“Een membraan werkt als een zeef: het filtert verontreinigingen zoals bacteriën, virussen, PFAS en resten van medicijnen en pesticiden uit ons afvalwater,” legt De Vos uit, docent bij de bachelor- en masteropleidingen Chemical Science & Engineering.
Zijn onderzoeksgroep bestudeert verschillende soorten membranen, waaronder het ‘reverse osmosis’ (RO) membraan. Daarmee kan zout uit zeewater worden verwijderd om zoet water te produceren. In landen waar weinig zoet water beschikbaar is, is dit een onmisbare techniek en inmiddels wijdverspreid. Maar, zegt De Vos, de vraag is of dit ook voor Nederland de beste oplossing is.
Ontzilting van de Noordzee
Ontzilting – het verwijderen van zout uit zeewater voor drinkwater, landbouw of industrie – kost veel energie. RO-membranen zijn nu de meest energie-efficiënte technologie. “Als je het minimum aan energie dat nodig is berekent, werken membranen op ongeveer het dubbele van dat minimum. Daarmee presteren ze beter dan alle andere methodes op dit moment.” Nederlandse bedrijven zoals Elemental Water Makers draaien het proces bovendien al op zonne-energie.
RO-membranen zijn ook inzetbaar voor brak grondwater, dat maar een tiende van het zoutgehalte van zeewater bevat. Dat ontzilten kost daardoor veel minder energie dan het behandelen van zeewater.
Niet de meest effectieve oplossing
Toch is Noordzeewater ontzilten volgens De Vos niet de meest economische en duurzame keuze. Van elke liter zeewater die wordt behandeld, blijft de helft over als zoet water. De andere helft bevat juist twee keer zoveel zout. Dat zoute concentraat wordt meestal terug de zee in geleid, waar het zich kan ophopen en ecosystemen kan verstoren.
Daarnaast zijn er praktische uitdagingen. “Als we in Rotterdam water ontzilten en dat naar Enschede moeten transporteren, kost dat extra geld en energie,” zegt De Vos. Transport kan bovendien nieuwe leidingen, reservoirs en controlesystemen vereisen – forse investeringen dus.
Duurzamere alternatieven
“Er is veel mogelijk met hergebruik en vasthouden van water voordat we naar ontzilting grijpen,” benadrukt De Vos. Vooral in de industrie ligt hier groot potentieel. “Water is geen grondstof die je maar één keer gebruikt. Je kunt het meerdere keren inzetten, en dat is energiezuiniger dan zeewater ontzilten.”
Zo ontwikkelt zijn onderzoeksgroep nieuwe nanofiltratiemembranen, die werken als barrière tegen schadelijke stoffen zoals PFAS en medicijnen. Deze membranen draaien al in een proefinstallatie bij de rioolwaterzuivering in Enschede, zodat die stoffen niet in het oppervlaktewater terechtkomen. Het gezuiverde afvalwater is zó schoon dat het opnieuw gebruikt kan worden in de industrie. Omdat nanofiltratie veel minder energie vraagt dan RO, ziet De Vos dit als een krachtig alternatief voor energie-intensieve ontzilting.
Een visualisatie van Wiebes onderzoek.
Bouwsteen voor een waterstofeconomie
Toch zijn er toekomstscenario’s waarin RO-membranen onmisbaar kunnen worden. Bij de overgang naar een waterstofeconomie neemt de nationale watervraag toe. Volgens sommige schattingen is er per gigawatt ongeveer 12 miljoen kubieke meter water per jaar nodig.
“In dat scenario kunnen membranen een belangrijke rol spelen bij het leveren van het zuivere water dat nodig is voor waterstofproductie,” aldus De Vos.
Wereldwijde impact
“Onze gespecialiseerde onderzoeksgroep voor membranen bestaat al meer dan vijftig jaar. Dat heeft geleid tot diverse spin-offs van de Universiteit Twente die nu wereldspelers zijn, zoals Pentair X-flow en NX Filtration. Dit laat zien hoe langjarig onderzoek en samenwerking met de industrie leiden tot technologieën die toekomstige waterschaarste kunnen aanpakken,” besluit De Vos.
Membranen kunnen dus zeker helpen om in de toekomstige waterbehoefte te voorzien – maar niet alleen via ontzilting van de Noordzee. Alternatieven zoals nanofiltratie voor waterhergebruik, gecombineerd met slimmer waterbeheer, zijn minstens zo belangrijk.
De opening van de proefinstallatie bij de rioolwaterzuivering
