TKI als ‘matchmaker’ tussen fundamenteel onderzoek en praktijktoepassing

De resultaten van een prijswinnend promotieonderzoek vertalen naar technologie voor de waterpraktijk. Dat is een prachtig voorbeeld van waar TKI Watertechnologie voor is bedoeld. Met het project BO₃B zijn bestaande technologieën doorontwikkeld als oplossing voor een opkomend probleem: het verwijderen van microverontreinigingen uit afvalwater. “Het klinkt misschien cliché”, zegt Paul Roeleveld van Royal HaskoningDHV. “Maar de gouden driehoek – universiteit, marktpartij en klant – is een samenwerkingsvorm waar je niet omheen kunt.”

Het concept van BO₃B  werd ontwikkeld door Wageningen University & Research, vertelt milieutechnoloog Alette Langenhoff. “We hebben een speciale groep binnen de vakgroep Milieutechnologie, die werkt aan het verwijderen van medicijnresten en andere microverontreinigingen uit (afval)water. De huidige waterzuiveringssystemen zijn ingericht op het aanpakken van bulkstoffen, geen ingewikkelde chemische stoffen zoals medicijnresten. Je moet dus iets extra’s doen, zoals ozon. Maar als je de zuivering hiermee start, gaat veel ozon richting het afbreken van bulkstoffen. Voor de veel kleinere fractie medicijnresten blijft minder over. Daarom was ons idee om voorafgaand aan de ozonbehandeling een microbiologische zuivering neer te zetten. Dan ben je al een hoop rotzooi kwijt voordat het afvalwater de ozonreactor in gaat. Er is dan minder ozon nodig.” Voor het onderzoek werd een promovendus aangesteld: Arnoud de Wilt. Hij bracht het aaneenschakelen van biologie-ozon (O3)-biologie (BO₃B) van theorie in lab-praktijk. Zijn werk resulteerde in 2019 in de Jaap van der Graaf-prijs voor onderscheidend onderzoek in de stedelijke watercyclus. Langenhoff: “Na zijn promotie ging De Wilt werken bij Royal HaskoningDHV. De lijnen waren kort en het enthousiasme groot om met deze marktpartij de technologie verder te brengen door middel van een TKI-aanvraag.”

Effectieve verwijdering, lage CO2-footprint

Dit enthousiasme klinkt door in de woorden van Paul Roeleveld, directeur Business Development & Innovatie bij Royal HaskoningDHV. “Traditioneel gezien zijn we een adviesbureau, daarnaast ontwikkelen we al zestig jaar lang allerlei nieuwe technologieën. Met de opkomst van microverontreinigingen hebben we een enorme drive om iets aan dit maatschappelijk probleem te doen. De slogan van Royal HaskoningDHV luidt: ‘Enhancing society together’. Dit betekent dat we de opdracht hebben om te werken aan technologieën die significant beter zijn dan wat er nu is, met name op het gebied van duurzaamheid. BO₃B scoort op dit vlak ontzettend goed. Het is een technologie die effectief is in het verwijderen van microverontreinigingen, met een lage CO2-footprint. Nou, dan zie ik om mij heen veel lachende gezichten!”

Ozongebruik terugdringen

Roeleveld legt uit dat vier jaar geleden de aanpak van microverontreinigingen nog in de kinderschoenen stond. “We moesten het toen doen met ‘de best beschikbare technologie’, zoals dat heet. Dan hebben we het over ozon en actief kool, maar aan beide technieken kleven zwaarwegende nadelen. Bij kool maak je gebruik van een grondstof met een fossiele oorsprong, dat wil je vanuit het oogpunt van het terugdringen van de CO2-uitstoot niet. Van ozon is het grootste bezwaar dat tijdens het zuiveringsproces bromaatvorming kan optreden. Bromaat is schadelijk en het ziet ernaar uit dat dit in de toekomst zal worden geoormerkt als een ‘zeer zorgwekkende stof’. Daarom zijn we op zoek naar mogelijkheden om de toepassing van ozon zodanig te optimaliseren dat de kans op bromaatvorming sterk afneemt en dat kan dus door de combinatie van biologie en ozon.”

Effectieve aanpak probleemstoffen

Precies de bromaatvorming was een belangrijke aanleiding voor onderzoekers van de WUR om flink hun tanden in het project BO₃B te zetten. “Aan dit proces liggen interessante fundamentele vragen ten grondslag”, legt Langenhoff uit. “Ten eerste moesten we uitzoeken welke biologische reactor we voorafgaand aan de ozon moeten inzetten. Bij deze keuze hebben de mensen van Royal HaskoningDHV enorm goed meegedacht. Hun praktijkervaring is fantastisch. Daarnaast hebben we onderzocht hoe we tijdens de ozonbehandeling meer inzicht konden krijgen in de concurrentie tussen bulkstoffen en medicijnresten. Door de diffuse bulkstoffen in fracties te verdelen kregen we daar meer vat op. Deze wetenschappelijke onderbouwing moet helpen om een BO₃B-reactor in te richten op een effectieve aanpak van de probleemstoffen, want elk afvalwatertype is verschillend. Ook lijkt het erop dat we de biologische stap aan het eind misschien niet nodig hebben. Dan wordt het BO3, in plaats van BO₃B.”

Gezamenlijke patentaanvraag

Het project BO₃B is er goed in geslaagd om de technologie klaar te stomen voor een pilotfase. En het vertrouwen is groot, gezien het feit dat een patentaanvraag is ingediend. Roeleveld: “Het gaat weliswaar om bestaande technologieën, maar deze worden op een nieuwe manier toegepast. In de patentaanvraag hebben we de WUR meegenomen, uit respect voor hun kennis. En omdat we het belangrijk vinden om op de lange termijn met elkaar te blijven samenwerken. De succesfactor van dit project ligt denk ik vooral in openheid naar elkaar toe. We bleven steeds doorvragen, omdat we samen op zoek zijn naar het beste resultaat. Dat is de kracht van TKI: het dwingt je een samenwerking op te zetten. En dat doe je alleen met partijen waarmee je een goede vertrouwensband kunt opbouwen.”

“We bleven steeds doorvragen, omdat we samen op zoek zijn naar het beste resultaat.”

STOWA pakt pilotfase over

Nu het project is afgelopen breekt de pilotfase aan. En hier pakt STOWA met beide handen het stokje over. Samen met het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat heeft de onderzoeksinstelling voor de waterschappen het Innovatieprogramma Microverontreinigingen uit rwzi-afvalwater opgezet. Cora Uijterlinde, programmamanager afvalwatersystemen, licht toe. “Het innovatieprogramma is bedoeld om technieken voor het verwijderen van medicijnresten en andere microverontreinigingen uit afvalwater verder te ontwikkelen, zodat deze kunnen worden toegepast in de praktijk. Met de vergrijzing van de bevolking neemt het medicijngebruik toe, dus ook de hoeveelheid van deze stoffen in afvalwater. Over de gevolgen hiervan voor het oppervlaktewater en mogelijk ook voor de drinkwatervoorziening, worden we ons steeds meer bewust. Ik vind het heel mooi dat de resultaten van dit TKI-project nu naadloos overvloeien in ons innovatieprogramma.”

“Ik vind het heel mooi dat de resultaten van dit TKI-project nu naadloos overvloeien in ons innovatieprogramma.”

Het momentum pakken

Samen met ruim 25 andere technologieën heeft BO₃B de toets van een haalbaarheidsstudie doorstaan om te mogen deelnemen aan het innovatieprogramma van STOWA. Uijterlinde is lid van de begeleidingscommissie en vertelt dat is gekeken naar de score in kosten, CO2-footprint en verwijderingsrendement. “Als tijdens het pilotonderzoek blijkt dat BO₃B vergeleken met andere technologieën goed presteert, zie ik zeker mogelijkheden. Vooral in gevallen waar hoge verwijderingsrendementen nodig zijn. Met een marktpartij als Royal HaskoningDHV in het consortium is het realiseren van een praktijktoepassing waarschijnlijk relatief snel haalbaar. Maar eerst moeten we nog zien dat het een robuust systeem is, dat zal het pilotonderzoek uitwijzen.” Over het voortraject van BO₃B laat Uijterlinde zich positief uit. “Dit project heeft een uitstekende timing. De waterschappen zitten te springen om betere en goedkopere technologieën, ze gaan hier graag in mee. Wanneer accuraat wordt ingezet op het juiste onderzoek, pak je het momentum. Het onderzoek werpt zijn vruchten af en andere partijen gaan ermee verder. Dit toont de meerwaarde aan van TKI. Het demonstreert dat op deze manier wetenschappelijk onderzoek de weg naar de praktijk weet te vinden.”