Autonome drink- of proceswaterbehandelingsinstallatie
Veilig drinkwater voor iedereen!
Allang doet de “blauwe planeet” niet meer overal zijn naam eer aan: water is in steeds meer streken een schaars goed. En vaak is het water dat beschikbaar is niet drinkbaar. De Belgische onderneming BOSAQ heeft een oplossing ontwikkeld, die overal ter wereld drinkwater kan genereren uit water van elke kwaliteit. Autonoom, betrouwbaar en onderhoudsvrij.
“Veilig en schoon drinkwater is een mensenrecht” – zo besloten de Verenigde Naties al in 2010. Maar de realiteit ziet er vandaag de dag nog altijd anders uit: meer dan 2 miljard mensen drinken nog altijd uit verontreinigde waterbronnen en lopen daarbij het risico ziek te worden of zelfs dood te gaan.
De onderneming BOSAQ uit Deinze in België heeft zich ten doel gesteld overal ter wereld een actieve bijdrage te leveren aan de beschikbaarheid van schoon water voor iedereen. Want veilig, schoon water leidt niet alleen tot economische en sociale stabiliteit en een gezondere levensstijl in de desbetreffende landen, maar heeft ook een positief effect op het milieu.
Jacob Bossaer, oprichter en CEO van BOSAQ licht toe wat het doel van zijn onderneming is: “BOSAQ is opgericht om het hoofd te bieden aan een van de grootste uitdagingen waarvoor wij ons als mensheid gesteld zien. Wij wonen in waterarme gebieden met een groeiende wereldbevolking. We proberen een oplossing voor deze waterschaarste te vinden door circulaire watersystemen aan te bieden. Wij stellen schoon en veilig drinkwater uit elke bron ter beschikking, of het nu om zeewater, rivierwater, water uit meren of regenwater gaat. Ook de industrie voorzien we van water. Een onderneming gebruikt water uit een willekeurige bron dat dikwijls vervuild is. We verbeteren het zodanig dat het de vereiste kwaliteit heeft om weer in het proces te kunnen worden gebruikt. Daarmee zorgen we voor de waterkringloop binnen een onderneming.”
Afbeelding 1: De complete waterbehandeling is geïntegreerd in een compacte container. Afbeelding 2: Met zonnepanelen op het dak is de installatie onafhankelijk van de energievoorziening en kan deze direct daar waar het water nodig is worden opgesteld.
Het idee ontstond op Antarctica
Het idee begon in een van de meest afgelegen streken op onze planeet: het Princess Elisabeth-onderzoeksstation op Antarctica.
Jacob Bossaer bracht vijf opeenvolgende seizoenen als wateringenieur tijdens een expeditie door op Antarctica: “Het was mijn taak een watercirculatiesysteem te bouwen. Ik ben er in enkele weken in geslaagd een systeem op te bouwen dat voor 100 procent op hernieuwbare energie werkt. En na het werk lees je natuurlijk ook wat in de literatuur en ik zag dat 2,2 miljard mensen over heel de wereld geen goede toegang tot schoon en veilig drinkwater hebben. 80 procent van deze mensen wonen decentraal in landelijke gebieden. Daaruit ontstond het idee: veilig drinkwater voor iedereen. Want wat ik op Antarctica, een van de meest onherbergzame streken ter wereld, kan doen, kan ik over op aarde doen.”
In 2017 heeft Jacob Bossaer zijn krachten gebundeld met Pieter Derboven, met wie hij al jarenlang bevriend is, en heeft hij de onderneming BOSAQ opgericht. Derboven, die is gepromoveerd als chemisch ingenieur, leverde een bijdrage aan de terbeschikkingstelling van een innovatieve en op maat gemaakte watermanagementoplossing, waarbij het gebruik van chemicaliën en het vereiste onderhoud tot een minimum worden beperkt. De basis voor Q-Drop was gelegd: een decentrale, autonome drinkwaterbehandelingsinstallatie die voor 100 procent op hernieuwbare energie werkt – en bovendien nog in een zeecontainer kan worden getransporteerd en gebruikt. Pas daarmee is het duurzaam gebruik ook mogelijk geworden op afgelegen plaatsen op aarde.
Uitdagingen
Pieter Derboven, medeoprichter en technisch directeur bij BOSAQ, legt uit: “Onze installaties kunnen een groot aantal verschillende watertypen behandelen. Dat kan bijvoorbeeld oppervlaktewater, boorputwater, regenwater of ook afvalwater uit de industrie zijn. Bij onze decentrale drinkwatertoepassingen gaan we ook bij internationale projecten altijd uit van de hoge drinkwaterkwaliteit naar Europese norm.
Daarnaast gebruiken we onze installaties ook om proceswater in de industriële omgeving te genereren. Daarbij geeft de klant aan wat de gewenste waterkwaliteit is. Dat kan gedemineraliseerd water, maar ook gewoon drinkwater zijn. Voor onze systemen maken we altijd gebruik van een procedure in meerdere fases. Doorgaans is er een voorfiltratiefase waarin vuil, grotere deeltjes en zwevende stoffen worden verwijderd. Daarna passen we de membraanfiltratie toe, bijvoorbeeld een ultrafiltratie, waarop een omgekeerde osmose volgt. Bij de drinkwaterbehandeling loopt de capaciteit van onze installaties uiteen van een halve kubieke meter tot 10 kubieke meter per uur. Bij de systemen voor de industrie streven we naar een capaciteit van 5 tot 50 kubieke meter per uur.
Bij decentrale drinkwaterbehandelingssystemen staan we voor heel andere uitdagingen dan bijvoorbeeld in een industriële installatie. In de eerste plaats zijn de kosten voor de aanleg van een witwaterleiding naar een afgelegen dorp heel hoog. Daarom installeren we een decentraal systeem direct ter plaatse. We zoeken naar lokale waterbronnen en behandelen het water daaruit zodanig dat het de gewenste waterkwaliteit heeft. Andere uitdagingen zijn bijvoorbeeld de logistiek bij de montage, de toegankelijkheid, de energievoorziening, maar ook gekwalificeerde en geschoolde mensen die deze apparaten ter plaatse kunnen onderhouden en bedienen.”
Afbeelding 1: De Vortex-sensor SV3150 is heel goed geschikt voor de doorstroommeting met vervuild water. Afbeelding 2: De ultrasone stromingssensor van de serie SU registreert naast de doorstroming en het verbruik ook de mediumtemperatuur. Afbeelding 3: De stromingssensor SA5000 maakt de gelijktijdige meting van stroming en temperatuur mogelijk.
Autonoom systeem
Niet zelden staan de installaties van BOSAQ in ontwikkelingslanden, bijvoorbeeld in kleine plaatsen in de jungle waar geen voldoende levering van elektriciteit is. Een hoge mate van autonomie en zelfvoorziening is daarom een fundamentele voorwaarde waaraan door innovatieve maatregelen moest worden voldaan.
Pieter Derboven: “We zagen ons dus genoodzaakt een groot aantal innovatieve oplossingen te ontwikkelen. Zo beschikken onze installaties over een door ons ontwikkelde automatische membraanreinigingsmodule. Ook kunnen onze installaties volledig onafhankelijk van een stroomnet werken; voor stroom zorgt een eigen zonne-installatie op het dak van de container. En tot slot kunnen we onze systemen dankzij IoT-oplossingen op afstand bewaken. We zetten tevens in op AI (kunstmatige intelligentie) en krijgen tijdige meldingen van het systeem, nog voordat een procesparameter een kritisch waarschuwingsniveau bereikt. Via Remote Access hebben we dus hier vanuit onze centrale in België toegang tot al onze filtratie-installaties over heel de wereld.
De compacte druktransmitter PT5404 met G ¼-procesaansluiting heeft een robuuste RVS-behuizing voor gebruik in krappe inbouwsituaties.
Sensoren bewaken het proces
In de procesbewaking worden talrijke sensoren voor de besturing en bewaking toegepast. Daarbij heeft BOSAQ met de automatiseringsspecialist ifm een sterke partner aan zijn zijde gekregen.
Pieter Derboven vertelt hoe en waarom beide ondernemingen tot elkaar zijn gekomen: “We hebben ifm in 2019 op een innovatiebeurs leren kennen en meteen de potentiële voordelen van de ifm-sensoren voor onze systemen herkend: ze zijn compact, ze zijn robuust en er zijn een heleboel beproefde toepassingen. Dat was een belangrijke factor voor ons. We zijn op zoek gegaan naar wat referenties en hebben positieve terugmeldingen gekregen. Zo hebben we besloten ifm-sensoren in onze eerste vijf drinkwaterbehandelingssystemen in Suriname te gebruiken.” Het eigenlijke filtratieproces wordt bewaakt door drie verschillende soorten sensoren.
“Dat zijn de bedrijfsparameters van het proces, dus temperatuur, druk en doorstroming. De temperatuur is bijvoorbeeld een essentiële parameter om inzicht te krijgen in het daadwerkelijke filtratievermogen, omdat dit direct de doorlaatbaarheid van het membraan bepaalt. Anderzijds zijn doorstroming en druk de belangrijkste besturingsparameters voor onze filtratieprocessen die eveneens sterk zijn gecorreleerd. De meetwaarden bepalen bijvoorbeeld wanneer spoelstappen nodig zijn”, aldus Pieter Derboven.
Voor de toekomst plant BOSAQ het gebruik van meer sensortypen.
“Momenteel werken we aan een installatie voor een industriële klant. Daar zullen we trillingssensoren aan de pompen installeren. Daarmee krijgen we inzicht in de toestand van de pompen. Deze informatie is bepalend voor de op AI gebaseerde optimalisatie van de installatie, een van onze sterke punten bij de industriële commercialisering. Beginnende slijtage kunnen we vroegtijdig herkennen en onderhoudsmaatregelen kunnen we tijdig plannen. En dan is er nog de nieuwe ifm-geleidbaarheidssensor LDL101, die we gebruiken voor de meting van de waterkwaliteit, waarmee we ervoor zorgen dat de filtratie-installatie voldoet aan de productspecificaties die onze klant voorschrijft.“
Conclusie
Om een constant hoogwaardige drinkwatervoorziening en circulaire proceswaterkringlopen in de industrie ook op de meest afgelegen plaatsen ter wereld te waarborgen zijn betrouwbare, autonome oplossingen nodig. Krachtige sensoren helpen niet alleen het proces optimaal te besturen. Ook de installatie zelf wordt bewaakt met sensoren om mogelijke kritieke toestanden vroegtijdig te kunnen herkennen en verhelpen. Zo kan het doel om te zorgen voor de levering van bedrijfswater en de drinkwatervoorziening van mensen over heel de wereld te verbeteren langdurig en betrouwbaar worden gerealiseerd.
