Ph.d.-studerende Chitta Behera. Foto: DTU Kemiteknik

En Smart City uden planer for vand er ikke smart

fredag 11 aug 17
|

Kontakt

Chitta Ranjan Behera
Ph.d.-studerende
DTU Kemiteknik
71 43 56 47

Kontakt

Gürkan Sin
Lektor
DTU Kemiteknik
45 25 28 06

Kontakt

Lotte Grandorf
Kommunikationsmedarbejder
DTU Kemiteknik
93 51 11 56

Verdens storbyer vokser og infrastrukturen er i stigende grad under pres fra tilstrømningen af nye borgere. En del af løsningen kunne være såkaldte "Smart Cities" med innovative planer for at revolutionere energi-, transport- og sundhedssektoren. Spørgsmålet er om vi kan kalde vores planer for Smart City "smarte", hvis de ikke inkluderer planer for, hvad vi gør med vores spildevand?

En almindelig morgenrutine i en almindelig storbylejlighed: Vi står op, går på toilettet, vasker hænder, tager et brusebad, børster tænder, koger vand til vores kaffe. Allerede i disse tidlige morgentimer er vand centralt for vores daglige rutine, men få af os bekymrer os for hvad der sker med vandet, når det forsvinder ned i afløbet. Det 21. århundrede har vist sig at være en urbaniseringstid. WHO forventer at over 70% af verdens befolkning vil bo i byer inden 2050. Dette sætter pres på de tætbefolkede byer rundt om i verden, og som følge heraf er begrebet "Smart City" opstået. Ved hjælp af data og IT skal fremtidens byer løse konsekvenserne af urbanisering mere effektivt. Fokus for disse smarte byer varierer, men i Danmark har en rundspørge foretaget sidste år af det danske konsulentfirma, Niras, vist at 9 ud af 10 kommuner ikke har en Smart City-strategi. Og for dem der har, er fokus primært rettet mod ”open data”, offentlig inddragelse, samt trafik og mobilitetsudfordringer. Spildevand er et af de mindst prioriterede områder.

60% af de europæiske byer overudnytter grundvandet

Chitta Ranjan Behera, ph.d.-studerende på DTU’s Institut for Kemiteknik, har til denne artikel zoomet ind på fakta og tal om vandudfordringerne. Han arbejder lige nu på et projekt kaldet “Potential of Innovative Technologies to Improve Sustainability of Sewage Treatment Plants”, også kendt som PIONEER_STP. Som det lange projektnavn antyder, er formålet med projektet at udvikle bæredygtige løsninger til spildevandsrensningsanlæg i EU og rundt om i verden. Ifølge den ph.d.-studerende er der mange grunde til, at vand bør have en højere prioritet i byudviklingsplanerne.

"Allerede for fem år siden viste en rapport udarbejdet af EU-kommissionen at 60% af de europæiske byer overudnytter deres grundvandsressourcer. I den overfyldte nation Indien renses kun 30% af spildevandet fra husholdningen ifølge en rapport fra landets miljøministerium. Samtidig vurderes det af World Economic Forum, at den globale efterspørgsel på vand vil stige med 50% i 2040. Det er netop derfor, at udviklingen af Smart Cities uden en intelligent kloakinfrastruktur ikke er smart", advarer Behera.

For at imødegå disse udfordringer før det er for sent har flere forskere fra EU tilsluttet sig samarbejdet om Pioneer_STP-projektet. Projektet tæller forskere fra DTU Kemiteknik, University of Verona (UNIVR), University of Santiago de Compostela (USC), Royal Institute of Technology (KTH) og vandfirmaet FCC Aqualia.

En holistisk tilgang til spildevandsbehandling har stort potentiale

De nuværende tendenser inden for forskning og innovation i udviklingen af nye spildevandsrensningssteknologier går mod at vende energi- og investeringsudgifterne. Forskere arbejder på at redefinere spildevandsrensningsanlæg til spildevands-bio-raffinaderier, som kan producere energi i form af biogas, hvor ressourcer kan genvindes i form af cellulose, gødning, råvarekemikalier, og hvor det rensede vand kan bruges som drikkevand. En undersøgelse fra Water Environment Research Foundation viser, at rensningsanlæg i USA potentielt kan imødekomme 10% af landets efterspørgsel efter elektricitet. Endvidere præsenterede den hollandske Foundation for Applied Water Research (STOWA) i 2010 en køreplan for næste generation af spildevandsrensning, der fokuserer på opbygning og genopbygning af spildevandsanlæg som energi-, næringsstof- og vandfabrikker.

Vi kan også tælle eksempler i Danmark, som viser potentialet af smart spildevandsrensning, Lynetten i København og Ejby Mølle, et rensningsanlæg i Odense, er eksempler på anlæg, der anvender smarte teknologier. På Ejby Mølle har de opnået 110% selvforsyning i elektricitet, hvilket betyder, at anlægget producerer mere energi end det forbruger. Ifølge Chitta Behera kunne nøglen til effektiv spildevandsrensning ligge i at angribe problemet ud fra et globalt og holistisk perspektiv.

"I fremtiden vil den primære rolle for spildevandsrensningsanlæg fortsat være fokuseret på rensning af spildevand til sanitet og drikkevand. Dernæst vil vi blive bedre og bedre til at genanvende vigtige ressourcer som cellulose, alginat, fosfor fra spildevandet, samt finde de rette markeder for de genvundne produkter", siger den ph.d.-studerende.

Det er en dyr, men nødvendig investering

Idéen om at bygge spildevandsrensningsanlæg startede i midten af det nittende århundrede og har løbende udviklet sig i takt med de teknologiske fremskridt. Selvom vi i dag har gjort betydelige teknologiske fremskridt, er den generelle opfattelse af spildevandsrensningsanlæg stadigvæk at de er energislugere med en dyre processer eller spildevandet betragtes kun som affald. Udviklede lande betaler for tiden også store mængder penge til deres spildevandsrensning, for eksempel forbruger de svenske spildevandsanlæg årligt ca. 600 GWh el, hvilket svarer til ca. 0,5% af det samlede svenske elforbrug. Tilsvarende vurderer det nationale laboratorium for vedvarende energi i USA, at vand- og spildevandsrensningssystemet sluger 3-4% af det samlede energiforbrug i USA.

Herudover er investeringen til at bygge nye eller genopbygge eksisterende spildevandsrensningsanlæg, der inkorporerer de nyeste teknologier - som f.eks. anvendes Ejby Mølle - en dyr affære. Men disse investeringer skal være en del af strategien allerede nu, ifølge projektleder for PIONEER_STP, lektor ved DTU Kemiteknik, Gürkan Sin.

"Med det stigende fokus på bæredygtig vækst og skabelse af værdi fra vand, skal EU-landene stadig investere betydelige ressourcer til at opgradere deres rensningsinfrastruktur som kræves af de vedtagede reguleringer på området. For eksempel forventes investeringerne i de europæiske rensningsanlæg i 2017 at nå op på 37,6 mia. EUR. I et sådant markedsscenarie er mulighederne for innovation i kommunale spildevandsrensningsanlæg faktisk strategiske. Nøglehindringer for udnyttelse af innovation inden for spildevandssektoren er ikke kun manglen på incitamenter, men også risikovilligheden for vandværker. Vandsektoren er forståeligt nok skeptiske over for ideen om at flytte fra konventionelle til de nye højeffektive koncepter som bringer flere ressourcegenvindingsfordele", siger lektor, som har forsket i spildevandsrensning i 20 år.

Men den nuværende opfattelse af spildevandsrensningsanlæg som for dyr eller risikabel bør ikke stoppe os fra at udvikle og bruge ny teknologi.

"Vi har ikke råd til at fortsætte og gøre ting som vi altid har gjort. De nødvendige nye teknologier er allerede her og endnu bedre teknologier udvikles, mens vi taler. Og da erfaringen viser os, at investeringen i de nye rensningsteknologier oftest bliver genvundet inden for 20 år, bør vi virkelig i stedet overveje potentialet i at eksportere disse nye grønne og bæredygtige teknologier. Det vi nu har brug for i Danmark specifikt er, at regeringen begynder at indføre incitamentmekanismer for danske vandvirksomheder, forsyningsvirksomheder og forskningsinstitutioner til at undersøge og komme med nye løsninger og koncepter til spildevandsanlæg", siger Gürkan Sin.

Brug af Big Data til at løse store rensningsudfordringer

Ifølge forskerne fra DTU Kemiteknik har vi brug for løsninger på et helt nyt niveau. En smart varetagelse af vandet i Smart Cities betyder at man effektivt kan planlægge, udvikle, distribuere og optimere brugen af vandressourcerne. For at gøre dette skal vi vide, hvordan vi kan bruge Big Data-analyse og intelligente værktøjer, imens vi udvikler de nye smarte byer. Det kræver også mere forskning i, hvordan vi kan skabe en synergi blandt Process Knowledge, Big Data og The Internet of Things i vores eksisterende behandlingsanlæg.

"Spildevandsrensning er en af de mest indflydelsesrige måder, hvorpå vi kan realisere en effektiv varetagelse af vandet der skaber samfundsmæssig og økonomisk værdi. Det er også en vigtig platform, hvor vi kan udvikle og demonstrere nye koncepter som 'cirkulær økonomi' og 'urban biocyklus'. Så udover at være en væsentlig del af løsningen på udfordringen ved overbefolkning - en af fremtidens globale udfordringer, kan det også vise sig at inspirere til nye holistiske teknologier, som kan bruges i andre områder af Smart City. Men det kræver en holistisk tilgang fra beslutningstagere, så de ikke kun fokuserer på at levere lamper, der tænder når fodgængere går forbi, mens de glemmer vandressourcerne der løber i kloakkerne under deres fødder", siger Gürkan Sin.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.