Je leest:

TNO ontwikkelt kansrijke technologie voor het ontzouten van zeewater

TNO ontwikkelt kansrijke technologie voor het ontzouten van zeewater

Auteur: | 15 februari 2007

Een consortium van Nederlandse bedrijven en instituten heeft eind vorig jaar op de Maasvlakte met succes een nieuw type installatie getest voor de productie van drinkwater uit vuil zeewater. Initiatiefnemer TNO meldde vorige week dat de toegepaste Memstill technologie heel geschikt is voor de grootschalige zuivering en ontzilting van zeewater. Memstill maakt gebruikt van membranen maar is een stuk economischer dan andere membraantechnieken, zoals bijvoorbeeld omgekeerde osmose. Dat is mede te danken aan het gebruik van goedkope restwarmte.

Bij de Memstill proefinstallatie op de Maasvlakte werd restwarmte gebruikt van de E.on elektriciteitscentrale, net zoals de Happy Shrimp garnalenkwekerij, die vorig jaar september met veel publiciteit van start ging. De Memstill installatie produceerde van september tot december dagelijks ruim tien kubieke meter schoon water uit vuil zeewater. Dat lijkt niet veel – het is ongeveer de maandbehoefte van een gemiddeld Nederlands gezin – maar in de ontwikkeling van de technologie is het een belangrijke stap.

Testlokatie op de Maasvlakte. Beeld: TNO

TNO denkt dat de gepatenteerde Memstill technologie na verdere opschaling een belangrijke rol kan spelen in de mondiale zoetwatervoorziening. Zeewater bevat meer dan 97 procent van de totale hoeveelheid water op aarde en wordt voor veel gebieden een steeds belangrijker bron voor zoet water. Er zijn voorspellingen dat de behoefte aan installaties voor zeewaterontzouting tussen 2005 en 2015 elk jaar met 15% zal groeien.

Poriën

Memstill produceert zuiver water uit vuil zeewater via destillatie (verdampen en condenseren) in combinatie met membraanscheiding. Deze combinatie wordt ook wel membraandestillatie genoemd.

Membranen zijn kunststoffen filters met microscopisch kleine poriën. In de Memstill installatie hebben deze een doorsnede van ongeveer 0,1 micrometer. Eigenlijk is zo’n membraan meer gat dan materiaal: ongeveer 20% is kunststof, de rest is open porie. Voor waterdampmoleculen biedt het meer dan genoeg ruimte om te passeren. Zout kan niet verdampen en de vloeistof kan door het hydrofobe karakter van het membraan niet door de porie stromen en blijft daarom achter.

Het vernieuwende aan het Memstill proces is de manier waarop dit principe van membraandestillatie is uitgewerkt. Door interne warmterecirculatie is slechts een kleine hoeveelheid warmte voldoende om het proces ‘draaiend’ te houden. Daardoor is relatief ‘laagwaardige’ restwarmte uit allerlei industriële processen te benutten. Bovendien is de installatie zeer compact uit te voeren.

Schematische weergave van het Memstill proces. Hoewel hier sprake is van buisvormige condensor- en membraancomponenten zijn inmiddels ook plaatvormige componenten in gebruik. De scheiding van vuil zeewater en zuiver (demi-)water vindt plaats in het membraandeel. Daar verdampt water door de poriën van het membraan. Omdat hierbij verdampingswarmte wordt opgenomen, koelt het zoute, geconcentreerde zeewater (brijn) af tot de omgevingstemperatuur. De vrijgekomen waterdamp stroomt naar het condensorgedeelte. De naam zegt het al: de condensor zorgt ervoor dat de waterdamp condenseert zodat het vloeibare zuivere water afgevoerd kan worden. De warmte die bij het condenseren van de waterdamp vrijkomt, wordt in de condensor benut voor het opwarmen van het zeewater (vóórdat dit naar het membraangedeeltje stroomt). In het procesontwerp is men uitgegaan van een zeer klein verschil tussen de zeewatertemperatuur na het verlaten van de condensor en vóór het ingaan van het membraandeel. Om het proces te bedrijven hoeft daarom (na een opstartfase waarin het systeem wordt voorverwarmd) slechts 1-3 graden temperatuurverschil overbrugd te worden. Dit maakt het mogelijk om restwarmte of zonnewarmte te benutten, die via een warmtewisselaar (bovenin het schema aangegeven) door het systeem wordt opgenomen. Beeld: TNO Klik op het plaatje voor een grotere versie.

Goedkoper

De combinatie van goedkope restwarmte met een zeer efficiënte procesvoering maakt Memstill in bedrijfseconomisch opzicht bijzonder interessant. De kosten bij een grootschalige waterproductie en bij commerciële vervaardiging van de Memstill modules kunnen volgens een persbericht van TNO uitkomen tussen EUR 0,30 tot EUR 0,40 per m3. Een voorwaarde daarbij is wel de beschikking over (goedkope) industriële restwarmte. Memstill scoort dan volgens TNO beter dan andere technologisch geavanceerde technieken om van zout water zoet water te maken. Bij deze technieken, zoals reverse osmosis, multi-effect distillation en multistage flashing liggen de kosten tussen de EUR 0,50 en EUR 1,80 per geproduceerde kubieke meter schoon water.

Behalve goedkoper is Memstill ook zeer compact, gebruikt het proces geen chemicaliën, en draagt het, dankzij het gebruik van restwarmte, nauwelijks bij aan de productie van broeikasgassen. Ook wanneer zonne-energie gebruikt zou worden om aan de energiebehoefte van Memstill te voldoen is dat het geval.

De kosten per kubieke meter water zijn bij Memstill lager dan bij de concurrentie. Grafiek: TNO

Opschalen

De Memstill ontwikkeling startte al in 1998 bij TNO op basis van een concept bedacht door ir. Jan Henk Hanemaaijer. Enkele jaren later werden de eerste kleinschalige tests uitgevoerd bij energieproducent E.on en Waterleidingbedrijf Amsterdam. Vervolgens is door TNO samen met Keppel Seghers, één van de partners in het Memstill-consortium, hard gewerkt aan het opschalen van de technologie. De resulterende ontzoutingsmodules werden voor het eerst toegepast in een proefinstallatie in Singapore, die sinds februari 2006 schoon water produceert met behulp van restwarmte uit de Senoko vuilverbrandingsfabriek.

Memstill installatie in Singapore. Beeld: TNO

Ruim een half jaar later volgde de proef op de Maasvlakte. Daarbij werd zowel een ‘Singaporese’ module gebruikt, als een nieuwe, verbeterde versie. Zowel de kwaliteit van het ontzoute water als de gerealiseerde productiecapaciteit voldeed bij deze nieuwe module ruimschoots aan de verwachtingen. Het is nu zaak om de prijs van de module omlaag te brengen via industriële vervaardiging in grote aantallen.

Zeecontainers

Het Memstill consortium mikt in eerste instantie op kleinschalige toepassingen zoals het behandelen van zeewaterstromen op bijvoorbeeld schepen of booreilanden, of voor bedrijven uit de voedingsmiddelenindustrie. Bierproducent Heineken is niet voor niets één van de partners in het Memstill consortium. De huidige Memstil technologie lijkt voldoende uitontwikkeld om in deze markten succesvol te kunnen zijn.

Voor grootschaliger drinkwatervoorziening is nog één slag nodig voor wat betreft de schaalgrootte. Gedacht wordt aan een Memstill-module met de omvang van een zeecontainer, met een productiecapaciteit van zo’n honderd kubieke meter per uur. Met meerdere van deze modules moet het dan mogelijk worden op eenvoudige wijze een ontziltingsinstallatie te bouwen met een capaciteit die voldoende is om vele duizenden huishoudens van drinkwater te voorzien. Volgens schattingen zou de potentiële markt voor het Memstill proces en de directe concurrerende technologieën in de komende 25 jaar op kunnen lopen tot een totale capaciteit van maar liefst 75 miljoen m3/dag. Op termijn zou daarvan zeker zo’n 10% via het Memstill proces geproduceerd kunnen worden.

Klik hier voor een Word document van SenterNovem over Memstill

Klik hier voor een PDF document met een artikel uit TNO Magazine

Artikelen met aandacht voor membraantechnologie op Kennislink:

Ga voor meer informatie naar TNO:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 februari 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.