Drinkwater op Aruba volledig met osmosetechniek bereid

Binnenkort schakelt het water- en energiebedrijf van Aruba (W.E.B. Aruba N.V.) geheel over op ontzilting door middel van omgekeerde osmose. Daarmee wordt zeewater geschikt gemaakt om te drinken. Na bijna een eeuw komt hiermee een einde aan de thermische ontziltingstechnologie op het eiland.

door

De komende maanden schakelt Aruba geheel over op ontzilting door omgekeerde osmose. Bij omgekeerde osmose worden door middel van filters en membranen zoutionen, maar ook organische verontreinigingen en bacteriën verwijderd. Met deze techniek wordt het grootste deel van het zout uit het zeewater gehaald, zodat het geschikt wordt als drinkwater.

Img 0325

De ontziltingsfabriek op Aruba maakt deel uit van W.E.B. Aruba N.V., een geïntegreerd bedrijf waar zowel drinkwater wordt bereid als elektriciteit wordt opgewekt. De productie van elektriciteit gebeurt grotendeels met HFO (heavy fuel oil, een soort stookolie). Annemieke van Roekel

Verduurzaming drinkwaterproductie

“Het drinkwater op Aruba is kwalitatief erg goed”, vertelt adviseur duurzame watertechnologie en innovatie Filomeno Marchena, die tot vorig jaar als hoofd van de waterproductie bij W.E.B. Aruba in dienst was. Hij promoveerde in 2013 op het onderwerp van ontziltingstechnologie aan de Universiteit Twente. Marchena houdt zich momenteel onder andere bezig met het opzetten van educatieve activiteiten, die de – met name jonge – eilandbevolking moeten leren bewuster te zijn van watergebruik en zuiniger met water om te gaan. Het idee is om via de kinderen hun ouders ook milieubewustzijn te maken. Door de relatief hoge prijs van water kunnen Arubanen bovendien hiermee veel geld besparen.

Dagelijks produceert W.E.B. 44.000 kubieke meter water voor de ruim 100.000 eilandbewoners plus de meer dan een miljoen toeristen die het eiland jaarlijks bezoeken. Nu gebeurt dat nog met een combinatie van verdamping (Multi-Stage Flash distillation ofwel MSF) en omgekeerde osmose (ofwel seawater reverse osmosis, kortweg seawater RO). Momenteel zijn de laatste twee MSF-installaties nog operationeel als stand by units.

In een MSF-installatie wordt zeewater verhit en door drukverlaging verdampt. De waterdamp wordt vervolgens tot zuiver water gecondenseerd. Vanzelfsprekend is deze thermische technologie een proces dat veel energie kost. In de loop van 2015 zal een einde komen aan drinkwaterproductie door middel van MSF. Dan produceert Aruba voor honderd procent drinkwater met het proces van omgekeerde osmose.

Img 0323

De twee overgebleven MSF-installaties op Aruba zijn hun laatste maanden ingegaan. Wereldwijd is MSF een inefficiënte technologie geworden die door de hoge energieconsumptie zijn langste tijd heeft gehad. In het Midden-Oosten is MSF nog populair in landen waar olie goedkoop voorhanden is, maar tegelijkertijd zijn in dat deel van de wereld door de waterschaarste en de vele aanwezige petrodollars ook veel innovaties op ontziltingsgebied te zien. Annemieke van Roekel

Energiezuiniger

Om door middel van osmose één kubieke meter zoet water te produceren, is ongeveer vier kilowattuur aan energie nodig (vergelijk het bijvoorbeeld met een energiezuinige vaatwasser, die ongeveer één kilowatt gebruikt per vaatwasbeurt). Met MSF ligt de energiebehoefte rond 29 kilowattuur per kubieke meter. Omgekeerde osmose is daarom vanuit het oogpunt van energie zeven maal efficiënter.

Al in 2008 stapte Aruba deels over op seawater RO. Voor die tijd gebruikte W.E.B. Aruba zeven MSF-installaties. “Mondiaal gezien is omgekeerde osmose de meest populaire ontziltingstechnologie,” vertelt Marchena. "Met Israël als innovatieve koploper. Maar het ontziltingsproces is nog steeds in ontwikkeling. Het is een Israëlisch bedrijf al gelukt om het energiegebruik verder te reduceren tot 1,3 kilowattuur per kubieke meter. Met 0,6 kilowattuur per kubieke meter heb je het theoretisch minimum bereikt, dat overeenkomt met de hoeveelheid thermodynamische energie die nodig is om het zout uit zeewater te verwijderen.

‘Batterij’ aan membranen

Img 0315
Annemieke van Roekel

Omgekeerde osmose maakt gebruik van een ‘batterij’ aan membranen waar het zoute zeewater onder hoge druk doorheen wordt geperst. Het proces bestaat uit twee stappen: tijdens de eerste stap wordt uit zeewater met een zoutgehalte van 55.000 ppm brak water met een zoutgehalte van 400 ppm geproduceerd; tijdens de tweede stap wordt dit brak water verder ontzilt tot een zoutconcentratie van 15 ppm. (1 ppm is 1 mg zout per liter water ofwel 1 gram zout per kubieke meter water)

Eilandbodem als natuurlijke filter

Het te ontzilten zeewater pompt het waterbedrijf sinds 2012 ook op uit speciaal hiervoor geslagen putten op het eigen terrein, direct langs de kust. Marchena: “Het voordeel van deze seawater beach wells als bron is dat dit water al een natuurlijke zuivering heeft ondergaan. Het zeewater infiltreert vanuit de lagune in de rotsachtige koraalbodem. Door het op te pompen heeft het op zijn route via het koraalgesteente al een natuurlijke zuivering ondergaan. Door de waterdruk vanuit de lagune vult de put zich voortdurend”.

Img 0304

Seawater beach well bij W.E.B. aan de zuidkust van Aruba Annemieke van Roekel

Versteend hersenkoraal

Overigens is Aruba niet het enige eiland van Caribisch Nederland dat op grote schaal zeewater voor consumptie ontzilt door omgekeerde osmose. Ook Curaçao is momenteel bezig met de uitfasering van de energieslurpende thermische installaties. Op Bonaire en Sint Maarten zijn de drinkwaterbedrijven al volledig overgeschakeld op seawater RO. “Op Curaçao wordt op dezelfde wijze als op Aruba drinkwater geproduceerd,” vertelt Marchena. “Met dit verschil dat mineralisatie – het toevoegen van mineralen om corrosie van het distributienet te voorkomen – pas plaatsvindt nadat het ontzilte water is aangezuurd met kooldioxide. Hierdoor neemt het water tijdens het mineralisatieproces meer kalk op.”

Tot ca. 35 jaar geleden gebruikte W.E.B. Aruba brokjes versteend hersenkoraal uit riffen voor dit mineralisatieproces; daarna werd versteend hersenkoraal gebruikt afkomstig uit de bodem waar het vliegveld werd gebouwd. Tot 2007 werden brokken kalksteen voor dit doel ontgonnen in het noordoosten van het eiland, dat nu tot het nationale park Arikok behoort. Het gebruik van lokale kalksteen is nu voorgoed verleden tijd. Tegenwoordig gebruikt het bedrijf kalksteen uit andere bronnen die conform ISO goedgekeurd zijn door de National Sanitation Foundation.

Versteende brokken hersenkoraal

Hersenkoraal (midden), waarvan versteende brokken op de stranden in Noord-Aruba te bewonderen zijn. Wie ooit op Aruba is geweest weet dat het streng verboden is (fossiele) koralen mee te nemen, ook kleine stenen. Annemieke van Roekel

Overigens heeft mineralisatie van met MSF én met seawater RO geproduceerd water als belangrijkste doel het water drinkbaar te maken. Het mineralisatieproces op Aruba is een natuurlijk proces waarbij het zuiver water over de kalksteentjes stroomt zonder aanzuring met kooldioxide. Na het mineralisatieproces worden nog kleine hoeveelheden mineralen (pyrofosfaat en orthofosfaat) aan het drinkwater toegevoegd om corrosie in het waterdistributienet te voorkomen.

Img 0314

Tanks voor mineralisatie met kalksteentjes. Vroeger werd hiervoor versteend hersenkoraal gebruikt. Annemieke van Roekel

Zoet water oppompen

Een ander verschil met het nabijgelegen Curaçao heeft te maken met de geschiedenis van de watervoorziening op de eilanden. “Een eeuw geleden bouwde men de grote olieraffinaderij op Aruba en werd door de grote (industriële) waterbehoefte direct overgegaan op ontzilting van zeewater”, vertelt Marchena. “Voor die tijd werd zoet water opgepompt uit putten op het eiland. Dat leidde tot verzilting van het beperkte grondwater en beïnvloedde de – toch al schaarse – landbouw nadelig.”

Op Curaçao is daarentegen vrij lang doorgegaan met het oppompen van water uit de natuurlijke zoetwaterreservoirs, ook nadat hier de olie-industrie zich vestigde. Curaçao heeft daarom een groter verziltingsprobleem dan Aruba.

Duurzame watertechnologie

Marchena wil nu in opdracht van UNESCO de kwaliteit van de zoetwatervoorraden op het eiland beter in kaart brengen. Met de stichting FESTAS (Fundacion pa Educacion y Sciencia Technologico di Awa Sustenibel)mhoopt hij op de Universiteit van Curaçao een leerstoel van de grond krijgen voor duurzame watertechnologie.

Img 0309

De laatste stap in de drinkwaterproductie is een UV-behandeling om nog eventueel in het drinkwater aanwezige bacteriën te doden. Annemieke van Roekel

Duurzame watertechnologie richt zich niet eenzijdig op het terugbrengen van het energiegebruik van ontziltingsinstallaties. Een belangrijk doel is ook het reduceren van het chemicaliëngebruik. Chemicaliën worden tijdens het ontziltingsproces vooral ingezet voor het schoonmaken van de filters en membranen en het tegengaan van zoutneerslag in het leidingensysteem (voor productie en transport).

Ook moet het zeewater worden voorbehandeld door er algjes en andere organische stoffen uit te verwijderen. Volgens Marchena is er ook met de reductie van het chemicaliëngebruik nog een aanzienlijke milieuwinst te behalen.

Met dank aan Randolph Wiersma voor de rondleiding bij W.E.B. Aruba N.V. in de zomer van 2014.

Meer lezen