hij dat de aantrekkingskracht van hun systemen vooral ook de compactheid, de eenvoud en daarmee ook de betrouwbaarheid is. “In feite kan het hele systeem in een of twee containers worden ondergebracht. We denken dat ze dan ook heel goed kunnen worden gebruikt door noodhulporganisaties en ngo's."

DE FOUNDATION

Het is duidelijk: de systemen van Elemental Water Makers van groot nut kunnen zijn op plaatsen waar water en elektriciteit (tijdelijk) ontbreken. Inmiddels zijn er verschillende financieringsconstructies bedacht. Zo kan een financier (organisatie, overheid) de installatie aankopen en die investering terugverdienen door het product (duurzaam drinkwater) per volume te verkopen. 
“Daarvoor is nu ook een aparte, deels externe stichting in het leven geroepen. De Elemental Water Foundation, een ANBI zonder winstoogmerk. Die heeft als taak om de allerarmsten aan veilig drinkwater te helpen. Zo regelt de Foundation de financiering voor een lopend project in Madagaskar."