Sådan kan spildevand hjælpe den grønne omstilling

Vand er livsvigtigt for alle levende organismer, også for mennesker. Samtidig er rent vand en mangelvare på verdensplan, så det er nødvendigt at rense og genbruge spildevand.

Ifølge FN påvirker vandmangel mere end 40 procent af verdens befolkning, og mere tørke forårsaget af den globale opvarmning gør ikke just problemet mindre.

FN har som mål, at alle mennesker skal have adgang til rent drikkevand til en overkommelig pris inden 2030. De nødvendige teknologier til at rense vandet findes allerede, så problemet er prisen.

»Mange steder renses spildevandet, så det kan drikkes. Her bruges membraner, som kun det rene vand kan trænge igennem,« fortæller Leendert Vergeynst, der forsker i vandbehandling. Han er adjunkt ved Institut for Bio- og Kemiteknologi på Aarhus Universitet og en af de mange forskere tilknyttet universitetets center for vandteknologi, WATEC.

Her arbejder forskerne med vand fra mange forskellige vinkler, herunder hvordan spildevand renses bedst muligt, og hvordan det kan gøres til en ressource.

Fine filtre kan give drikkevand

I Danmark renses spildevandet i rensningsanlæg. Når det beskidte vand har været igennem mekanisk, biologisk og eventuelt også kemisk rensning, er det så rent, at det overholder politisk bestemte kvalitetsmål og kan ledes ud i vandmiljøet.

Herhjemme renser vi altså ikke spildevandet så grundigt, at det kan drikkes eller bruges i industrien, for indtil videre kan vi forsyne os med rent grundvand. Men specielt i tørre områder med store befolkninger er vandmangel et problem, og her bliver det stadig vigtigere at skaffe rent vand ved at afsalte og filtrere havvand og ved at rense og genanvende spildevand.

Faktisk skal man ikke så langt væk fra Danmark for at findes steder, hvor det er en udfordring af skaffe nok drikkevand. Det kan Leendert Vergeynst, der kommer fra Belgien, snakke med om:

»I Belgien er der steder, hvor der er mangel på rent vand, så spildevand renses til drikkevandskvalitet. Det løber gennem rensningsanlæg som i Danmark, og så renses det yderligere gennem membraner ved hjælp af omvendt osmose, så det bliver rent nok til at kunne drikkes.«

Ved omvendt osmose trykkes spildevandet op imod en membran med ultrasmå porer, som kun lader rent vand slipper igennem.

Astronauter drikker deres egen urin

Vandfiltrering med membraner er en energikrævende proces, men firmaer som danske Aquaporin arbejder på at gøre vandrensning mere effektiv og miljøvenlig.

Forskerne bag firmaet er blevet inspireret af naturen, hvor evolutionen har ført til en uhyre effektiv metode til at lade vand kan passere gennem cellemembraner. En særlig type proteiner kaldet aquaporiner forsyner cellemembraner med mikroskopiske tunneller, som kun de små vandmolekyler og intet andet kan komme igennem.

Cellernes vandkanaler er uundværlige for levende organismer, og aquaporinerne kan findes hos både dyr, planter og mikroorganismer. Hos mennesket er de særligt aktive i nyrerne, der fungerer som kroppens eget rensningsanlæg.

Aquaporin har fundet en måde at implementere aquaporinproteiner fra bakterier i kunstige membraner, der kan bruges til vandrensning.

På sin kommende mission skal den danske astronaut Andreas Mogensen teste, hvor godt membranerne fungerer i rummet, hvor det er afgørende, at astronauternes urin og sved kan forvandles til rent drikkevand.

Ssingaporeanere udnytter renset spildevand

Samme teknologi kan selvfølgelig også benyttes på Jorden. Her er det dog sjældent, at mennesker er så langt fra en vandforsyning, at de ligefrem må drikke deres egen urin.

Helt utænkeligt er det dog ikke, siger Jörg Vogel, der har en ph.d. i vandfiltrering fra Danmarks Tekniske Universitet, og som nu er ansvarlig for samarbejdsprojekter hos Aquaporin:

»Et let og kompakt anlæg, der kan forvandle urin til drikkevand, kan for eksempel bruges, hvis man skal på en lang ekspedition uden adgang til rent vand. I den forbindelse har vi snakket med forskere, der udforsker grottesystemer.«

Mere generelt bruges aquaporinmembranerne i filtreringssystemer til husstande i lande, hvor kvaliteten af vandet fra vandhanen ikke altid er i top. Aquaporin har samarbejdspartnere i Kina og Tyrkiet, hvor det ikke er ualmindeligt at have et lille vandrensningssystem i hjemmet.

Jörg Vogel fortæller, at firmaet også er med i et forsøg i Singapore, hvor der er stort fokus på at genbruge spildevand. Singapore har næsten lige så mange indbyggere som Danmark, men er ikke meget større end Bornholm.

Det sætter vandforsyningen under pres, og Singapore vil gerne gøre sig mindre afhængig af vand fra nabolandet Malaysia. Derfor renses spildevandet så effektivt, at det kan sendes retur til industrien eller ledes ud i drikkevandsreservoirer.

Power-to-X kræver masser af vand

Behovet for rent vand vil kun stige i fremtiden, for den grønne omstilling kræver rigtig meget vand til de power-to-X-anlæg, der så småt er ved at blive opført.

Her bruges vedvarende energi til fremstillingen af grøn brint, som kan anvendes direkte som brændstof, for eksempel i brintbiler, eller som kan omdannes til andre miljøvenlige brændstoffer, kemikalier og materialer.

Overskudsenergi fra sol og vind skal gå til at spalte vandmolekyler til ilt og brint ved en proces kaldet elektrolyse, og her skal vandet være ultrarent, siger Leendert Vergeynst:

»Power-to-X kræver store mængder meget rent vand – det skal være endnu renere end drikkevand. Vi forventer, at forbruget af rent vand stiger med cirka 10 procent på grund af power-to-X, så vi arbejder på at rense spildevand så grundigt, at det kan bruges til elektrolyse.«

Næringsstoffer skal udvindes

Ikke blot kan spildevand blive til rent vand, der kan bruges som drikkevand og i industrien, det rummer også ressourcer, som vi skal blive bedre til at udnytte. Det gælder ikke mindst næringsstoffer som fosfor og nitrogen, som kan bruges til gødning.

Forskerne arbejder hårdt på at finde effektive metoder til at trække næringsstofferne ud af spildevandet, for eksempel ved hjælp af bakterier. Det er specielt vigtigt i forhold til fosfor, der er en begrænset ressource, som vi risikerer at løbe tør for.

Samtidig med at forskerne arbejder på nye og bedre metoder til at rense spildevandet og udtrække nyttige stoffer fra det, forskes der også i at udnytte det slam, som bliver tilbage. Det kan bruges til at producere grøn energi.

Slam er en energikilde

Slammet fra spildevandet samles i såkaldte rådnetanke, hvor bakterier æder løs af det og producerer biogas i processen. Gassen sendes ud i naturgasnettet eller opgraderes til bygas. Og måske kan slammet også blive til flydende brændstof, lyder det fra Leendert Vergeynst:

»I projektet Sludge2Fuel arbejder vi på at forvandle spildevand til miljøvenligt brændstof. Ved at udsætte spildevandsslam for høj temperatur og højt tryk kan vi omdanne alt det organiske materiale til bioolie, som kan bruges i stedet for fossile brændstoffer.«

Når vi bliver bedre til at få værdifulde næringsstoffer og energi ud af det beskidte vand, kan spildevandsrensning ligefrem gå hen og blive en god forretning. Så bliver det måske nemmere at få udbredt teknologierne til de fattige lande, hvor der ifølge FN stadig er cirka 1,8 milliarder mennesker, der er nødsaget til at drikke forurenet vand.