Innovatiecontract Watertechnologie Pagina 1 van 60

Innovatiecontract Watertechnologie
Pagina 1 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Innovatiecontract Watertechnologie
Voorwoord De sector watertechnologie binnen de Topsector Water richt zich op drink‐ en industriewater, zuivering van afvalwater, riolering, sensoring en hergebruik/terugwinning van water, energie en/of nutriënten. De sector bestaat uit de waterleveranciers en afvalwaterbehandelaars, kennisinstellingen en aan de sector gerelateerde toeleveranciers zoals gespecialiseerde adviesbureaus, producenten van hardware en technologie, aannemers, en financiële en overige dienstverleners. Tevens zijn sectorbrede organisaties zoals het NWP, Aqua NL en VLM betrokken. De afgelopen periode heeft de sector watertechnologie een intensief proces van samenwerking doorlopen bij de totstandkoming van het innovatiecontract watertechnologie. Voor de verdere invulling van de verschillende programma onderdelen wordt intensief overleg gevoerd met zowel publieke als private partijen over de invulling, alsmede de financiering van de kennis‐ en innovatieagenda voor de toekomst onder het motto ‘Kennis van Water, Kassa voor Later’. Het resultaat is een innovatiecontract met een evenwichtige kennisagenda. In deze agenda komt wetenschappelijke, commerciële en maatschappelijke vraagsturing samen. Het is een mix van fundamenteel onderzoek, toegepast onderzoek en valorisatie die in de behoeften van de markt voorzien. Water als randvoorwaarde voor allerlei processen vraagt om crosssectorale samenwerking met andere topsectoren die middels deze agenda wordt versterkt en tot nieuwe dynamiek zal leiden. Het Topconsortia voor Kennis & Innovatie Watertechnologie (TKI) zorgt voor samenhang in de uitvoering waarmee het bedrijfsleven wordt verzekerd van maatwerk in onderzoek en valorisatie en samenwerking met alle partijen in de Gouden Driehoek wordt gefacilliteerd. Pagina 2 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Leeswijzer Het Innovatiecontract Watertechnologie is een uitgewerkte agenda voor de kennis die de sector watertechnologie de komende jaren, als Topconsortium Kennis & Innovatie Watertechnologie, wil ontwikkelen, en de stappen die zij wil zetten om haar kennis en innovaties te valoriseren. Doel hiervan is de concurrentiepositie van de sector te verbeteren. Het contract geeft de agenda, de samenwerkingsvormen en de financiering van het TKI Watertechnologie weer. Hoofdstuk 1 beschrijft de markt voor watertechnologie, de actoren binnen de Nederlandse sector watertechnologie, en de positie van de sector op de markt. Hoofdstuk 2 vat de visie en strategie van de sector samen, en introduceert de acht kennisthema’s waarbinnen de sector opereert en de vier speerpunten (innovatiethema’s) die de pijlers vormen van dit innovatiecontract. Hoofdstuk 3 beschrijft hoe ontwikkelde kennis via technologie tot producten op de markt komt. Daarbij worden drie stromen onderscheiden, die de uitgangspunten vormen van het innovatiecontract: wetenschappelijke vernieuwing, commerciële vraagsturing en maatschappelijke vraagsturing. In de hoofdstukken 4 t/m 7 worden de vier speerpunten en de daarmee verbonden kennisthema’s beschreven. Binnen de kennisthema’s worden voorbeelden van kansrijke innovaties genoemd. Ook worden als business cases enkele voorbeelden van valorisatie genoemd. Hoofdstuk 8 geeft de relatie aan van de kennisthema’s van de sector watertechnologie met enkele thema’s die voor meerdere topsectoren relevant zijn, en met enkele topsectoren die nauw met de topsector water zijn verbonden. Hoofdstuk 9 beschrijft de relatie met thema’s die binnen Europa spelen en vat enkele internationale netwerken samen die essentieel zijn voor de valorisatie van door de Nederlandse watersector ontwikkelde kennis en technologie. De financiering van de realisatie van de kennisagenda in dit innovatiecontract staat in hoofdstuk 10, en de belangrijkste aspecten van de governance van dit contract staan in hoofdstuk 11. Proces Het innovatiecontract Watertechnologie is een kennisagenda van, voor en door de sector. Eind 2010 heeft de sector watertechnologie, middels een sectorbreed proces, een visie en ambitie ontwikkeld die zich richt op het verzilveren van marktkansen. Deze visie bouwt deels voort op het Innovatieprogramma Watertechnologie 2006 – 2011. De strategische roadmap vormt, als onderdeel van deze visie, het vertrekpunt voor de uitwerking van het innovatiecontract. Het contract is in een open proces met sectorpartijen, binnen de ‘gouden driehoek’ van overheid, bedrijfsleven en kennisinstellingen, waaronder directe betrokkenheid van het MKB, opgesteld en zal in een vervolgfase verder worden uitgewerkt. Pagina 3 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Inhoudsopgave 1. De sector watertechnologie 1.1. Een sterke internationale focus 1.2. Publieke thuismarkt, proeftuin voor innovaties 1.3. Kennisinfrastructuur van wereldwijde topkwaliteit 1.4. Samenwerking tussen de verschillende actoren 2. Visie en strategie 2.1. Maatschappelijke en economische uitdagingen 2.2. De positie van de sector watertechnologie 2.3. Van technology push naar market pull 2.4. Strategische roadmap Watertechnologie 2.5. Speerpunten kennisagenda 2.6. Multidisciplinaire aanpak 3. Van strategie naar uitvoering 3.1. Kennis – Kunde ‐ Kassa 3.2. Posities binnen de innovatiecyclus 3.3. Uitgangspunten innovatiecontract 4. Water for All 4.1. Inleiding 4.2. Kennisthema’s en kansrijke innovaties 4.3. Business cases 5. More Crop per Drop 5.1. Inleiding 5.2. Kennisthema’s en kansrijke innovaties 5.3. Business cases 6. Water & Energie 6.1. Inleiding 6.2. Kennisthema’s en kansrijke innovaties 6.3. Business cases 7. Water & ICT 7.1. Inleiding 7.2. Kennisthema’s en kansrijke innovaties 7.3. Business cases 8. Relatie met doorsnijdende thema’s en andere topsectoren 8.1. Nanotechnologie 8.2. Biobased Economy 8.3. Samenwerking Topsectoren 9. Relatie met Europese thema’s en internationale netwerken 9.1. Europese thema’s 9.2. Internationale netwerken en samenwerking 9.3. Implementatie/valorisatie 10. Financiering 10.1. Initiatieven en samenwerkingsvormen 10.2. Instrumentarium 11. Governance 11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
Samenhang en afstemming Intellectueel Eigendom Ondersteuning valorisatie door overheid Jaarlijkse evaluatie Pagina 4 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
1 De sector watertechnologie Watertechnologie is, naast Deltatechnologie en Maritieme Technologie, een van de drie deelsectoren binnen de Topsector Water. De Nederlandse watertechnologie sector heeft van nature altijd een sterke technologie‐ en kennispositie gehad, zich kenmerkend door hoogopgeleide werknemers, veel knowhow bij de kennisinstellingen en veel aandacht voor onderzoek en technologieontwikkeling. Deze onderzoeksinspanningen hebben door de jaren heen geleid tot meerdere (doorbraak‐)technologieën die inmiddels wereldwijd worden toegepast. 1.1 Een sterke internationale focus De Nederlandse watertechnologie sector is een hoogwaardige en volwassen markt. In de sector zijn ruim 1.400 bedrijven actief met ruim 46.000 werknemers. Een belangrijke groep bedrijven (222 in totaal, 16%) zijn de technologieleveranciers, zoals Pentair en Paques, die innovatieve technologie ontwikkelen en internationaal vermarkten. Het Nederlandse bedrijfsleven in de watersector is toonaangevend in het buitenland; het deel van de omzet die zij in het buitenland verdienen, is gestegen van 32,8% in 2003 tot 42% in 2009 (EIM, 2010). De huidige wereldmarkt voor watertechnologie bedraagt ruim € 156 miljard (GWI, 2011). Deze markt omvat procesequipement voor industriële en municipale watervoorziening (waterbehandeling, instrumenten en monitoring apparaten) en zuivering. Met een totale omzet van € 9,7 miljard heeft Nederland hierin een wereldwijd marktaandeel van 6,2%. Er zijn ook kansen voor de beheermarkt. Zo heeft DHV na leverantie van crystalactors in Taiwan een grote concessie voor 15 jaar productie en levering van drink‐ en proceswater verworven. Daarmee is de wereldwijde marktpotentie nog groter dan € 156 miljard. Naast een aantal grotere bedrijven is een grote groep kleinere MKB bedrijven in de sector actief: ca. 43% van de bedrijven heeft 50 – 100 mensen in dienst. Het MKB in de watersector genereert 30% van zijn omzet in het buitenland, voornamelijk Europese landen (24 – 29%) als Verenigd Koninkrijk, België, Duitsland en Frankrijk, en in mindere mate China (12%). Een aanzienlijk deel van de MKB ondernemers houdt zich bezig met internationale samenwerking onder meer op het gebied van R&D. 1.2 Publieke thuismarkt, proeftuin voor innovaties De Nederlandse thuismarkt wordt gedomineerd door publieke organisaties die in de periode 2008‐
2009 respectievelijk € 300 miljoen en € 1,5 miljard hebben geïnvesteerd in drinkwatervoorziening en afvalwaterafvoer‐ en zuivering, waaronder aansprekende projecten met nieuwe technologieën. Europese regelgeving is in veel gevallen leidend voor de regelgeving en implementatie daarvan in Nederland. Met wet‐ en regelgeving schept de Rijksoverheid de voorwaarden voor de waterbedrijven om goed drinkwater te leveren. Het Rijksbeleid wordt door de provinciale overheid omgezet naar maatregelen en uitgewerkt in plannen. Zij werkt daarbij nauw samen met de waterleidingbedrijven. De provincie is ook de vergunningverlener voor de onttrekking van grondwater. De waterschappen zijn, samen met Rijkswaterstaat, verantwoordelijk voor de kwantiteit en kwaliteit van de regionale oppervlaktewateren en dus ook voor de afvalwaterzuivering. De Pagina 5 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
gemeenten verzorgen de verzameling en de afvoer van afvalwater via het rioolstelsel en dragen zorg voor de inrichting van het stedelijke gebied en buitengebied. Technologisch is er sprake van een hoogwaardige thuismarkt, onder andere ontstaan door stringente (milieu)regelgeving. In de afgelopen decennia hebben ontwikkelingen op het gebied van biotechnologie en membraantechnologie geleid tot innovaties die voortkomen uit samenwerking tussen technologiebedrijven en launching customers in de thuismarkt. Deze samenwerking heeft in belangrijke mate geleid tot een vooraanstaande internationale concurrentiepositie van de Nederlandse watersector. Om deze positie te verbeteren is het van groot belang om in de thuismarkt referentieprojecten te blijven ontwikkelen. De Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) biedt een extra stimulans om te kiezen voor innovatieve oplossingen op de thuismarkt. De buitenlandse markt vraagt immers veelal om “proven technology”. In Nederland vormen de waterschappen en drinkwaterbedrijven een groot deel van de thuismarkt. Zij hebben als ‘launching customer’ een essentiële rol in de keten van technologie tot productontwikkeling en ‐toepassing. Probleem is dat zij vanwege hun publieke taak beperkte (technische en economische) risico’s kunnen lopen. Daarom is het lastig om referentieprojecten van nieuwe technologieën op te bouwen. Om toch te zorgen dat waterschappen en drinkwaterbedrijven hun belangrijke rol als ‘launching customer’ spelen, is het van belang om potentiële risico’s die ontstaan bij implementatie weg te nemen. 1.3 Kennisinfrastructuur van wereldwijde topkwaliteit Technologie is een belangrijke succesfactor voor Nederlandse bedrijven in de mondiale watermarkt. Onderzoek van het Rathenau Instituut naar de wetenschappelijke output van Nederlandse kennisinstellingen ten opzichte van de rest van de wereld geeft aan dat Nederland een bovengemiddelde output heeft in het veld Waterresources. Excellent onderzoek in combinatie met een hoogwaardige thuismarkt heeft zich in de afgelopen decennia vertaald tot vele nieuwe (doorbraak‐)technologieën en grensverleggende wetenschap. Bij de kennisinfrastructuur voor watertechnologie zijn universiteiten en onderwijsinstellingen, onderzoeksinstellingen en onderzoeksconsortia, het bedrijfsleven (waaronder technische leveranciers, ingenieursbureaus en drinkwaterbedrijven) en koepelorganisaties betrokken. Daarnaast spelen overheden en bedrijven een belangrijke rol als kennisvragers. Universiteiten en onderwijsinstellingen actief op het gebied van watertechnologie zijn: TU Delft, UNESCO‐IHE, Universiteit Twente, Wageningen University, Eindhoven University, VU Amsterdam, Hogeschool Zeeland, Hanzehogeschool Groningen, Hogeschool Utrecht, Hogeschool Larenstein, Saxion, Van Hall Instituut. Daarnaast zijn er onderzoeksinstellingen en onderzoeksprogramma’s, zoals TTI‐W Wetsus, KWR Watercycle Research Institute, TNO, Deltares en RIVM. Diverse koepelorganisaties, zoals STW, STOWA en de stichting RIONED, spelen een rol in het programmeren en financieren van toegepast onderzoek. De publieke onderzoeksinstellingen KWR, STOWA en RIONED hebben net de samenwerking geïntensiveerd en een gezamenlijke kennisagenda voor innovaties in de waterketen opgesteld. In het verlengde van de kennispartijen zijn nieuwe spelers als Helixer ontstaan, een marktgericht consortium dat nieuwe businesskansen creëert. Naast deze Pagina 6 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
instellingen complementeert het bedrijfsleven de kennisinfrastructuur van de Nederlandse watersector 1.4 Samenwerking tussen de verschillende actoren Een goed samenspel tussen de publieke sector, kennispartijen en de markt is van groot belang. Enerzijds om oplossingen te ontwikkelen voor een efficiënte levering van voldoende en kwalitatief goed water, om te voldoen aan Europese regelgeving (KRW) en om proactief in te spelen op de gevolgen van klimaatverandering. Anderzijds om een sterke thuismarkt te ontwikkelen Nieuwe technologische ontwikkelingen, opkomende markten, nieuwe spelers en spelers die sterker worden door consolidatie en gerichte nationale industriepolitiek vragen dat de Nederlandse sector en overheid proactief en gezamenlijk inspelen op wereldwijde markttrends, wil het haar internationale positie behouden en versterken. Het behouden en verbeteren van de technologische voorsprong van de sector door middel van innovatie is een noodzakelijke randvoorwaarde om de huidige marktpositie te behouden en te verbeteren, en de sterk groeiende internationale concurrentie het hoofd te bieden. De sector watertechnologie werkt al intensief samen, onder andere via organisaties als NWP, Aqua Nederland, VLM en binnen het TTI‐W Wetsus, en via programma’s zoals het Innovatieprogramma Watertechnologie en het Innovatieprogramma Kader Richtlijn Water. Er is veel ervaring met samenwerken binnen de ’’Gouden Driehoek’’ van bedrijfsleven, overheid en kennisinstellingen. De sector watertechnologie werkt al intensief samen, onder andere via netwerkorganisaties (NWP), brancheorganisaties (Aqua Nederland en VLM) en belangenorganisaties (o.a. Vewin, VNG en Unie van Waterschappen). Programma’s zoals het Innovatieprogramma Watertechnologie, waaronder TTIW Wetsus, en het Innovatieprogramma Kader Richtlijn Water hebben de samenhang binnen de sector versterkt en tot nieuwe samenwerkingsverbanden voor innovatie geleid. Er is veel ervaring met samenwerken binnen de ’’Gouden Driehoek’’ van bedrijfsleven, overheid en kennisinstellingen. Pagina 7 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2 Visie en strategie De watertechnologiesector heeft de ambitie zich te ontwikkelen als één van de top drie innovatieregio’s voor watertechnologie. De sector wordt gekend door een hoog wetenschappelijke gehalte, een hoogwaardige thuismarkt en een lange traditie. Technologie is een belangrijke succesfactor voor de Nederlandse bedrijven en continue kennis‐ en technologieontwikkeling is diepgeworteld in de sector. Nederland kan zich in de kennismarkt van watertechnologie meten met de rest van de wereld. Die positie gaat de sector uitbouwen met een excellente kennisinfrastructuur en een uitdagende kennisagenda die leidt tot economische groei en nieuwe bedrijvigheid en innovatieve oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen. 2.1 Maatschappelijke en economische uitdagingen 2.1.1 Mondiaal De groei van de wereldbevolking leidt, in combinatie met toenemende verstedelijking, tot grote deltasteden waar de druk op de beschikbare zoetwaterbronnen en verzilting steeds verder toenemen. De gevolgen van de klimaatverandering zullen de beschikbaarheid van zoetwater en de veiligheid en kwaliteit van de leefomgeving verder onder druk zetten, en zullen de onzekerheid hierover, door grotere extremen in droogte en neerslag, versterken. Daarnaast worden veel grondstoffen schaarser en neemt de behoefte aan een groter aandeel duurzame energie toe. Op grote schaal wordt de draagkracht van de aarde aangetast door het overmatige gebruik van natuurlijke hulpbronnen voor de productie van goederen en diensten. Na gebruik resteert vaak afval dat de aarde en haar hulpbronnen vervuilt. Een voorbeeld is het overmatig gebruik van water waardoor op veel plaatsen watervoorraden uitgeput raken terwijl het geproduceerde afvalwater waterbronnen kan verontreinigen, bijvoorbeeld met nitraat afkomstig uit de landbouw. Naast directe schade aan hulpbronnen en ecosystemen, kan deze vervuiling een gezondheidsrisico opleveren, bijvoorbeeld door aanwezigheid van pathogene micro‐organismen. De maatschappelijke en economische uitdagingen om enerzijds de wereldbevolking van een acceptabele levensstandaard te voorzien en anderzijds de draagkracht van de aarde niet verder aan te tasten en zelfs te herstellen, kunnen met de huidige technologie onvoldoende het hoofd worden geboden. Wereldwijd is er behoefte aan nieuwe technologische oplossingen die enerzijds aan stijgende kwaliteitseisen (ecosystemen, gezondheid) tegemoet komen en anderzijds een kleiner beroep doen op schaarse hulpbronnen (energie, water, chemicaliën). Ook moet de technologie betaalbaar blijven. Er is, kortom, nieuwe technologie nodig die betaalbaar, doelmatig en duurzaam is. Deze uitdaging is niet uniek voor de watersector maar speelt ook een belangrijke rol in andere topgebieden. Pagina 8 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2.1.2 Nationaal In Nederland is ten gevolge van het gebruik van hoogwaardige technologie in de gehele watercyclus sprake van een voldoende aanbod van water met geschikte kwaliteit en een adequate verwerking van afvalwater. Echter de situatie is nog niet af er ontstaan steeds nieuwe uitdagingen zoals de ongewenste aanwezigheid van medicijnresten en verdroging ten gevolge van klimaatverandering. Binnen Nederland de uitdaging voor drinkwater, bijvoorbeeld, als volgt geformuleerd:  50% meer water productie tegen dezelfde prijs (bijdrage waterschaarste)  25% reductie van de water en energie footprint (bijdrage aan klimaatverandering en waterschaarste)  50% recycling van grondstoffen (sluiten van grondstofkringlopen)  100% verwijdering van prioritaire stoffen (bijdrage aan milieu en gezondheid)  10% bijdrage door inzet van technologie aan efficiency doelstellingen in de waterketen. Technologie die de dubbele uitdaging van economische groei en verduurzaming weet te combineren, zal wereldwijd een groot afzetgebied hebben. De kennisagenda waaraan de sector watertechnologie zich committeert, komt tot stand door vraagsturing langs twee lijnen te combineren: maatschappelijke en commerciële vraagsturing. Dit kader is van belang voor de uitwerking van de thema’s en samenwerkingsvormen in dit innovatiecontract. 2.2 De positie van de sector watertechnologie Nederland is een wereldspeler op het gebied van water en beschikt over een uitstekende kennisbasis voor internationaal succes. In vergelijking met de internationale concurrentie opereert Nederland echter zeer gefragmenteerd op het wereldtoneel. De sector levert hoogwaardige technologie maar het gerealiseerde marktvolume tot nu toe is beperkt. De slag moet worden gemaakt van ‘Technology Driven Only’ naar ‘High Tech Businesses’. Daar moeten barrières voor worden aangepakt zodat de technologisch hoogwaardige positie kan worden uitgebouwd. Er is, vooral dankzij het eerste Innovatieprogramma Watertechnologie, al wel een eerste stap gezet om de fragmentatie te reduceren (consortiavorming). De problemen waar de sector nog tegenaan loopt, zijn:  een te lange time‐to‐market. Er is een “technology push” benadering van onderzoek en ontwikkeling in plaats van een “market pull”, waardoor de valorisatie van kennis te langzaam verloopt;  een nog onvoldoende sterke branding van Nederland als „Partner voor Water‟;  een (soms) te kleine thuismarkt om als referentie te kunnen dienen omdat deze bijvoorbeeld te klein is, waterschaarste minder pregnant is of omdat deze onvoldoende snelle dynamiek laat zien;  te weinig focus in de exportactiviteiten. Focus op aantrekkelijke segmenten (zowel geografisch als inhoudelijk) kan de kans op succes aanzienlijk vergroten. Pagina 9 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2.3 Van technology push naar market pull De internationale markt voor watertechnologie is groot en biedt vooral kansen voor lokale en integrale oplossingen voor de watervoorziening, en voor technologie voor (her)gebruik van zoetwater en het gebruik van alternatieve bronnen. Er is veel behoefte aan kosteneffectieve technologie voor het sluiten van kringlopen voor het watergebruik in zowel de industrie, de land‐ en tuinbouw, als voor de productie van energie en voedsel. De nexus water – energie – voedsel staat bij de uitwerking van het innovatiecontract watertechnologie centraal (figuur 1). Voedselzekerheid wordt vooral bepaald door de beschikbaarheid van water en energie. Daarnaast zijn water en energie wederzijds afhankelijk. Zo leidt een grotere vraag naar energie tot toename van waterverbruik en andersom. Door de groei van de wereldbevolking neemt de vraag naar voedsel, water en energie toe en staan gezonde ecosystemen onder druk. Dit vraagt om duurzame oplossingen. De mondiale watermarkt staat voor grote uitdagingen. Water for All More Crop per Drop Water & Energy Figuur 1. De thema’s water, energie en voedsel staan in hun onderlinge samenhang bij de uitwerking van het innovatiecontract watertechnologie centraal. Het Nederlandse bedrijfsleven is toonaangevend in het buitenland dankzij innovatieve technologieleveranciers en een hoogwaardige thuismarkt. Om de concurrentiepositie verder te versterken, wordt ingezet op de continue ontwikkeling van kennis en valorisatie om marktkansen te kunnen verzilveren. Het afgelopen jaar is door de sector watertechnologie een toekomstvisie ontwikkeld op de economische ontwikkeling van de sector en het verzilveren van de investeringen van de afgelopen jaren. Hierbij wordt voortgebouwd op het fundament dat is gelegd in het Innovatieprogramma Watertechnologie 1 . 1
Het Innovatieprogramma Watertechnologie (2006 – 2011) wordt uitgevoerd door het Innovatiebureau
Watertechnologie (NWP), AgentschapNL en TTIW Wetsus. Het programma wordt ondersteund door het
ministerie van Economische Zaken, Landbouw & Innovatie.
Pagina 10 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
In het innovatiecontract wordt nadrukkelijk de verbinding gelegd tussen de technologisch vernieuwende ontwikkelingen in kader van Kennis & Innovatie en de marktgerichte activiteiten Export & Clustering (figuur 2). Export
& Clustering
Kennis
& Innovatie
Figuur 2. Het model van Ansoff: de verbinding tussen de technologisch vernieuwende ontwikkelingen in kader van Kennis & Innovatie en de marktgerichte activiteiten Export & Clustering). Deze aanpak leidt van Kennis naar Kunde naar Kassa, door de verbinding tussen enerzijds fundamenteel en toegepast onderzoek, en anderzijds marktactiviteiten die leiden tot vraagsturing van (toekomstig) onderzoek en aandacht voor valorisatie van onderzoeksresultaten. Daarmee komen Technology Push en Market Pull samen, een strategie om te komen van business ‘Technology Driven Only’ naar ‘High Tech Businesses’ (figuur 3). Figuur 3. Naar een strategie van ‘High Tech Businesses’ door de combinatie van Technology Push en Market Pull. Pagina 11 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2.4 Strategische roadmap water technologie Het model van figuur 3 is voor watertechnologie uitgewerkt in een Strategische Roadmap 2 . Figuur 4 toont het resultaat. Het is een overzicht van de kansrijke en veelbelovende markten en bevat product marktcombinaties (PMCs) van verschillende aard: geografische (linksboven), industriële markten (centraal boven), technologische ontwikkelingen (rechtsboven/‐onder) en natuurlijk PMCs waarbinnen de Nederlandse watertechnologiesector al sterk is ontwikkeld (drink‐, industrie‐ en afvalwater: linksonder). De markten zijn gekozen op basis van marktaantrekkelijkheid (volume, concurrentie en toetredingsbarrières) en kracht aan aanbodzijde (huidige omzet en/of kennis‐ en technologieontwikkeling). De behoeften aan fundamenteel en toegepast onderzoek verschillen per PMC. Valorisatie is vooral van belang voor (technologische) ontwikkelingen in de rechterhelft van het model (Technology Push), terwijl de linkerhelft vooral gericht is op marktactiviteiten (Market Pull). In de volgende hoofdstukken wordt de kennisagenda ten behoeve van deze marktkansen verder uitgewerkt. Figuur 4. De strategische roadmap voor de sector watertechnologie (omzet in miljard €/$). 2
Innovatieprogramma Watertechnologie 2.0, visie 2011 – 2016
Pagina 12 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2.5 Speerpunten kennisagenda De kennisagenda voor dit Innovatiecontract richt zich op de gehele waterketen van waterbereiding via transport & opslag tot en met afvoer en waterzuivering. Dit heeft geleid tot het vaststellen van acht kennisthema’s waarop innovaties mogelijk zijn die het verdienvermogen van de sector vergroten:  Drinkwater & Industriewater  Afvalwaterbehandeling  Transport & Opslag  Nieuwe Waterbronnen  Terugwinning van mineralen  Winning van Energie  Sensoring & control  Watersystemen Deze kennisthema’s zijn verbonden met vier speerpunten uit het advies ‘Water verdient het’ van het Topteam Water (juni 2011): 1.
2.
3.
4.
Water for All More Crop per Drop Water & Energie Water & ICT In dit Innovatiecontract Watertechnologie zijn deze speerpunten, de pijlers van dit innovatiecontract, als innovatiethema’s uitgewerkt. De eerste drie innovatiethema’s vormen samen de nexus Water – Energie – Voedsel. Water for All omvat de productie van drink – en industriewater en de zuivering van afvalwater tegen minimale kosten. De omvang van deze markt wereldwijd wordt geschat op € 50 – 60 miljard per jaar. De sterke groei van de markt volgt uit de stijgende mondiale behoefte aan zoetwater als bron voor drink‐ en industriewater. Alternatieve bronnen dienen daarmee aandacht te krijgen. Nieuwe afvalwaterzuiveringtechnologie is nodig om duurzaam water van goede kwaliteit te kunnen leveren waarbij het milieu niet wordt belast. De vraag naar deze technologie wordt mede gedreven door meer en strengere regelgeving en hogere kwaliteitsstandaarden. More Crop per Drop stelt een hoogwaardige zoetwatervoorziening voor de productie van voedsel centraal. Door de inzet van innovatieve en duurzame technologieën en integrale oplossingen voor het sluiten van waterkringlopen en hergebruik in de land‐ en tuinbouwsector is veel te winnen. In het verlengde van de land‐ en tuinbouwsector ligt binnen de voedingsmiddelenindustrie een uitdaging voor het efficiënt omgaan met schaarse grondstoffen en de verduurzaming van processen als voorwaarde voor de ‘License to Produce’. Water & Energie richt zich op de verduurzaming van processen voor de energieproducerende industrie en op nieuwe vormen van schone energie op basis van watertechnologie. De sector watertechnologie heeft een goede uitgangspositie om met duurzame en efficiënte oplossingen aan die ontwikkelingen bij te dragen. Het waterverbruik in de energiesector blijft toenemen en met de Pagina 13 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
groei van de wereldbevolking en de vraag naar energie moet deze trend gekeerd worden en moeten energiezuinige watertechnologieën worden ontwikkeld. De verwachting is dat alternatieve vormen van energieopwekking op basis van watertechnologie een bijdrage zullen gaan leveren aan de energietransitie van ‘fossiel’ naar ‘schoon’ Water & ICT richt zich op het vergroten van de efficiency van watertechnologie door gebruik te maken van automatische sensing & monitoring van de waterkwaliteit en het optimaal kunnen regelen van de waterketen (process control). Dit biedt mogelijkheden voor een sterke verbetering van de procesvoering van installaties waar water behandeld, en voor decentrale waterbehandeling ‘fit‐for‐use’. In de hoofdstukken 4 t/m 7 wordt de kennisagenda die ten grondslag ligt aan de maatschappelijke en economische uitdagingen binnen deze innovatiethema’s verder uitgewerkt. Naast deze innovatiethema’s worden in hoofdstuk 8 thema’s uitgewerkt die voor meerdere Topsectoren relevant zijn: nanotechnologie en Biobased Economy, en wordt crosssectorale samenwerking belicht met andere Topsectoren die relevant zijn voor de watertechnologiesector. De kennisagenda waaraan de sector watertechnologie zich committeert, komt tot stand door vraagsturing langs twee lijnen te combineren: maatschappelijke en commerciële vraagsturing. In hoofdstuk 10 worden deze twee lijnen van sturing nader belicht. 2.6 Multidisciplinaire aanpak Veel wetenschappelijke disciplines zijn betrokken bij de ontwikkeling van de benodigde doorbraaktechnologieën en grensverleggende wetenschap om bovenstaande maatschappelijke en economische uitdagingen aan te kunnen gaan. Funderend wetenschappelijk‐technisch onderzoek richt zich op verdieping binnen specifieke disciplines. Daarnaast ontstaan veel nieuwe ideeën voor onder andere doorbraaktechnologie op het raakvlak van verschillende disciplines. Daarbij wordt ook gebruik gemaakt van wetenschappelijke disciplines en technologieën uit andere sectoren zoals de procestechnologie (bijv. katalyse) en materiaalkunde (bijv. membraantechnologie). De biotechnologie en de nanotechnologie spelen hierbij een cruciale rol. De betrokkenheid van een veelheid aan disciplines is een karakteristiek van het watertechnologie onderzoek en een voorwaarde voor voortgaande innovatie. Onderzoek vanuit verscheidene disciplines vindt plaats binnen het kader van de kennisthema’s. Deze thema’s omvatten de belangrijkste kennisvragen voor de sector watertechnologie. Een verdere verfijning van de kennisvragen vind plaats via vraagsturing door bedrijven binnen de verschillende programma’s (NOW, Wetsus, KWR, RIONED, Stowa, TNO). Het onderzoek binnen de kennisthema’s wordt dus vastgesteld op basis van de vraagsturing in het bedrijfsleven, en inhoudelijk gevoed vanuit een groot aantal disciplines bij kennisinstellingen. Figuur 5 laat dit schematisch zien. Pagina 14 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Figuur 5. De kennisthema’s worden uitgewerkt met een multidisciplinaire aanpak waarbij een grote verscheidenheid aan wetenschappelijke disciplines worden ingezet. Er worden 8 kennisthema’s onderscheiden binnen het innovatiegebied watertechnologie: 2.6.1
Drinkwater & Industriewater
De drinkwatersector moet een doelmatig antwoord vinden op de verouderende ondergrondse infrastructuur, een verscherpende (Europese) waterregelgeving (zoals de Kaderrichtlijn Water) en een veranderend klimaat en onderzoekt innovatieve technologieën en decentrale oplossingen voor Nederland. De Nederlandse drinkwatervoorziening hoort tot de beste van de wereld. De waterbedrijven staan wereldwijd bekend om hun toepassing van innovatieve winnings‐ en zuiveringstechnologieën. De uitdagingen voor de drinkwatervoorziening van goede kwaliteit zijn 3 :  de toenemende druk op het watersysteem door verstedelijking en intensieve landbouw (ruimtelijk en qua verontreiniging met gezondheidsschadelijke contaminanten),  de afnemende beschikbaarheid van oppervlaktewater van voldoende kwaliteit in de zomer, hydrologische extremen door neerslagpieken en verzilting van de waterwinning en  het inspelen op zowel gebieden met een groeiende watervraag als gebieden met krimp. 3
Toekomstverkenning Drinkwatervoorziening in Nederland, RIVM, nov. 2011
Pagina 15 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Er liggen kansrijke innovaties voor watertechnologie op het gebied van geavanceerde zuiveringstechnologie (o.a advanced oxidation, ondergrondse membraanfiltratie, keramische membranen, ion exchange, nanotechnologie) om toxische stoffen en ziekteverwekkers te verwijderen. Door beter te begrijpen hoe prioritaire stoffen zich in de zuivering gedragen is het nodig zogenaamde QSARs (quantitative structure activity relationship) te ontwikkelen. Hierdoor is het mogelijk op grond van de eigenschappen van de stoffen (bijvoorbeeld medicijnresten) de verwijdering te voorspellen zonder (uitgebreid) pilot onderzoek. Hier moet veel kennis voor worden ontwikkeld. Een van de projecten op dit gebied is: AquaPriori A decision supporting database facility for predicting removal of priority compounds from water (Investment subsidy NWO large). Ook de productie en levering van chloorvrij drinkwater is een sterke asset van de Nederlandse drinkwatervoorziening. De in Nederland ontwikkelde benadering zou vertaald moeten worden in technologie voor de export. Het gaat hier zowel om (sequentie van) nieuwe zuiveringstechnologie, als om monitoring en controlesystemen voor drinkwaternetwerken. Kansrijk zijn vooral de monitoring van microbiële groei in leidingnetwerken met bijvoorbeeld flow cytometrie en genomic of proteomic tools. Tools voor distributiemodellering zullen een belangrijke rol spelen bij het waarborgen van de hoge drinkwaterkwaliteit in een groot afzetgebied. Ontzouting voor drinkwaterbereiding wordt gekenmerkt door hoge energiebehoeften en kosten. Daarnaast is in afgelegen gebieden in bijvoorbeeld Afrika vaak geen electriciteitsnet aanwezig om ontzoutingsinstallaties te voeden. Met de ontwikkeling van membraanfiltratie installaties op basis van duurzame energie (bijv wind en zonne‐energie) zijn deze problemen te tackelen. Hierbij is de uitdaging om zoveel mogelijk energieverlies te verminderen en opslag van elektrische energie (in batterijen) te voorkomen. Dit kan door geen gebruik te maken van de omzetting naar elektrische energie en water als energie drager te laten functioneren. De te ontwikkelen technologie kan dan ingezet worden in landen waar wind en zon voldoende aanwezig zijn en waar schoondrinkwater een groot probleem is. Naast drinkwater is water ook een cruciale productiefactor voor de industrie en landbouw. Hierdoor is een grote behoefte aan de ontwikkeling van innovatieve technologieën voor efficiënt hergebruik van afvalwater door de productie van ‘water‐fit‐for‐use’ voor industriële en agrarische toepassingen. De gangbare praktijk is om bij de productie van drinkwater, industriewater én de reiniging van afvalwater voor lozing in het oppervlaktewater uit te gaan van generieke waterkwaliteiten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van cascades van geavanceerde, breedwerkende zuiveringsstappen om zoveel mogelijk onzuiverheden te verwijderen. Dit leidt tot hoge kosten. Zowel de kosten als de schaarste aan geschikt zoet water kunnen worden verminderd door bij bepaalde toepassingen water met een lagere kwaliteit te gebruiken. Dit betekent een paradigmaverschuiving in het watergebruik. Door dedicated technologieën in te zetten, die zich alleen richten op specifieke verontreinigingen die storend zijn voor de beoogde toepassingen, kan ‘water‐fit‐for‐use’ worden geproduceerd met lage kosten en betere milieuprestaties. Deze aanpak sluit aan bij de ambities van de topsectoren Water, Chemie en Agrofood. In het STW programma SMARTwater wordt deze aanpak in samenhang uitgewerkt, waarbij een unieke combinatie van excellente fundamentele en toegepaste wetenschappers samenkomen. De interesse van industriële partijen en eindgebruikers is groot. Pagina 16 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
2.6.2
Afvalwaterbehandeling
Door de wereldwijde bevolkingsgroei en verstedelijking groeit ook de vraag naar duurzame en efficiënte oplossingen voor de behandeling van afvalwater. Nationaal en internationaal is er behoefte aan oplossingen die meerwaarde weten te creëren uit de stroom communaal en industrieel afvalwater, en waarmee de waterkringloop zoveel mogelijk kan worden gesloten. Door deze ontwikkelingen ontstaat een markt voor decentrale eenheden voor afvalwaterbehandeling waarbij afvalwater opgewerkt kan worden en ingespeeld kan worden op de vraag naar ‘water‐fit‐for‐use’. Een voorbeeld van benodigde technologie is de korrelslibtechnologie waarmee afvalwater op een compacte wijze en met laag energieverbruik kan worden gereinigd. Sinds de jaren 70 is Nederland koploper in deze technologie. De huidige ontwikkeling van aerobe korrelslib technologie (70 % minder ruimte, 30 % minder energie en 25 % minder kosten) maakt dat Nederland haar positie op de markt van waterprocestechnologie kan verstevigen en uitbreiden. Daarnaast zijn op allerlei nieuwe gebieden kansen voor ontwikkeling van korrelslibtechnologie voor anammox toepassing in de hoofdstroom van de waterzuivering, denitrificatie met methaan en sulfaat reducerende reactoren. Hier is verder onderbouwend onderzoek voor nodig (microbiologie, stromingstechnologie), alsmede specifieke toepassing van sensoring en procesregeling voor dit type reactoren. Met name de uitbouw van de anammoxtechnologie voor koude en verdunde stromen is een randvoorwaarde voor het succes van technologieën om energie en chemicaliën uit afvalwater te halen. Belangrijke verder kennisvragen liggen onder meer op het terrein van de gescheiden inzameling en verwerking van huishoudelijk afvalwater (urine, feces, grijs water), het hergebruik van afvalwater voor industriële toepassingen (proceswater) en de verduurzaming van behandelingsprocessen om het verbruik van energie en chemicaliën, de productie van slib en de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen. Ook zijn innovaties kansrijk waarmee kan worden ingespeeld op de veranderende samenstelling van afvalwater met inachtneming van nieuwe prioritaire stoffen (hormoonverstoorders, microverontreinigingen). Onder de kennisthema’s Terugwinnen nutriënten, mineralen en componenten en Winnen van energie worden enkele kansrijke innovaties benoemd die aan het kunnen terugwinnen van energie en reststoffen uit afvalwater zijn verbonden. 2.6.3
Transport & Opslag
Voor de huidige situatie met een gecentraliseerde watervoorziening en afvoer zijn vooral de lange termijn investeringsplanning en de vertaling naar de planning van beheersmaatregelen op kortere termijn een grote uitdaging. Nederland kent, bijvoorbeeld, ondergrondse leidingnetten voor drinkwaterdistributie en waterafvoer via de riolering, beiden meer dan 100.000 km lengte met een gezamenlijke vervangingswaarde van naar schatting €75‐90 miljard. Er wordt een piek verwacht in de benodigde investeringen; er is veel behoefte aan een instrumentarium waarmee investeringsbeslissingen kunnen worden onderbouwd. Daarnaast hebben zowel falen van, als ingrepen in de infrastructuur een grote invloed op het functioneren van het stedelijk gebied. Overlast van werkzaamheden voor verkeer, omwonenden en ondernemers wordt steeds minder geaccepteerd. Door de renovatie van boven‐ en ondergrondse voorzieningen in de openbare ruimte integraal uit te voeren, kunnen directe en maatschappelijke kosten worden bespaard. Voor efficiënt beheer van de assets in de watersector is informatie over hun juiste ligging, functioneren en toestand door de jaren heen essentieel. Kansrijke innovaties liggen onder meer op het terrein van het asset management Pagina 17 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
voor het vinden van de juiste balans voor onderhoud/vervanging, risico’s en kosten, met het oog op de lange termijn. Daaraan verbonden zijn innovaties voor het bepalen van de conditie van de (ondergrondse) infrastructuur, onder meer met het oog op faal‐ en verouderingsmechanismen, op basis van een detectiemethode (destructief dan wel niet‐destructief) en (statistische) faalanalyse. Ook gaat het hierbij om innovaties waarmee de ligging van leidingen kan worden vastgesteld (bijvoorbeeld met geo‐radar), geregistreerd (met GIS) en toegepast (augmented reality). Innovaties op het gebied van sensoring biedt kansen voor smart management van de kwaliteit van drinkwater tijdens distributie (intelligente watervoorziening), en de hydraulische functie van riolering (intelligente waterafvoer). Decentrale inrichting waterketen In Nederland zijn op diverse plaatsen initiatieven ontstaan gericht op een decentrale inrichting van de stedelijke waterketen. Bij deze kleinschaliger inrichting staan een nauwere interactie met de directe omgeving en zuiniger omspringen met water, energie en grondstoffen centraal. Op dit terrein liggen nog vele vragen, die een integrale aanpak vereisen. Feitelijk moet een nieuwe waterketen worden uitgedacht binnen de randvoorwaarden van gezondheid, leveringszekerheid, kosteneffectiviteit, ruimtelijke inbedding en duurzaamheid. De decentrale inrichting vraagt om innovatieve manieren van waterberging in de stad of een slimmer gebruik van natuurlijke systemen. Andere voorbeelden van kansrijke innovaties zijn het winnen van thermische energie uit rioolwater en systemen voor de opvang en zuivering van verschillende afvalwaterstromen op wijkniveau (bijvoorbeeld Sneek Waterschoon). 2.6.4
Nieuwe waterbronnen
Grond‐ en zoet oppervlaktewater zijn niet onbeperkt beschikbaar. Wereldwijd zal de vraag naar schoon water blijven stijgen en zal het probleem van droogte, mede door de klimaatverandering, toenemen. Het is daarom een belangrijk maatschappelijk belang om nieuwe, klimaatbestendige waterbronnen te benutten waarmee de gevolgen van de klimaatverandering opgevangen kunnen worden. Alternatieve bronnen zijn onder andere: condensatiewater uit de atmosfeer, hergebruik van afvalwater en zeewater. Afhankelijk van het type bron en de gewenste toepassing zijn er specifieke technologieën nodig. Kansrijk zijn onder meer innovaties voor de verhoging van de energie efficiency en het behandelen van het ontstane brijn met hoge zoutgehaltes bij het winnen van zoet water uit zeewater. Naast het ontwikkelen van nieuwe ontzoutingstechnologie is direct gebruik van zeewater een interessante optie om dure ontzouting te voorkomen. Kansrijk zijn ook innovaties voor het kosteneffectiever en duurzamer hergebruik van afvalwater met (nieuwe) technologieën waarbij, bijvoorbeeld, membranen een belangrijke rol spelen; via nanotechnologie kunnen deze waterdamp selectief worden gemaakt, waardoor de energiebehoefte daalt. Via, bijvoorbeeld, forward osmosis kan drinkwater uit afvalwater worden geproduceerd. 2.6.5
Terugwinnen mineralen
Afvalwater is een potentiële bron voor onze natuurlijke hulpbronnen zoals fosfaat en metalen als platina, koper en lithium. Voor fosfaat en stikstof in afvalwater zijn oplossingen nodig die, bijvoorbeeld, direct hergebruik in de landbouw, als meststof, mogelijk maken. Metalen zijn vaak in lage concentraties aanwezig; de uitdaging is deze selectief te verwijderen tegen relatief lage kosten Pagina 18 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
en met een beperkt gebruik van chemicaliën en energie. Nuttige metalen in een vorm die hergebruik mogelijk maakt en de overige (zoals arseen) in een vorm die veilige verwerking mogelijk maakt. Vanuit de cradle to cradle gedachte is het noodzakelijk om te komen tot processen waar organisch stof in het afvalwater wordt teruggewonnen als chemicaliën. Voor sommige componenten (cellulose) kan dat wellicht direct, voor andere is conversie naar polymeren of (hogere) vetzuren en alcoholen noodzakelijk om een herbruikbaar product te krijgen. De eerste mogelijkheden hiervoor komen nu uit het universitair onderzoek en de richting om Nederland ook hier een leidende positie te geven, wordt krachtig ondersteund. Voor dit project en het project energie uit afvalwater is een investment subsidie NWO roadmap programma aangevraagd met de WU (SYMBIONT; prof. H. Rijnaarts). Andere mogelijkheden van kansrijke innovaties om nutriënten, mineralen en componenten terug te winnen zijn biologische en niet‐biologische omzettingen met daaraan gekoppelde scheidingsprocessen (zoals de combinatie van sulfaatreductie en metaalprecipitatie), scheiding door middel van fysisch‐chemische processen (zoals superkritische extractie), en de productie van chemicaliën uit het afval door middel van microbiële fermentaties (zoals bio‐polymeren uit de organische stof aanwezig in afvalwater). 2.6.6
Winnen van energie
Bij een verschuiving van olie als bron voor grondstoffen naar biobased is voor de grondstoffenvoorziening, door de water footprint van gewassen, meer water nodig en moet voor de nieuwe (biobased) processen meer water worden ingenomen. Ook is er een verschuiving gaande van solvent based chemie naar water based processen voor ontsluiting (lycaat) en conversie (fermentatie). Bij elk industrieel proces treedt bovendien verlies op van water en energie. De uitdaging is afvalwarmte en proceswater in de industrie integraal te hergebruiken en de netwerken van water en energie met elkaar te verbinden voor toepassingen in eco‐industrial parks of stedelijke gebieden. Voorbeelden van kansrijke innovaties om deze uitdagingen te realiseren zijn innovatieve scheidings‐ en zuiveringsprocessen voor waterige systemen (in samenhang met de in situ herwinning van stoffen uit afvalwater), en nieuwe technologische concepten voor het integrale hergebruik van industrieel afvalwarmte en proceswater, en voor het upgraden van waterbronnen in de afvalstromen. Ook zijn er kansen voor innovaties om de organische bestanddelen in het afvalwater te benutten voor het opwekken van warmte en elektriciteit voor huishoudens, industrie, of de ‘eigen’ waterzuivering Watertechnologie kan ingezet worden voor een duurzame productie van alternatieve energie, bijvoorbeeld door gebruik te maken van verschillende zoutconcentraties bij de menging van zoet en zout water. Innovaties kunnen op kleine en grote schaal worden ingezet. Zeker daar waar op grote schaal uit concentratiegradiënten energie wordt opgewekt, is er een duidelijke verbinding met de Deltatechnologie die zich richt op ‘Energiedijken’. Het aanwezige CZV (Chemisch Zuurstof Verbruik) in afvalwater kan potentieel worden omgezet naar andere energiedragers. Een belangrijk voorbeeld is methaangas. Op deze technologie is Nederland wereldmarktleider. Middels productvernieuwing en nieuwe technologie (bijv. gebaseerd op membraantechnologie) kan deze positie verder worden uitgebouwd. Het gaat hier deels om het ontwikkelen van toepassingen van deze technologie op afvalwater, waarvoor dit momenteel moeilijk is, het procestechnisch verbeteren van bestaande reactoren en het vinden van mogelijkheden om Pagina 19 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
slecht afbreekbaar materiaal toch geschikt te maken voor methanogenese. Voor dat laatste zou met name gekeken moeten worden naar natuurlijke mineralisatieprocessen van deze verbindingen en hoe deze in te bouwen in zuiveringsconcepten. Daarnaast is het kunnen toepassen van extreme condities in bio‐reactoren van belang om vergaande sluiting van de industriële proceswaterkringloop mogelijk te maken. Ook slib en slurries geproduceerd bij afvalwaterbehandeling zijn energierijk, maar tot dusver kan slechts een klein deel worden aangewend voor energieproductie in de vorm van CH4. Momenteel worden nieuwe (enzymatische) ontsluitingstechnieken onderzocht die het rendement van de energieopbrengst significant kunnen verhogen. Nederland heeft hier mondiaal een trekkersrol in. Om effectief alle organisch stof om te kunnen zetten zal de anammoxtechnologie moeten worden ontwikkeld zodat die ook toepasbaar is binnen de reguliere huishoudelijke afvalwaterzuivering. Op het gebied van Blue Energy zijn verder innovaties kansrijk waarmee energie wordt gewonnen die vrijkomt bij het mengen van twee zoutoplossingen met verschillende concentraties. Belangrijke innovaties op dit terrein zijn, bijvoorbeeld, MemPower en Reversed Electrodialysis (RED), die gebruik maken van membraantechnologie om via de membraanpotentiaal energie op te wekken. Zowel in huishoudens als industrie gaat veel warmte verloren via het geloosde water . Er zullen nieuwe technologische concepten worden ontwikkeld en geëvalueerd voor het integrale hergebruik van industrieel afvalwarmte en proceswater, en als upgrading van waterbronnen in de afvalstromen. 2.6.7
Sensoring & Monitoring & Proces Control
Aan de kwaliteit, kosten en doelmatigheid van complexe systemen van winning, reiniging en transport van water, afvalwater en reststromen worden steeds hogere eisen gesteld. Om hieraan te voldoen wordt controle op systeemniveau steeds belangrijker en daar zijn zowel data‐ als procesgebaseerde modellen voor nodig. De beschikbaarheid van voldoende metingen van, bijvoorbeeld, de aanwezigheid van ziekteverwekkers en toxische stoffen is cruciaal. Het is de uitdaging de benodigde informatie continue, snel en tegen lagere kosten beschikbaar te krijgen. Dit kan, bijvoorbeeld, worden bereikt met innovaties op het gebied van sensoring door (combinaties van) ontwikkelingen in nano‐ en biotechnologie, en mechanistische modellen die in een latere fase voor optimalisatie/controle doeleinden kunnen worden gebruikt. Miniaturisatie van metingen verlaagt de kosten, maakt de meting sneller, selectiever en gevoeliger, en maakt zo een bredere toepassing van dergelijke sensoren mogelijk. Ook maakt miniaturisatie het mogelijk continue (online) te meten, dit in tegenstelling tot de huidige sensoren waarbij het tot een aantal metingen (monsters) per tijdseenheid beperkt blijft en/of specifieke analyse alleen in laboratoria kunnen worden uitgevoerd. Bij innovatieve mechanistische modellen kan, bijvoorbeeld, worden gedacht aan biofilmmodellen voor biofouling en korreltechnologie. 2.6.8
Watersystemen
De grootste uitdagingen voor stedelijk waterbeheer zijn de gevolgen van klimaatverandering. Extreme neerslag en perioden van grotere droogte hebben zichtbaar gevolgen voor het stedelijk waterbeheer en de drinkwatervoorziening. Extreme neerslag leidt steeds vaker tot overlast, zoals afvalwater op straat, water in gebouwen en stremming van wegen. Het vergroten van de berging in de huidige systemen is duur. Dat vraagt om innovatieve manieren voor opvang, berging en afvoer in Pagina 20 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
een drukke stedelijke omgeving, gericht op probleemgebieden. Het waterplein dat in Rotterdam wordt uitgevoerd is een voorbeeld van een innovatieve oplossing. Er zijn veel innovatieve mogelijkheden om watergebruik in de stedelijke omgeving in te zetten bij klimaatadaptatie, zoals het bestrijden van stedelijke hitte‐eilanden, het beheersen van fijnstof, gebouwenkoeling en waterrecreatie. De functie van water in de stad wordt langzaam aan steeds meer verweven met andere functionaliteiten (Urban metabolism). Het hele watersysteem zou hiervoor opnieuw bekeken moeten worden, op basis waarvan nieuwe (exporteerbare) technologie kan worden ontwikkeld. Hier komen technologieën en kennis van andere kennisthema’s bij elkaar. Het gaat hierbij om de inzet van alternatieve waterbonnen voor een deel van het watergebruik (bijv. regenwater, brak/zeewater, etc.) en een goede interactie met de algehele warmtehuishouding in de stad (waterkoeling, hergebruik restwarmte in afvalwater). Direct hoogwaardig hergebruik van aan rioolwater onttrokken proceswater middels forward osmosis of membraan destillatie processen zijn kansrijke innovaties waarvoor reeds internationale belangstelling bestaat. Door de nauwe samenwerking (b.v.met RIONED) bestaat tevens de mogelijkheid om totaalconcepten te verwezenlijken waarbij decentraal (separaat) ingezamelde afvalwaterfracties worden opgewerkt om te worden hergebruikt. In deze concepten is de transport component van cruciaal belang. Gebruik van zeewater als spoelwater voor systeem optimalisatie biedt veel mogelijkheden, zoals reeds in internationaal verband wordt onderzocht. Het gaat daarbij om koeling van gebouwen, terugwinning van fosfaat en een efficiënte, op zwavelcyclus gebaseerde afvalwaterzuivering. Deze integratie van functionaliteiten vraagt om toepassing van betere monitoring middels moderne IT technologie. Geïntegreerde modellen, gedistribueerde sensoring en efficiënte computing technologie kan een grote optimalisatie geven in het stedelijke watermetabolisme. Pagina 21 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
3 Van strategie naar uitvoering 3.1 Kennis – Kunde ‐ Kassa Dit innovatiecontract bouwt voort op het fundament dat gelegd is in het Innovatieprogramma Watertechnologie. Het contract is een strategie om de hele kennisketen te organiseren in een evenwichtige, op de behoeften van de markt toegesneden mix van fundamenteel onderzoek, toegepast onderzoek en valorisatie. Alle partijen in de kennisketen zijn in een open proces bij het opstellen van dit contract betrokken om zich uiteindelijk als individuele bedrijven en kennisinstellingen, op basis van een inhoudelijk sterke kennisagenda, financieel te committeren. De mix van fundamenteel en toegepast onderzoek, en valorisatie maakt dat het innovatiecontract toegevoegde waarde levert voor alle partijen in het cluster watertechnologie. Hoe het werkt? De woorden ‘Kennis – Kunde – Kassa’ geven de stappen aan die als rode draad de strategie bepalen. Kennisontwikkeling moet worden vertaald in technologische toepassingen (kunde) die vervolgens vermarkt moeten worden (kassa), en dit alles in een continu proces van kennis‐ en technologieontwikkeling, en valorisatie. De afgelopen jaren is fors geïnvesteerd in ‘Kennis naar Kunde’. Het is van belang te blijven investeren in het fundamentele onderzoek voor de nieuwe technologieën en grensverleggende wetenschap van de toekomst. De echte uitdaging voor de sector watertechnologie is de stap ‘van Kunde naar Kassa’: de valorisatie, met in het verlengde de export, kan en moet efficiënter en effectiever worden georganiseerd. Hierbij speelt ‘time to market’ een belangrijke rol: het in een vroeg stadium naar de markt brengen van nieuwe technologieën om vervolgens als koploper snel marktaandeel op te bouwen. De innovatiethema’s – Water for All, More Crop per Drop, Water & Energy en Water & ICT – zijn de pijlers van dit innovatiecontract omdat het belangrijke maatschappelijke uitdagingen zijn, maar vooral ook economische kansen met de uitdaging die marktkansen te verzilveren. In de volgende hoofdstukken (4 ‐ 7) presenteert de sector watertechnologie de kennisagenda voor de komende jaren. Elk hoofdstuk behandelt een Innovatiethema waarvoor Kennisthema’s en Kansrijke Innovaties zijn uitgewerkt en Business Cases zijn opgenomen. De Kennisthema’s zijn vooral Kennis en Kunde vraagstukken en input voor fundamenteel en toegepast onderzoek. De kansrijke innovaties bieden oplossingsrichtingen waaronder verschillende technologieën kunnen vallen. De business cases ‐ die onderling verschillen qua scope, samenwerking en stadia – brengen Kennis en Kunde samen en zijn opgenomen als voorbeelden voor valorisatie. 3.2 Posities binnen de innovatiecyclus Bij de ontwikkeling en implementatie van innovaties wordt door kennisinstellingen en bedrijfsleven een traject doorlopen van wetenschappelijk onderzoek tot en met marktintroductie (figuur 6). Vraagsturing speelt een doorlopende rol, reden waarom in de verschillende fasen van de innovatiecyclus ook terugkoppelingen plaats vinden. De rol van de kennisinstellingen is groot op het gebied van wetenschappelijk onderzoek en technologieontwikkeling en neemt geleidelijk af Pagina 22 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
naarmate het innovatietraject zich meer begeeft richting markttransities. Het bedrijfsleven speelt een grote rol als het gaat om markttransities en productvernieuwing en minder tijdens de eerste fases van de innovatiecyclus. De kennisinfrastructuur functioneert pas optimaal als kennisinstellingen en het bedrijfsleven samenwerken en elkaar versterken door invloed uit te oefenen over de hele lijn. De implementatie van vraagsturing voor onderzoek, waarbij de marktvraag een leidraad vormt voor de innovatiecyclus, draagt bij aan de waardecreatie van wetenschappelijk onderzoek voor het bedrijfsleven en versnelt de omzetting van fundamentele kennis in concrete markttransities (valorisatie). De aansluiting van kennisontwikkeling op de marktvraag is van essentieel belang om de wereldwijde topkwaliteit van onze kennisinfrastructuur meer tot uitdrukking te laten komen in economische effecten. Figuur 6. De positie van kennisinstellingen en bedrijfsleven in de innovatiecyclus. De kennisinstellingen en universiteiten richten zich op het beschikbaar maken van innovatieve oplossingen voor waterzuivering voor het bedrijfsleven en (publieke) eindgebruikers in de drink‐, industrie‐ en afvalwaterketen. Vrijwel altijd zijn hier (industriële) partners en technologiebedrijven bij betrokken. De volgende routes worden hierbij bewandeld:  Ontwikkelen, testen en prototypen van nieuwe technologieën. Verschillende instrumenten worden in de verschillende fasen van de innovatiecyclus ingezet voor het betrekken van de sector in een vroeg stadium van ontwikkeling zoals STW‐Partnerships voor het wetenschappelijk onderzoek, WETSUS‐TTI‐programma, de vraaggestuurde onderzoeksprogramma’s van KWR en TNO en betrokkenheid van bedrijfsleven in Europese onderzoeksprogramma’s. Pagina 23 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
 Opzetten en uitvoeren van fieldlabs in samenwerking met de sector. Fieldlabs worden veelal met de gehele waterketen (probleemeigenaren, technologiebedrijven, service providers, publieke organisaties/overheid) opgezet om tot demonstratie en acceptatie van nieuwe technologieconcepten te komen. De overheid en publieke partijen in de watersector spelen hier een belangrijke rol in het beschikbaar maken van experimenteerruimte, het inbrengen van hun specifieke kennis en het faciliteren van innovatieve oplossingen.  Sector‐/branche‐gerichte coördinatie. Hiertoe behoren o.a. de collectieve onderzoeksprogramma’s van STOWA, RIONED en KWR (apart en nu ook samen) en internationaal de betrokkenheid van de sector bij de coördinatie van onderzoek in Europees en mondiaal verband. Voor valorisatie van Nederlandse innovaties in het buitenland moet een vergelijkbare benadering worden gevolgd, zoals eindgebruikers actief betrekken bij ontwikkelingen en oplossingen binnen lokale regelgeving. Dat moet leiden tot integrale oplossingen met kansen voor Nederlandse kennis en technologie. Door de vorming van het TKI Watertechnologie vindt een verdere bundeling hiervan plaats. 3.3 Uitgangspunten innovatiecontract
De uitgangspunten die aan het innovatiecontract watertechnologie ten grondslag liggen zijn:  Het innovatiecontract versterkt de uitstekende kennisbasis van de Nederlandse watertechnologie sector door in te zetten op grensverleggende wetenschap en doorbraaktechnologieën.  In het innovatiecontract komen drie belangrijke stromen voor een excellente kennisbasis samen, namelijk: 1. Wetenschappelijke vraagsturing die wordt ingebracht middels onderzoek uitgezet door NWO bij universiteiten en NWO instellingen; 2. Vraagsturing, veelal ingebracht door commerciële bedrijven op basis van marktkansen, en zoals georganiseerd is in het Technologisch TopInstituut Watertechnologie Wetsus en TNO, de zogenaamde commerciële vraagsturing; 3. Vraagsturing vanuit de maatschappelijke behoefte via publieke eindgebruikers – drinkwaterbedrijven, gemeenten en waterschappen – en die wordt georganiseerd door KWR, STOWA en RIONED, de zogenaamde maatschappelijke vraagsturing.  Marktgerichte innovatiethema’s worden verbonden met kennisthema’s die putten uit wetenschappelijke disciplines. Op deze wijze wordt Technology Push gecombineerd met Market Pull.  Versterken van de programmatische samenhang tussen de toonaangevende instituten op het terrein van watertechnologie.  Bedrijfsbijdrage aan onderzoek is structureel 40% op langere termijn. Pagina 24 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
4 Water for All 4.1 Inleiding Het speerpunt Water for all van het Topteam Water richt zich op de productie van drink‐ en industriewater en de zuivering van afvalwater. De omvang van de markt wordt door de sector wereldwijd geschat op circa € 50‐60 miljard per jaar. Op deze markt zijn circa 1500 Nederlandse bedrijven actief die internationaal ruim € 2 miljard omzetten als leveranciers van kennis en technologie. De sterke groei van de markt volgt uit de stijgende mondiale behoefte aan zoetwater als bron voor drinkwater en industriewater. De drinkwatersector onderzoekt de toepassing van nieuwe waterbronnen (brak water, zeewater, hergebruik) en technologieën (bv. ondergrondse membraanfiltratie, advanced oxidation, nanotechnologie) en levert zo wereldwijd toepasbare oplossingen/technologieën voor de watervoorziening. Hier liggen de marktkansen voor Watertechnologie dicht tegen die van Deltatechnologie aan (bijvoorbeeld Leven met Zout). De drink‐ en afvalwatersector moet een doelmatig antwoord vinden op de verouderende ondergrondse infrastructuur, een verscherpende (Europese) waterregelgeving (zoals de Kaderrichtlijn Water) en een veranderend klimaat en onderzoekt innovatieve technologieën en decentrale oplossingen voor Nederland. Dit levert oplossingen voor wereldwijde uitdagingen voor de watersector en daarmee kansen voor de markt. Ook de ontwikkeling van duurzame en doelmatige oplossingen voor de zuivering van afvalwater en voor industriewater biedt grote marktkansen. Datzelfde geldt voor integrale oplossingen voor efficiënter gebruik van ‘water‐fit‐for‐use’ met gesloten kringlopen van water en terugwinning van nutriënten en mineralen en winning van bio‐ en thermische energie (zie speerpunt Water & Energie). De industriewatersector ziet de vraag naar proceswater in de olie‐ en gasindustrie stijgen, naar verwachting met 24% in de komende vijf jaar. Nederland is met haar sterke (offshore) olie‐ en gasindustrie, en kennis op dit vlak goed gepositioneerd deze kans te verzilveren. Technologisch liggen er kansen aan te haken bij de aanwezige technologische competenties zoals industriële biotechnologie, katalyse en procestechnologie. Daarnaast biedt het streven naar efficiëntere processen in deze industrie marktkansen. De ziekenhuizen en de farmaceutische industrie stellen hoge eisen aan het water dat gebruikt wordt in hun (productie)processen. Hiervoor zijn hoge kwaliteit waterbereidingsinstallaties nodig. Op dit moment wordt de markt beheerst door slechts een beperkt aantal (voornamelijk Duitse en Franse) spelers. Nederland heeft de kennis in huis om met een aantal goed geplande innovaties een belangrijk marktaandeel te verwerven in deze sector. Pagina 25 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
4.2 Kennisthema’s en kansrijke innovaties Drinkwater & Industriewater Drinkwater. De Nederlandse drinkwatervoorziening hoort tot de beste van de wereld. De waterbedrijven staan wereldwijd bekend om hun toepassing van innovatieve winnings‐ en zuiveringstechnologieën. De uitdagingen voor de watervoorziening van goede kwaliteit zijn 4 :  de toenemende druk op het watersysteem door verstedelijking en intensieve landbouw (ruimtelijk en qua verontreiniging met gezondheidsschadelijke contaminanten),  de afnemende beschikbaarheid van oppervlaktewater van voldoende kwaliteit in de zomer, hydrologische extremen door neerslagpieken en verzilting van de waterwinningen,  het inspelen op zowel gebieden met een groeiende watervraag als gebieden met krimp. Daarnaast speelt de vraag naar grotere doelmatigheid en de verouderende infrastructuur (zie kennisthema Transport & Opslag) van de watersector. De uitdagingen voor Nederland zijn zeer vergelijkbaar met die voor de Europese watervoorziening (zie strategic research agenda Water Supply and Sanitation Technology Platform, 2010). Dat levert marktkansen voor technologische en integrale oplossingen, te meer omdat voor Europa ook technology transfer hoog op de agenda staat. De uitdagingen verschillen voor ontwikkelde en ontwikkelingslanden. Dit komt vooral doordat innovaties voor ontwikkelingslanden moeten werken in afgelegen gebieden voor mensen met lage inkomens. Het is de uitdaging om daar duurzame energie (wind, zon) te kunnen benutten, energieverlies zoveel mogelijk te beperken, en de opslag van elektrische energie (in batterijen) te voorkomen. Dit kan door geen gebruik te maken van de omzetting naar elektrische energie en water als energie drager te laten functioneren. In ontwikkelde landen liggen kansrijke innovaties voor watertechnologie op het gebied van geavanceerde zuiveringstechnologie (advanced oxidation, ondergrondse membraanfiltratie, keramische membranen, ion exchange, nanotechnologie) om toxische stoffen en ziekteverwekkers te verwijderen. Door beter te begrijpen hoe prioritaire stoffen zich in de zuivering gedragen is het nodig zogenaamde QSARs (quantitative structure activity relationship) te ontwikkelen. Hierdoor is het mogelijk op grond van de eigenschappen van de stoffen (bijvoorbeeld medicijnresten) de verwijdering te voorspellen (zonder uitgebreid pilot onderzoek). Hier moet veel kennis voor worden ontwikkeld. Een van de projecten die hier aandacht aan geeft is: AquaPriori A decision supporting database facility for predicting removal of priority compounds from water (Investment subsidy NWO large). Ook de productie en levering van chloorvrij drinkwater is een sterke asset van de Nederlandse drinkwatervoorziening. De in Nederland ontwikkelde benadering zou vertaald moeten worden in technologie voor de export. Het gaat hier zowel om (sequentie van) nieuwe zuiveringstechnologie, als om monitoring en controlesystemen voor drinkwaternetwerken. Kansrijk zijn vooral de monitoring van microbiële groei in leidingnetwerken met bijvoorbeeld flow cytometrie en genomic 4
Toekomstverkenning Drinkwatervoorziening in Nederland, RIVM, nov. 2011
Pagina 26 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
of proteomic tools. Tools voor distributiemodellering zullen een belangrijke rol spelen bij het waarborgen van de hoge drinkwaterkwaliteit in een groot afzetgebied. Voor ontwikkelingslanden is de ontwikkeling van membraanfiltratie installaties op basis van duurzame energie een kansrijke innovatie; hiermee kunnen ontzoutings‐/zuiveringsinstallaties worden ontwikkeld die geschikt zijn voor toepassing in low‐income countries. Ook de verdere ontwikkeling van huishoudsystemen voor zuivering en opslag van drinkwater (bv keramische filterpotten) is een kansrijke innovatie voor veilige drinkwatervoorziening in ontwikkelingslanden en de enige die tot dusver bewezen effectief is in het verbeteren van de gezondheidstoestand. Industriewater is gericht op de ontwikkeling van innovatieve technologieën voor efficiënt hergebruik van afvalwater door de productie van ‘water‐fit‐for‐use’ voor industriële en agrarische toepassingen. De gangbare praktijk is om bij de productie van drinkwater, industriewater én de reiniging van afvalwater voor lozing in het oppervlaktewater uit te gaan van generieke waterkwaliteiten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van cascades van geavanceerde, breedwerkende zuiveringsstappen om zoveel mogelijk onzuiverheden te verwijderen. Dit leidt tot hoge kosten. Zowel de kosten als de schaarste aan geschikt zoet water kunnen worden verminderd door bij bepaalde toepassingen water met een lagere kwaliteit te gebruiken. Dit vraagt om een paradigmaverschuiving in het watergebruik. Door dedicated technologieen in te zetten, die zich alleen richten op specifieke verontreinigingen die storend zijn voor de beoogde toepassingen, kan ‘water‐fit‐for‐use’ worden geprdouceerd met lage kosten en betere milieuprestaties. Deze aanpak sluit aan bij de ambities van van de topsectoren Wtaer, Chemie en Agrofood. In het STW programma SMARTwater wordt deze aanpak in samenhang uitgewerkt, waarbij een unieke combinatie van excellente fundamentele en toegepaste wetenschap samenkomen. De interesse van industriële partijen en eindgebruikers is groot. Afvalwaterbehandeling Door de wereldwijde bevolkingsgroei en verstedelijking groeit ook de vraag naar duurzame en efficiënte oplossingen voor de behandeling van afvalwater. Nationaal en internationaal is er behoefte aan oplossingen die meerwaarde weten te creëren uit de stroom communaal en industrieel afvalwater, en waarmee de waterkringloop zoveel mogelijk kan worden gesloten. Door deze ontwikkelingen ontstaat een markt voor decentrale eenheden voor afvalwaterbehandeling waarbij afvalwater opgewerkt kan worden en ingespeeld kan worden op de vraag naar ‘water‐fit‐for‐use’. Een specifieke bron van afvalwater zijn – ziekenhuizen en de farmaceutische industrie. Dat afvalwater bevat naast biologische componenten zoals bacteriën en virussen ook medicijnen, hormonen en zelfs vaste delen zoals naalden. Er is grote behoefte aan compacte systemen om dit soort water te behandelen. Een voorbeeld van benodigde technologie is de korrelslibtechnologie waarmee afvalwater op een compacte wijze en met laag energieverbruik kan worden gereinigd. Sinds de jaren 70 is Nederland koploper in deze technologie. De huidige ontwikkeling van aerobe korrelslib technologie (70 % minder ruimte, 30 % minder energie en 25 % minder kosten) maakt dat Nederland haar positie op de markt van waterprocestechnologie kan verstevigen en uitbreiden. Daarnaast zijn op allerlei nieuwe gebieden kansen voor ontwikkeling van korrelslibtechnologie voor anammox toepassing in de hoofdstroom van de waterzuivering, denitrificatie met methaan en sulfaat reducerende reactoren. Pagina 27 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Hier is verder onderbouwend onderzoek voor nodig (microbiologie, stromingstechnologie), alsmede specifieke toepassing van sensoring en procesregeling voor dit type reactoren. Met name de uitbouw van de anammoxtechnologie voor koude en verdunde stromen is een randvoorwaarde voor het succes van technologieën om energie en chemicaliën uit afvalwater te halen. Kansrijke innovaties liggen onder meer op het terrein van de gescheiden inzameling en verwerking van huishoudelijk afvalwater (urine, feces, grijs water), het hergebruik van afvalwater voor industriële toepassingen (proceswater) en de verduurzaming van behandelingsprocessen om het verbruik van energie en chemicaliën, de productie van slib en de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen. Ook zijn innovaties kansrijk waarmee kan worden ingespeeld op de veranderende samenstelling van afvalwater met inachtneming van nieuwe prioritaire stoffen (hormoonverstoorders, microverontreinigingen). Onder het kennisthema Terugwinnen nutriënten, mineralen en componenten worden enkele kansrijke innovaties benoemd die aan het kunnen terugwinnen van energie en reststoffen uit afvalwater zijn verbonden. Transport & Opslag Gecentraliseerde waterketen Voor de huidige situatie met een gecentraliseerde watervoorziening en afvoer zijn vooral de lange termijn investeringsplanning en de vertaling naar de planning van beheersmaatregelen op kortere termijn een grote uitdaging. Nederland kent, bijvoorbeeld, ondergrondse leidingnetten voor drinkwaterdistributie en waterafvoer via de riolering, beiden meer dan 100.000 km lengte met een gezamenlijke vervangingswaarde van naar schatting €75‐90 miljard. Er wordt een piek verwacht in de benodigde investeringen; er is veel behoefte aan een instrumentarium waarmee investeringsbeslissingen kunnen worden onderbouwd. Daarnaast hebben zowel falen van, als ingrepen in de infrastructuur een grote invloed op het functioneren van het stedelijk gebied. Overlast van werkzaamheden voor verkeer, omwonenden en ondernemers wordt steeds minder geaccepteerd. Door de renovatie van boven‐ en ondergrondse voorzieningen in de openbare ruimte integraal uit te voeren, kunnen directe en maatschappelijke kosten worden bespaard. Voor efficiënt beheer van de assets in de watersector is informatie over hun juiste ligging, functioneren en toestand door de jaren heen essentieel. Kansrijke innovaties liggen onder meer op het terrein van het asset management voor het vinden van de juiste balans voor onderhoud/vervanging, risico’s en kosten, met het oog op de lange termijn. Daaraan verbonden zijn innovaties voor het bepalen van de conditie van de (ondergrondse) infrastructuur, onder meer met het oog op faal‐ en verouderingsmechanismen, op basis van een detectiemethode (destructief dan wel niet‐destructief) en (statistische) faalanalyse. Ook gaat het hierbij om innovaties waarmee de ligging van leidingen kan worden vastgesteld (bijvoorbeeld met geo‐radar), geregistreerd (met GIS) en toegepast (augmented reality). Innovaties op het gebied van sensoring biedt kansen voor smart management van de kwaliteit van drinkwater tijdens distributie (intelligente watervoorziening), en de hydraulische functie van riolering (intelligente waterafvoer). Pagina 28 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Decentrale inrichting waterketen In Nederland zijn op diverse plaatsen initiatieven ontstaan gericht op een decentrale inrichting van de stedelijke waterketen. Bij deze kleinschaliger inrichting staan een nauwere interactie met de directe omgeving en zuiniger omspringen met water, energie en grondstoffen centraal. Op dit terrein liggen nog vele vragen, die een integrale aanpak vereisen. Feitelijk moet een nieuwe waterketen worden uitgedacht binnen de randvoorwaarden van gezondheid, leveringszekerheid, kosteneffectiviteit, ruimtelijke inbedding en duurzaamheid. De decentrale inrichting vraagt om innovatieve manieren van waterberging in de stad of een slimmer gebruik van natuurlijke systemen. Andere voorbeelden van kansrijke innovaties zijn het winnen van thermische energie uit rioolwater en systemen voor de opvang en zuivering van verschillende afvalwaterstromen op wijkniveau (bijvoorbeeld Sneek Waterschoon). Nieuwe waterbronnen Grond‐ en zoet oppervlaktewater zijn niet onbeperkt beschikbaar. Wereldwijd zal de vraag naar schoon water blijven stijgen en zal het probleem van droogte, mede door de klimaatverandering, toenemen. Het is daarom een belangrijk maatschappelijk belang om nieuwe, klimaatbestendige waterbronnen te benutten waarmee de gevolgen van de klimaatverandering opgevangen kunnen worden. Alternatieve bronnen zijn onder andere: condensatiewater uit de atmosfeer, hergebruik van afvalwater en zeewater. Afhankelijk van het type bron en de gewenste toepassing zijn er specifieke technologieën nodig. Kansrijk zijn onder meer innovaties voor de verhoging van de energie efficiency en het behandelen van het ontstane brijn met hoge zoutgehaltes bij het winnen van zoet water uit zeewater. Naast het ontwikkelen van nieuwe ontzoutingstechnologie is direct gebruik van zeewater een interessante optie om dure ontzouting te voorkomen. Kansrijk zijn ook innovaties voor het kosteneffectiever en duurzamer hergebruik van afvalwater met (nieuwe) technologieën waarbij, bijvoorbeeld, membranen een belangrijke rol spelen; via nanotechnologie kunnen deze waterdamp selectief worden gemaakt, waardoor de energiebehoefte daalt. Via, bijvoorbeeld, forward osmosis kan drinkwater uit afvalwater worden geproduceerd. Terugwinnen nutriënten, mineralen en componenten Afvalwater is een potentiële bron voor onze natuurlijke hulpbronnen zoals fosfaat en metalen als platina, koper en lithium. Voor fosfaat en stikstof in afvalwater zijn oplossingen nodig die, bijvoorbeeld, direct hergebruik in de landbouw, als meststof, mogelijk maken. Metalen zijn vaak in lage concentraties aanwezig; het is de uitdaging deze selectief te verwijderen, tegen relatief lage kosten en met een beperkt gebruik van chemicaliën en energie. Vanuit de craddle to craddle gedachte is het noodzakelijk om te komen tot processen waar organisch stof in het afvalwater wordt teruggewonnen als chemicaliën. Voor sommige componenten (cellulose) kan dat wellicht direct, voor andere is conversie naar polymeren of (hogere) vetzuren en alcoholen noodzakelijk om een herbruikbaar product te krijgen. De eerste mogelijkheden hiervoor komen nu uit het universitair onderzoek en de richting om Nederland ook hier een leidende positie te geven, wordt krachtig ondersteund. Voor dit project en het project energie uit afvalwater is een investment subsidie NWO roadmap programma aangevraagd met de WU (SYMBIONT; prof. H. Rijnaarts). Pagina 29 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Andere voorbeelden van kansrijke innovaties om nutriënten, mineralen en componenten terug te winnen zijn biologische en niet‐biologische omzettingen met daaraan gekoppelde scheidingsprocessen (zoals de combinatie van sulfaatreductie en metaalprecipitatie), scheiding door middel van fysisch‐chemische processen (zoals superkritische extractie), en de productie van chemicaliën uit het afval door middel van microbiële fermentaties (zoals bio‐polymeren uit de organische stof aanwezig in afvalwater). Sensoring & Monitoring & Proces controle Aan de kwaliteit, kosten en doelmatigheid van complexe systemen van winning, reiniging en transport van water, afvalwater en reststromen worden steeds hogere eisen gesteld. Om hieraan te voldoen wordt controle op systeemniveau steeds belangrijker en daar zijn zowel data‐ als procesgebaseerde modellen voor nodig. De beschikbaarheid van voldoende metingen van, bijvoorbeeld, de aanwezigheid van ziekteverwekkers en toxische stoffen is cruciaal. Het is de uitdaging de benodigde informatie continue, snel en tegen lagere kosten beschikbaar te krijgen. Dit kan, bijvoorbeeld, worden bereikt met innovaties op het gebied van sensoring door (combinaties van) ontwikkelingen in nano‐ en biotechnologie, en mechanistische modellen die in een latere fase voor optimalisatie/controle doeleinden kunnen worden gebruikt. Miniaturisatie van metingen verlaagt de kosten, maakt de meting sneller, selectiever en gevoeliger, en maakt zo een bredere toepassing van dergelijke sensoren mogelijk. Ook maakt miniaturisatie het mogelijk continue (online) te meten, dit in tegenstelling tot de huidige sensoren waarbij het tot een aantal metingen (monsters) per tijdseenheid beperkt blijft en/of specifieke analyse alleen in laboratoria kunnen worden uitgevoerd. Bij innovatieve mechanistische modellen kan, bijvoorbeeld, worden gedacht aan biofilmmodellen voor biofouling en korreltechnologie. Watersystemen ‐ Water in de stad De grootste uitdagingen voor stedelijk waterbeheer zijn de gevolgen van klimaatverandering. Extreme neerslag en perioden van grotere droogte hebben zichtbaar gevolgen voor het stedelijk waterbeheer en de drinkwatervoorziening. Extreme neerslag leidt steeds vaker tot overlast, zoals afvalwater op straat, water in gebouwen en stremming van wegen. Het vergroten van de berging in de huidige systemen is duur. Dat vraagt om innovatieve manieren voor opvang, berging en afvoer in een drukke stedelijke omgeving, gericht op probleemgebieden. Het waterplein dat in Rotterdam wordt uitgevoerd is een voorbeeld van een innovatieve oplossing. Lage rivierafvoeren in de zomer leiden tot waterkwaliteitsverslechtering die de toepassing van oppervlaktewater voor recreatie, drinkwatervoorziening en ecosystemen onder druk zet. Een ander probleem is de verzilting van het kustgebied. In droge zomers is dat nu al waar te nemen. Ook beïnvloedt temperatuurstijging direct de zuurstofhuishouding en ecosystemen, bijvoorbeeld door de bloei van (blauw)algen te versterken en de soortensamenstelling te beïnvloeden. Er zijn veel innovatieve mogelijkheden om watergebruik in de stedelijke omgeving in te zetten bij klimaatadaptatie, zoals het bestrijden van stedelijke hitte‐eilanden, het beheersen van fijnstof, gebouwenkoeling en waterrecreatie. De functie van water in de stad wordt langzaam aan steeds meer verweven met andere functionaliteiten (Urban metabolism). Het hele watersysteem zou hiervoor opnieuw bekeken moeten worden, op basis waarvan nieuwe (exporteerbare) technologie Pagina 30 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
kan worden ontwikkeld. Hier komen technologieën en kennis van andere kennisthema’s bij elkaar. Het gaat hierbij om de inzet van alternatieve waterbonnen voor een deel van het watergebruik (bijv. regenwater, brak/zeewater, etc.) en een goede interactie met de algehele warmtehuishouding in de stad (waterkoeling, hergebruik restwarmte in afvalwater). Direct hoogwaardig hergebruik van aan rioolwater onttrokken proceswater middels forward osmosis of membraan destillatie processen zijn kansrijke innovaties waarvoor reeds internationale belangstelling bestaat. Door de nauwe samenwerking met RIONED bestaat tevens de mogelijkheid om totaalconcepten te verwezenlijken waarbij decentraal (separaat) ingezamelde afvalwaterfracties worden opgewerkt om te worden hergebruikt. In deze concepten is de transport component van cruciaal belang. Gebruik van zeewater als spoelwater voor systeem optimalisatie biedt veel mogelijkheden, zoals reeds in internationaal verband wordt onderzocht. Het gaat daarbij om koeling van gebouwen, terugwinning van fosfaat en een efficiënte, op zwavelcyclus gebaseerde afvalwaterzuivering. Deze integratie van functionaliteiten vraagt om toepassing van betere monitoring middels moderne IT technologie. Geïntegreerde modellen, gedistribueerde sensoring en efficiënte computing technologie kan een grote optimalisatie geven in het stedelijke watermetabolisme. 4.3 Business cases LegioFreeWater Systems, een innovatieve oplossing om in (drink)waterleidingen Legionellagroei te voorkomen, is een voorbeeld van een ‘schoon’ en ‘vuil’ water business case onder dit innovatiethema. De business case is ingediend in het kader van de Topsector Water en staat voor de uitdaging van Kunde naar Kassa. Het is een voorbeeld van valorisatie van een innovatieve technologie voor betrouwbaar drinkwater die nieuw is voor de installatietechniek. Er worden wegen gezocht de oplossing met eindgebruikers in de markt te introduceren. Een tweede voorbeeld is Nereda (DHV): biologische afvalwaterzuivering middels aeroob korrelslib. Deze business case heeft een meerjarig traject van fundamenteel en toegepast onderzoek doorlopen met partijen als TU Delft, STOWA en waterschappen. In het verlengde hiervan werken de betrokken partijen enerzijds verder aan onderbouwend onderzoek en anderzijds aan de valorisatie om de innovatie te laten uitgroeien tot een belangrijk exportproduct. Pagina 31 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
5 More Crop per Drop 5.1 Inleiding De voedselproducerende industrie is wereldwijd de grootste industriële investeerder in watertechnologie. Door de groeiende wereldbevolking en een veranderend eetpatroon neemt de behoefte aan voedsel sterk toe. Aan de andere kant nemen de hoeveelheid beschikbare landbouwgrond, water en nutriënten af. Naast technologie voor standaardproductieprocessen, gaat efficiënt omgaan met water en een duurzame waterhuishouding in combinatie met energiegebruik een steeds belangrijkere rol spelen. Het sluiten van waterkringlopen en kosteneffectief behandelen van slib zijn belangrijke uitdagingen voor de internationale voedingsmiddelenindustrie. Een duurzame waterhuishouding richt zich, naast het organiseren van waterbeheer als randvoorwaarde voor het primaire productieproces, ook op de gehele productieketen (figuur 7). De waterfootprint is een indicator voor het watergebruik voor een product over de gehele productieketen. Om de waterfootprint van de voedselproducerende industrie te verbeteren is de grootste winst te behalen in de land‐ en tuinbouw, wereldwijd de grootste verbruiker van water (gemiddeld 70%). In de landbouw is een nieuwe ‘blauwe’ revolutie nodig om meer voedsel te kunnen produceren per liter water. Nederland heeft de wereld veel te bieden: de Nederlandse bruto opbrengst van water in de landbouw is 1.27 USD/m3 en dat wordt alleen door Israel overtroffen 1.35 USD/m3. Er is een integrale benadering ontwikkeld waarin de gehele productieketen wordt gekoppeld aan het watersysteem, de zgn. Integrated Agri Aqua Approach (IA3P). De pijlers van deze benadering zijn: 



Watermanagement: beschikbaarheid van voldoende en goed water, bescherming tegen te veel.
Watergebruik in land- en tuinbouw: efficiënte en emissieloze teelten.
Watergebruik in voedselproducerende industrie: duurzame productie.
Hergebruik: van water en terugwinning nutriënten en energie.
Figuur 7. Een duurzame waterhuishouding voor land‐ en tuinbouw en de voedselproductie richt zich, naast het organiseren van waterbeheer als randvoorwaarde voor het primaire productieproces, op de gehele productieketen. Pagina 32 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
De topsectoren Tuinbouw & Uitgangsmaterialen en Water zetten samen in op deze thematische aanpak om (inter)nationaal economische en maatschappelijke doelstellingen te realiseren. De thematische aanpak creëert meer met minder: innovaties voor duurzame productiesystemen van hoogwaardig voedsel, sierteelt en biomassa voor energie met minder grondstoffen en minder uitstoot van schadelijke stoffen. Hiervoor is nieuw onderzoek nodig op de raakvlakken van topsectoren (water, agrofood en tuinbouw) en valorisatieprojecten voor uitwisseling van innovatieve oplossingen. Fundamenteel en toegepast onderzoek wordt crosssectoraal op elkaar afgestemd en sterk verbonden aan het bedrijfsleven. De hoogwaardige Nederlandse thuismarkt voor glastuinbouw wordt benut als een aantrekkelijke markt waar innovatieve concepten ontwikkeld, getest en grootschalig toegepast gaan worden. 5.2 Kennisthema’s en kansrijke innovaties Afvalwaterbehandeling Door de eisen die aan te lozen afvalwater worden gesteld, is waterbehandeling in de agrisector, met name de gedekte teelt, een belangrijk aandachtspunt. De sector is een waterintensieve sector en zoekt daarom naar mogelijkheden voor het hergebruik van afvalwater. Vanuit de sector wordt ingezet op de ‘emissieloze kas’ en het Platform Duurzame Glastuinbouw heeft als doel geformuleerd: nullozing vanuit de glastuinbouw naar riolering, oppervlakte‐ en grondwater. Technologie die ingezet kan worden voor een gesloten watersysteem in de agrisector is een belangrijk exportproduct naar gebieden waar een watertekort bestaat. Daarnaast kunnen componenten en nutriënten uit het afvalwater teruggewonnen worden. Het Nutriëntenplatform en het Ministerie van I&M hebben de aanzet gegeven voor een ketenakkoord Fosfaatrecycling als onderdeel van de Green Deal. Vanuit de watersector werken partners samen bij het opzetten van een keten voor de terugwinning van fosfaat uit afvalwater. Voorbeelden van kansrijke innovaties zijn technieken voor energie‐efficiënte waterbehandeling in combinatie met brijnopwerking, en technieken voor het terugwinnen van nutriënten en mineralen, vooral fosfaat. Nieuwe waterbronnen Met nieuwe waterbronnen kan watertekort en schaarse zoetwaterbronnen voor de landbouw en voedselproductie het hoofd worden geboden. De prijs voor water in de landbouw is laag en de uitdaging des te groter om hier kosteneffectieve technologie voor te ontwikkelen. Hergebruik van (gedeeltelijk) gereinigd afvalwater vindt al plaats. Een belangrijk aandachtspunt is adequate desinfectie van het afvalwater om verspreiding van ziektekiemen via de voedselketen te voorkomen. Ook moet de nutriëntensamenstelling van het afvalwater goed worden afgesteld op de vraag. In de kasteelt is er een tekort aan kwalitatief goed gietwater als aanvulling op regenwater. Voorbeelden van kansrijke innovaties zijn Kansrijke innovaties richten zich onder meer op de benutting van atmosferische depositie op kasdekken, desinfectie van kiemen van plantenziekten in de kas en technieken voor de zuivering tot natriumarm voedingswater. Wat dat laatste betreft kan natriumchloride, bijvoorbeeld, door selectieve scheiding van specifieke zouten uit het effluent van kassen worden verwijderd zodat dit hergebruikt kan worden samen met de aanwezige nutriënten. Pagina 33 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Sensoring, monitoring en proces control Voor de gewenste groei van planten is het van belang de juiste kwaliteit water op het juiste moment in de juiste hoeveelheid te doseren. Om aan deze eisen te voldoen wordt waterbeheer op systeemniveau steeds belangrijker. Daar zijn data‐ en procesgebaseerde modellen voor nodig, waarbij kan worden aangesloten bij al bestaande, goed ontwikkelde gewas‐ en kasmodellen. De groei van een gewas hangt immers af van zeer veel parameters, zoals temperatuur, nutriënten en licht. Voor de controle van dergelijke systemen zijn voldoende metingen nodig van onder meer de waterkwaliteit en het vochtgehalte van de bodem. Voor de open landbouw is het belangrijk dat er een relatie wordt gezocht met het omringende watersysteem. Voorbeelden van kansrijke innovaties zijn sensoren, technieken en/of modellen die de waterkwaliteit (zoals nutriënten en zoutgehalte) in het gietwater (voor waterhergebruik) en de vochttoestand van de bodem continu in beeld brengen, en innovaties die de gewenste gewasgroei mogelijk maken maar de emissies van nutriënten en gewasbeschermingsmiddelen minimaliseren. Watersystemen Om de watervoorziening voor de landbouw in een waterschaarsere toekomst veilig te stellen, staat waterbesparing voorop. Het gaat hierbij om maatregelen zoals efficiëntere irrigatietechnieken, kringloopsluiting bij de industrie en het beperken van lekverliezen. Daarnaast groeit de belangstelling van landen met waterschaarste voor het hergebruik van (afval)water en slimme technieken om verzilting van het grondwater in kustgebieden tegen te gaan of het brakke grondwater te kunnen gebruiken. Ook is er behoefte aan innovatieve manieren om ondergronds water te bergen. In bepaalde perioden van het jaar regent het immers vaak wel en de extremen worden, door klimaatverandering, groter. Vergelijkbare oplossingen worden onderzocht voor de Nederlandse tuinbouw. Een kansrijke innovatie is integrale technologie (sensoring, modellering, wateropslagsystemen) voor dynamisch waterbeheer om adequaat te reageren op extreme regenval/waterafvoer en de watervoorziening af te stemmen op de behoefte van de gewassen in de regio. Artificial Storage and Recovery in de bodem speelt daarin een belangrijke rol als opslagmedium voor regenwater, maar ook als veilige opslag van afvalwater voor hergebruik. Ook kansrijk zijn technologieën die het waterverbruik op het veld efficiënter maken, zoals sensoren en/of modellen die de vochttoestand van de bodem in beeld te brengen en worden gebruikt om de irrigatie aan te passen aan de behoefte van het gewas op basis van de bodem karakteristieken. Samen met Deltatechnologie kan Watertechnologie technologische oplossingen bieden voor (zilte) landbouw en aquacultuur. 5.3 Business cases Op het raakvlak van Topsectoren Water en Tuinbouw & Uitgangsmaterialen wordt gewerkt aan gezamenlijke onderzoeks‐ en valorisatieprojecten. In kader van emissiebeperking is een valorisatieproject opgezet voor de verwijdering van gewasbeschermingsmiddelen met behulp van ‘state of the art’ waterzuiveringtechnologie. In het verlengde hiervan zal komend jaar een kennisagenda worden uitgewerkt om de ambitie te realiseren om in 2027 teelt in nieuwe kassen emissieloos en waterefficiënt te laten zijn. Pagina 34 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
In de business case Leven met Zout, gericht op innovatieve oplossingen voor toenemende verzilting, wordt ingezet op het intelligent combineren van innovaties in waterbeheer, watertechnologie en agrotechnologie. De watertechnologische innovaties moeten komen uit fundamenteel en toegepast onderzoek uit onder meer de kennisthema’s Watervoorziening en Nieuwe Waterbronnen. Een typisch valorisatie project voor duurzame watervoorziening is de business case Farmcity Heerlen. Dit is een grootschalig experiment waarbij de nieuwste methoden van landbouwproductie worden ingezet voor voedselproductiesystemen en waar de watervoorziening deel van uitmaakt. Dit zal leiden tot nieuwe kennisvragen voor onderzoek voor de komende 5 – 10 jaar. Voor valorisatie van Nederlandse technologie naar het buitenland zijn een aantal business cases in voorbereiding, gebaseerd op de Integrated Agri Aqua Approach. Vraagstukken op het gebied van water‐ en voedselzekerheid in regio’s als Noord‐Afrika (bijv. Egypte) zijn goed te bedienen met reeds bestaande technologieën. Om duurzame groei te bewerkstelligen zijn spronginnovaties nodig die de productiviteit van de hulpbronnen drastisch verhogen. Dergelijke innovaties, bijvoorbeeld van tunnelkassen naar geavanceerde industriële kassen, moeten passen binnen het ondernemerschap en de cultuur van het betreffende land. Introductie van bestaande en nieuwe technologieën in andere maatschappijen vereist een proces van co‐creatie waarbij de nieuwe kennis en technologie wordt ingebed in de impliciete kennis van het partnerland. De onderliggende kennisvragen en uitdagingen worden momenteel vormgegeven met het bedrijfsleven, lokale partijen in Egypte en onder meer WUR. Pagina 35 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
6 Water & Energie 6.1 Inleiding Niet alleen op het gebied van water maar ook op dat van energie zijn er grote maatschappelijke uitdagingen. Fossiele brandstoffen dragen bij aan het broeikaseffect en zijn eindig (vooral olie is kritisch). Uitputting van de voorraad fossiele brandstoffen leidt, naast stijgende prijzen, ook tot ongewenste politieke afhankelijkheid. Vraagstukken rond water en energie zijn onderling sterk verweven. Bij de winning van fossiele brandstoffen wordt water verbruikt en komt water vrij, het zogenaamde “produced water”. De groei van de wereldbevolking en de toename van energieconsumptie betekent meer waterverbruik voor de productie van energie uit fossiele grondstoffen. Ook wordt het duurder om productiewater te lozen. De vraag naar proceswater in de olie‐ en gasindustrie stijgt, naar verwachting met 24% in de komende vijf jaar. De grote uitdagingen zijn die van de zuivering en het hergebruik van ”produced” water, en de kwaliteitsverbetering van het water voor gebruik in de winning. Een nieuwe uitdaging is de watervoorziening en –behandeling voor schaliegas. Een recente ontwikkeling die in Europa nog beperkt is ontwikkeld, maar in de VS vindt grootschalige productie plaats. Water met daaraan chemicalien toegevoegd worden in gesteente gebracht dat breekt, zgn. fracking, waarbij het schaliegas vrijkomt. Nederland is met haar watertechnologische kennis en haar sterke (offshore) olie‐ en gasindustrie goed gepositioneerd deze kansen te verzilveren. Technologisch liggen er kansen aan te haken bij de aanwezige technologische competenties zoals industriële biotechnologie, katalyse en procestechnologie. Daarnaast biedt het streven naar efficiëntere processen in deze industrie marktkansen. Voor de productie van elektriciteit wordt veel koelwater gebruikt. In droge perioden kan de beschikbaarheid van koelwater de elektriciteitsproductie begrenzen. Er liggen grote mogelijkheden in technologie voor enerzijds het op kwaliteit brengen van koelwater en anderzijds het benutten van de restwarmte in het opgewarmde koelwater. Afvalwater bevat energierijke componenten die omgezet kunnen worden tot nuttige energiedragers zoals methaan en elektriciteit. Dankzij de hiervoor benodigde technologie kan afvalwater bijdragen aan een energieneutraal of zelfs energie producerende afvalwaterzuivering. Hierbij speelt naast energieproductie ook het gebruik en de verdere ontwikkeling van energie‐efficiënte zuiveringstechnologie een belangrijke rol. Door de uitputting van fossiele brandstoffen zal voor energie en chemicaliën een steeds groter beroep worden gedaan op plantaardige biomassa als grondstof, de zogenaamde biobased economy (zie hoofdstuk 8). De processen voor de opwerking van biomassa tot nuttige producten gebruiken vaak veel proceswater. Opwerking en hergebruik van proceswater en daarin voorkomende componenten zijn technologische uitdagingen en creëren nieuwe marktkansen. Pagina 36 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
6.2 Kennisthema’s en kansrijke innovaties Drinkwater & Industriewater Industriewater. Bij een verschuiving van olie als bron voor grondstoffen naar biobased is voor de grondstoffenvoorziening, door de water footprint van gewassen, meer water nodig en moet voor de nieuwe (biobased) processen meer water worden ingenomen. Ook is er een verschuiving gaande van solvent based chemie naar water based processen voor ontsluiting (lycaat) en conversie (fermentatie). Bij elk industrieel proces treedt bovendien verlies op van water en energie. De uitdaging is afvalwarmte en proceswater in de industrie integraal te hergebruiken en de netwerken van water en energie met elkaar te verbinden voor toepassingen in eco‐industrial parks of stedelijke gebieden. Voorbeelden van kansrijke innovaties om deze uitdagingen te realiseren zijn innovatieve scheidings‐ en zuiveringsprocessen voor waterige systemen (in samenhang met de in situ herwinning van stoffen uit afvalwater), en nieuwe technologische concepten voor het integrale hergebruik van industrieel afvalwarmte en proceswater, en voor het upgraden van waterbronnen in de afvalstromen. Ook zijn er kansen voor innovaties om de organische bestanddelen in het afvalwater te benutten voor het opwekken van warmte en elektriciteit voor huishoudens, industrie, of de ‘eigen’ waterzuivering. Winnen van Energie Watertechnologie kan ingezet worden voor een duurzame productie van alternatieve energie, bijvoorbeeld door gebruik te maken van verschillende zoutconcentraties bij de menging van zoet en zout water. Innovaties kunnen op kleine en grote schaal worden ingezet. Zeker daar waar op grote schaal uit concentratiegradiënten energie wordt opgewekt, is er een duidelijke verbinding met de Deltatechnologie die zich richt op ‘Energiedijken’. Het aanwezige chemisch zuurstofverbruik (CZV) in afvalwater kan potentieel worden omgezet naar andere energiedragers. Een belangrijk voorbeeld is methaangas. Op deze technologie is Nederland wereldmarktleider. Middels productvernieuwing en nieuwe technologie (bijv. gebaseerd op membraantechnologie) kan deze positie verder worden uitgebouwd. Het gaat hier deels om het ontwikkelen van toepassingen van deze technologie op afvalwater, waarvoor dit momenteel moeilijk is, het procestechnisch verbeteren van bestaande reactoren en het vinden van mogelijkheden om slecht afbreekbaar materiaal toch geschikt te maken voor methanogenese. Voor dat laatste zou met name gekeken moeten worden naar natuurlijke mineralisatieprocessen van deze verbindingen en hoe deze in te bouwen in zuiveringsconcepten. Daarnaast is het kunnen toepassen van extreme condities in bio‐reactoren van belang om vergaande sluiting van de industriële proceswaterkringloop mogelijk te maken. Ook slib en slurries geproduceerd bij afvalwaterbehandeling zijn energierijk, maar tot dusver kan slechts een klein deel worden aangewend voor energieproductie in de vorm van CH4. Momenteel worden nieuwe (enzymatische) ontsluitingstechnieken onderzocht die het rendement van de energieopbrengst significant kunnen verhogen. Nederland heeft hier mondiaal een trekkersrol in. Om effectief alle organisch stof om te kunnen zetten zal de anammoxtechnologie moeten worden ontwikkeld zodat die ook toepasbaar is binnen de reguliere huishoudelijke afvalwaterzuivering. Pagina 37 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Op het gebied van Blue Energy zijn verder innovaties kansrijk waarmee energie wordt gewonnen die vrijkomt bij het mengen van twee zoutoplossingen met verschillende concentraties. Belangrijke innovaties op dit terrein zijn, bijvoorbeeld, MemPower en Reversed Electrodialysis (RED), die gebruik maken van membraantechnologie om via de membraanpotentiaal energie op te wekken. 6.3 Business cases De business case Blue Energy is een voorbeeld van het parallel uitvoeren van fundamenteel en toegepast onderzoek en tevens werken aan valorisatie. Het vernieuwende en fundamentele onderzoek wordt binnen het Wetsus programma uitgevoerd, en gelijktijdig vindt toegepast onderzoek en valorisatie plaats door praktijkproeven. Voor de grootschalige toepassing wordt een ontwikkeltraject doorlopen met een pilot plant (2012 – 2015), een demoplant (2016 – 2018) en als uiteindelijk doel de realisatie van een praktijkinstallatie (2019 e.v.). Ook in deze business case wordt watertechnologische kennis gecombineerd met kennis en oplossingen uit andere sectoren, namelijk Deltatechnologie (Water) en Energiesector, hetgeen moet leiden tot een integrale oplossing voor duurzame energiewinning uit water op de Afsluitdijk. Pagina 38 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
7 Water & ICT 7.1 Inleiding De snel digitaliserende samenleving biedt ook voor de watersector nieuwe mogelijkheden en uitdagingen. Internet en de nieuwste ICT‐toepassingen helpen bij optimalisering van interne bedrijfsprocessen zoals de meterstandregistratie en zelfstandige facturatie door klanten. Zelfs de sociale media kunnen de watersector al van informatie voorzien (crowd computing), bijvoorbeeld over storingen. Ook in grote waterbouwprojecten en concepten zoals ‘besturen op afstand’ is technologie onmisbaar. Hierdoor kan tegen lagere kosten drinkwater worden geleverd en afvalwater worden gezuiverd. Bovendien kan ICT in belangrijke mate bijdragen aan de klantvriendelijkheid. Door allerlei informatiestromen aan elkaar te koppelen, kunnen watermanagers realtime inzicht krijgen in het watersysteem. Zo kan bijvoorbeeld informatie afkomstig van sensoren in de stedelijke waterketen gekoppeld worden aan meteorologische informatie. Geavanceerde algoritmes en analyse‐software berekenen vervolgens hoe het watersysteem zal reageren op extreme regenval zodat de waterstromen kunnen worden gestuurd. Processturing in de drinkwaterzuivering en afvalwaterbehandeling wordt steeds meer ingevoerd en steeds verfijnder. Modelontwikkeling met ICT (zoals Computational Fluid Dynamics) maakt ook steeds betere kenschetsen van het systeem en de nieuwste ontwikkelingen mogelijk. Het realtime, remote en continue monitoren van de waterkwaliteit geeft de mogelijkheid om sneller in de waterkringloop in te grijpen bij de bron van de vervuiling, zodat deze sneller ingeperkt kan worden. De huidige en toekomstige ontwikkeling van monitoring via nieuwe sensortechnieken in netwerken kunnen de mogelijkheid bieden om lokaal, efficiënter, goedkoper en remote de waterkwaliteit te monitoren. In sectoren waar veel risicostoffen in de (productie)processen worden toegepast, zoals in de glastuinbouw en bij ziekenhuizen en verpleeghuizen (hoge belasting farmaceutisch producten), is een goed monitoring en control systeem cruciaal voor de toepassing van decentrale waterbehandeling. In de informatiesystemen neemt de hoeveelheid data snel toe. De informatie is ook verschillend van aard. Er liggen veel nieuwe kansen bij het benutten van deze gegevensstromen afkomstig uit allerlei bronnen. Met verrijkende, nieuwe combinaties en zelflerende systemen (Smartgrid) kunnen de informatiestromen worden gekoppeld tot een intelligent watersysteem. Als bedrijven en organisaties hun data en ervaringen, in een open data omgeving, delen, kunnen zij het functioneren van hun eigen assets met die van anderen vergelijken en verbeteringen doorvoeren. Het beschikbaar maken en houden van al deze gegevens vormt daarbij een uitdaging van formaat, en deze is beslist niet exclusief voor de watersector. Het Data Archiving & Networked Services instituut DANS (bestuurd door NWO en KNAW) heeft als een van haar speerpunten het duurzaam beschikbaar krijgen en houden van gegevensbestanden, en wil daarbij onafhankelijk van disciplines opereren. Het nieuw gestarte E‐Science Center (NWO en SURF) wil de haast duizelingwekkende mogelijkheden van locatie onafhankelijk gebruik van grote databestanden stimuleren, en treedt daarbij op als makelaar Pagina 39 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
tussen onderzoekers, ondernemers en IT specialisten om de juiste toepassingen bij de gesignaleerde behoeften te krijgen of te helpen ontwikkelen. Watermanagement is een van haar speerpunten. Voor de sector watertechnologie liggen er grote kansen en uitdagingen om haar data beter beschikbaar te krijgen, toepassingen makkelijker te kunnen ontwikkelen en gebruik te maken van kennisontwikkeling binnen de andere topgebieden. Een goed startpunt is de samenwerking met, bijvoorbeeld, de genoemde instellingen, en het gebruikmaken van de principes die, bijvoorbeeld, in de business cases Digitale Delta en Slim Sturen in de waterketen zijn beschreven. 7.2 Kennisthema’s en kansrijke innovaties Sensoring, monitoring en proces controle Snelle detectie van chemische en microbiologische verontreinigingen zijn technische en wetenschappelijke uitdagingen met grote maatschappelijke en economische betekenis. Nieuwe sensoren maken het mogelijk online de (drink)waterkwaliteit te meten en op basis daarvan processen te bewaken en te sturen. Dit biedt mogelijkheden om de procesvoering van installaties waar water behandeld wordt sterk te verbeteren. ICT speelt een grote rol bij het koppelen van diverse sensoren tot een zinvol netwerk waaruit data geput kunnen worden. Via databases kunnen data toegankelijk gemaakt worden voor het, op modellen gebaseerde, beheer van het desbetreffende systeem. Voorbeelden van kansrijke innovaties op dit terrein zijn intelligente meetsystemen met zelflerend vermogen door een sensorrespons te vergelijken met eerder gemeten signalen. Ook zijn er kansrijke doorbraaktechnologieën en innovatieve oplossingen op gebieden die uiteenlopen van micro‐ en nanotechnologie tot recombinant DNA technologie (die worden ontwikkeld binnen de speerpunten Water for All en More Crop per Drop). Kansrijk is ook het instrumentarium voor het beschrijven van watertransport, zowel voor afvoer van regenwater als voor drinkwaterdistributienetten. Voor de afvoer van regenwater kunnen modellen helpen de opvangcapaciteit van de waterafvoer en opvangsysteem te optimaliseren. Met modellen voor verbruikspatronen van drinkwater (SIMDEUM) kan goed worden voorspeld welke veranderingen optreden in de waterkwaliteit als gevolg van de verblijftijden en snelheden in het leidingnet. Waterbedrijven zijn zo in staat het water van een zeer hoge en stabiele kwaliteit, dat zij in hun zuiveringssystemen produceren, tijdens de reis door het leidingnet zo goed mogelijk stabiel te houden. 7.3 Business cases SAWA Sensortechnologie die het mogelijk maakt om drinkwaterkwaliteit realtime, ter plekke en voortdurend te meten en te bewaken in de verschillende fasen van het drinkwaterproductie‐ en distributieproces wordt klaargestoomd voor praktijktoepassing in het project SAWA. Dit is een noordelijk innovatieproject waarin grotendeels noordelijke bedrijven en kennisinstellingen geavanceerde sensoren ontwikkelen en testen als onderdeel van de valorisatiefase. De ontwikkelde Pagina 40 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
sensoren worden getest in SenTec, een geavanceerd test‐ en ontwikkelcentrum speciaal opgezet op een drinkwaterproductielocatie. Het project draagt bij aan het borgen en verbeteren van de drinkwaterkwaliteit middels geavanceerde sensortechnologie en is voor betrokken MKB bedrijven een unieke en noodzakelijke onderzoeks‐ en ontwikkelingsfaciliteit in het traject van valorisatie. Slim sturen in de Waterketen Waterbedrijven (en KWR), waterschappen (en STOWA) en gemeenten (en RIONED) werken met en voor Nederlandse technologiebedrijven en ingenieursbureaus aan een sterke thuisbasis met voorbeeldprojecten gericht op slim sturen op waterkwantiteit, waterkwaliteit en asset management in de waterketen. De sterkte van deze marktkans ligt in het integrale aanbod: sensorsystemen ingebed in modellen en complexe data‐analyse vanuit de asset‐ en risicomanagementvraag van de gebruiker (waterbeheerder / waterbedrijf). Daarmee bundelen we de innovaties in sensortechnologie, modellering, dataverwerking, meet‐ en regeltechniek, GIS/Geoinformatie en ICT tot een integraal, flexibel systeem dat door ingenieurs‐ en adviesbureaus kan worden ingezet voor slim en doelmatig beheer door de waterketen. Pagina 41 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
8 Relatie met doorsnijdende thema’s en andere topsectoren Vanuit de deelsector watertechnologie zijn er verschillende relaties met de andere deelsectoren binnen de Topsector Water en andere Topsectoren. Water is een randvoorwaarde voor allerlei processen daarom wordt samengewerkt met de Topsectoren Tuinbouw & Uitgangsmaterialen, Agrofood, Energie, Chemie en Life Sciences. Met de topsector doorsnijdende thema’s, Nanotechnologie en Biobased Economy liggen er cruciale (crosssectorale) verbindingen die leiden tot vernieuwend onderzoek om uitdagingen het hoofd te bieden en kansrijke innovaties te ontwikkelen. 8.1 Nanotechnologie De ontwikkeling van nanotechnologie gaat wereldwijd hard en Nederland speelt daarbij een belangrijke rol. Voor watertechnologie zijn aan de toepassing van nanodeeltjes zowel potentiële voordelen als mogelijke risico’s verbonden. Voordelen Een voorbeeld van de toepassing van nanotechnologie voor waterzuivering zijn membranen met nanostructuren die met een veel lagere energievraag een hoger zuiveringsrendement beloven. Toepassing vindt nu nog plaats op laboratorium‐ en pilotschaal. Andere voorbeelden zijn anti‐fouling, desinfectie en katalyse. Op dit moment worden, bijvoorbeeld, systemen ontwikkeld voor desinfectie en/of reductie van aangroei van biofouling op basis van zilver en koper nanodeeltjes aangebracht in membranen en leidingen. Titaandioxide nanodeeltjes gecombineerd met UV straling geven een verhoogd rendement voor afbraak van resistente toxische verbindingen. Palladium nanodeeltjes aangebracht op membranen katalyseren de reductie van nitraat en bromaat in grondwater. Risico’s Met de groeiende productie en toepassing van nanomaterialen komen deze onherroepelijk ook in het milieu terecht. Bij gebruik door consumenten zijn effluenten van rwzi’s een belangrijke emissieroute. De watersector is intensief betrokken bij het onderzoek naar de risico’s. De kernvraag hierbij is in hoeverre de andere eigenschappen van nanodeeltjes vragen om een andere risicobenadering dan ‘normale’ stoffen. Om deze vraag te beantwoorden, wordt gewerkt aan chemische analysemethoden, aan studies naar de lotgevallen van nanodeeltjes in het milieu, en aan de (eco)toxicologische effecten en modellering van concentraties in het milieu. Kansrijke innovaties Het onderzoek leidt tot een kennisvoorsprong voor de Nederlandse watersector, waarbij zowel voor de kennis over toepassing van nanotechnologie in waterzuivering als voor de kennis over risicobeoordeling van nanochemicaliën de komende periode internationaal veel aandacht is te verwachten. Pagina 42 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
8.2 Biobased Economy Op basis van (rest)materialen zoals mest, gewassen, niet direct bruikbare resten van gewassen en afval kunnen hoog‐ of laagwaardige producten worden vervaardigd als bioplastics, energie, chemicaliën of farmaceutica, waar in de oorspronkelijke productieprocessen fossiele bronnen voor werden gebruikt. Dit gebeurt, bijvoorbeeld, in installaties voor mestverwerking en vergisting, en in bioraffinaderijen. Nederland is met haar toppositie op agro‐onderzoek, chemische industrie en raffinaderijen uitstekend voorgesorteerd om op dit thema een belangrijk mondiaal kennis‐ en innovatiecentrum te zijn. Risico’s Bij de omwerking van biologische (rest)producten tot de gewenste eindproducten ontstaan altijd reststromen die via bodem en water veelal in het milieu komen. Omdat het om hergebruik van (rest)materialen gaat, is ophoping van zowel pathogenen als chemicaliën in de bioproducten en reststromen mogelijk, uiteraard afhankelijk van het exacte productieproces. Momenteel is er nog weinig inzicht in de kwaliteit en gezondheidsrisico’s van deze stromen. De watersector heeft de technologie in huis om de reststromen zodanig te behandelen dat risico’s geminimaliseerd worden en de biobased technologieën winnen aan maatschappelijke acceptatie. Kansen Water wordt “a licence to operate”, en waterbehandeling moet als een onlosmakelijk onderdeel worden gezien van het gehele procesontwerp voor de Biobased Economy. Reductie van de waterfootprint naar een gesloten kringloop is daarbij het adagium. Met standaard technologie zal het afvalwater niet goed kunnen worden behandeld. Naast kansen voor innovatieve technologie voor waterbehandeling zijn er kansen voor, bijvoorbeeld, de valorisatie van de waterige stroom door middel van biofuel cell (biobatterij) na afscheiding van grondstof/productcomponenten. Kansrijke innovaties Waterbehandeling kan op twee manieren worden ingevuld: upstream en downstream. Bij upstream waterbehandeling wordt het water al tijdens de productie van biomassa behandeld, bij downstream waterbehandeling pas daarna. Bij beide behandelingswijzen zijn er kansrijke innovaties op het terrein van het hergebruik van water en nuttige componenten zoals zuur, base, nutriënten en organische componenten. De keuze voor upstream of downstream hangt af van het productieproces, de samenstelling van het afvalwater en het doel van de waterbehandeling. 8.3 Samenwerking Topsectoren Deltatechnologie & Maritiem De sector Watertechnologie en de sector Deltatechnologie zijn beide onderdeel van het de Topsector Water. Er is een duidelijke interactie tussen beide sectoren waar het gaat om het bewoonbaar en economisch aantrekkelijk maken van deltagebieden. Nederland heeft op dat punt internationaal een sterke positie en het Nederlandse bedrijfsleven is zich aan het ontwikkelen tot een wereldwijde Pagina 43 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
exporteur van kennis voor watervraagstukken (watertechnologie en deltatechnologie). De sectoren raken elkaar het sterkst op het gebied van verstedelijkende delta’s. Hier is vraag naar zowel de technologie en oplossingen op het gebied van waterveiligheid en waterbeheer als op het duurzaam omgaan met watervoorraden en sanitatie. Binnen de sector Deltatechnologie wordt hieraan aandacht besteedt binnen het Innovatiethema ‘Leefbare Delta’ met de business cases Duurzame Deltasteden en Leven met Zout. De business case Duurzame Deltasteden richt zich op het in kaart brengen van stedelijke ontwikkeling, slimme planningstools voor stedelijke ontwikkeling en klimaatadaptief bouwen in deltagebieden. Hierin komen ook vraagstukken aan de orde die te maken hebben met een duurzame watervoorziening en stedelijk waterbeheer en afvalwaterbehandeling middels het sluiten van de waterkringloop (innovatiethema Water for All). De business case Leven met Zout richt zich op het ontwikkelen van strategieën om op een duurzame wijze om te gaan met landbouw en aquacultuur in kustgebieden door in te zetten op zilte landbouw (innovatiethema More Crop per Drop, hoofdstuk 5.3). De deelsectoren Watertechnologie en Maritiem zijn onder meer met elkaar verbonden door de uitdaging voor ballastwater. Voor het zuiveren en desinfecteren van ballastwater zijn compacte en energiezuinige systemen nodig waarbij hergebruik een belangrijke rol speelt. Dit ligt in het verlengde van onderzoek dat wordt verricht binnen het kennisthema Afvalwaterbehandeling. Het speerpunt Water & Energie verbindt alle drie de deelsectoren binnen de Topsector Water ‐ water‐ en deltatechnologie en maritieme sector – waar het gaat om duurzame energiewinning. De Nederlandse markt voor de energie uit water technologieën blue energy en getijstroom, geïntegreerd in dijken, dammen en keringen is ca 1000 MW en het wereldwijde potentieel is 2,3 GW. In de business case Blue Energy komen watertechnologie en watermanagement en –infrastructuur samen. Het hart van de technologie is watertechnologie – membraantechnologie en hydrodynamica in productie‐eenheden ‐ waarvoor onderzoek wordt gedaan in onderzoeksprogramma Wetsus. Inpassingen van Blue Energy in innovatieve integrale en duurzame dijkconcepten en aspecten als verzilting, slibafzetting, vaargeulen en vispassages worden ontwikkeld binnen de deelsector Deltatechnologie door partijen als Deltares, Imares en NIOZ. Voor de business case Blue Energy wordt eveneens samengewerkt met de Topsector Energie voor inpassing in energienetwerken. Op gebied van het speerpunt Water & ICT vullen de deelsectoren water‐ en deltatechnologie elkaar aan. De focus binnen watertechnologie is vooral gericht op sensoren en procesautomatisering. Voor de toepassing van sensortechnologie zijn data behandeling en modellering zeker zo belangrijk, hetgeen meer de focus is in het project Digitale Delta, dat onderdeel is van het innovatiecontract Deltatechnologie. In de Digitale Delta zullen data, modellen, algoritmen, tools en toepassingen integraal in samenhang en verrijkt beschikbaar gemaakt worden voor overheid, kennisinstellingen, en bedrijfsleven. Dit biedt alle betrokken partijen nieuwe toepassingsmogelijkheden tegen standaard kosten. Kennis en best practices uit de watersector en de computer science worden gecombineerd toegepast binnen het Digitale Delta project om nieuwe besturingsdimensies en toepassingsmogelijkheden binnen de watersector mogelijk te maken. Topsectoren Tuinbouw en Agrofood Met de Topsector Tuinbouw en Uitgangsmaterialen en de Topsector Agrofood wordt concreet de samenwerking gezocht op verschillende niveaus. Zowel op individueel niveau (bijv. WUR en Wetsus), Pagina 44 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
ketenniveau (bijv. Productschap Tuinbouw en NWP) als sectorniveau (bijv. High Level Group Agro&Food en Stuurgroep Watertechnologie) zijn er verschillende aanvliegroutes om de samenwerking te concretiseren. Insteek van de samenwerking met deze Topsectoren vanuit watertechnologie is gericht op inhoudelijke afstemming en institutionele versterking. Inhoudelijk wordt gestreefd naar een volledig duurzame bedrijfsvoering waarbij efficiënt en effectief omgegaan wordt met het productiemiddel water voor een zo hoog mogelijk teeltrendement en zo min mogelijk milieubelasting bij verwerking van voedingsmiddelen (innovatiethema More Crop per Drop). Institutioneel wordt gestreefd naar een afstemming van de onderzoek/innovatie agenda’s. Concreet is er met de Topsector Tuinbouw een plan uitgewerkt waarbij het ontwikkelen en implementeren van onderzoek vanuit verschillende perspectieven in het licht van een integrale aanpak voor water en land‐/tuinbouw geplaatst wordt. De crosssectorale kennisagenda is voornamelijk gericht op het reduceren van emissies en het realiseren van zelfvoorziening bij tuinders van genoeg kwalitatief goed gietwater. Op het raakvlak van deze topsectoren ontstaan nieuwe kansen voor innovaties en is fundamenteel en toegepast onderzoek nodig zijn. Daarnaast worden reeds in valorisatieprojecten voor bijvoorbeeld reductie‐emissie, gewasbescherming en proceswaterhergebruik kennis en technologie uitgewisseld tussen de topsectoren Water enerzijds en Tuinbouw en Agrofood anderzijds. Dit maakt onderdeel uit van lopende programma’s bij KWR, Wetsus en TNO. Topsector Chemie Samenwerking met de Topsector Chemie vindt plaats op de onderwerpen Biobased Economy en Water & Energy. De uitdagingen voor watervoorziening, behandeling van afvalwater, terugwinning van nutriënten ten behoeve van de productieprocessen voor biomassa en bio‐energie, en winning van fossiele brandstoffen als olie en (schalie‐)gas vragen om oplossingen zoals die reeds worden ontwikkeld binnen de kennisagenda watertechnologie. Een onderzoek voor Biobased Economy is reeds belegd bij Wetsus, en op gebied van olie en gas worden in samenwerking met Institute for Sustainable Process Technology (ISPT), Wetsus, TNO en Deltares uitdagingen voor toekomstig onderzoek in kaart gebracht. Waar ISPT vooral gericht is op de procestechnologie van olie‐/gas‐ en waterscheiding, ligt de focus van onderzoek en valorisatie in dit innovatiecontract meer op proceswatertechnologie, koelwatervoorziening en afvalwaterbehandeling. Topsector Life Sciences Samenwerking met de Topsector Life Sciences vindt plaats op het onderwerp water & health care, dat zich richt op de levering van totaaloplossingen op het gebied van water voor ziekenhuizen en farmaceutische industrie. Omdat deze sector een hoge kwaliteit vraagt voor de benodigde installaties is de toegevoegde waarde van kwaliteit, kennis en ervaring van groot belang. De sector watertechnologie heeft een goede uitgangspositie om met duurzame en efficiënte oplossingen (zowel op het gebied van schoon water als op het gebied van afvalwater) een aanvulling te vormen op de producten van de Topsector Life Sciences. Pagina 45 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
9 Relatie met Europese thema’s en internationale netwerken Nederland staat aangeschreven als het waterland van Europa. Dit trekt veel bedrijven en kennisinstellingen aan om samen te werken met de Nederlandse watertechnologie sector. Nederland speelt een centrale rol in dit soort samenwerkingsverbanden. Dit resulteert ook in een verhoogde deelname van buitenlandse bedrijven in Nederlandse programma’s. De Nederlandse sector Watertechnologie opereert in samenhang met internationale ontwikkelingen en agenda’s. De Europese Commissie zet met Kaderrichtlijn Water, Stedelijke Afvalwater Richtlijn en de Blueprint to Safeguard European Waters kaders en richtlijnen die ook van belang zijn voor de Nederlandse sector. De innovatiethema’s en kennisthema’s in dit Innovatiecontract zijn uitgewerkt met medeneming van de Europese agenda’s op dit gebied. Daarbij wordt ingezet op een bijdrage aan Europese wet‐ en regelgeving op basis van nieuwe ontwikkelingen vanuit watertechnologie in Nederland. De aansluiting op Europese kaders wordt binnen Europese/internationale netwerken opgepakt, hetzij wat betreft de ontwikkeling van kennis en innovaties, hetzij wat betreft de valorisatie van kennis en de implementatie van innovaties. 9.1 Europese thema’s Belangrijke aandachtspunten op de Europese innovatie‐ en kennisagenda zijn: waterschaarste, waterhergebruik, verouderende infrastructuur, klimaatbestendigheid, decentrale technologieën, en terugwinnen van grondstoffen en energie uit water. Deze aandachtspunten sluiten goed aan bij de in dit contract geformuleerde kennisthema’s. Europese programma’s richten zich steeds explicieter op bedrijven in het Midden‐ en Kleinbedrijf. De kennisthema’s die in dit contract zijn geformuleerd, zijn een goede basis voor aansluiting bij de Europese onderzoeks‐ en innovatieprogramma’s en bieden tevens de mogelijkheid om invloed uit te oefenen op de invulling van deze programma’s. De Nederlandse sector watertechnologie wil hiermee niet alleen volgen op Europese ontwikkelingen, maar vanuit de excellente kennispositie sturing geven aan toekomstige ontwikkelingen en voorop lopen met onderzoek en valorisatie. 9.2 Internationale netwerken en samenwerking WssTP Pagina 46 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
In de EU hebben Europese industriële partijen het WssTP – The European Water Platform opgericht om uitdagingen voor de sector watertechnologie te vertalen naar onderzoeks‐ en ontwikkelingsprogramma's. WssTP telt 61 leden uit industrie en onderzoeksinstellingen. Nederland is in de Board of Directors met vier leden goed vertegenwoordigd: KWR, TNO, Deltares en Vewin. Daarnaast worden door TNO en Deltares de respectievelijke pilots ‘Industry’ en ‘Degraded Waters’ geleid. De roadmaps van de TKI Innovatiethemas sluiten goed aan bij de Strategic Research Agenda van het WssTP. ACQUEAU ACQUEAU is een industrieel gedreven Eureka‐cluster gericht op watertechnologie en innovatie. Het richt zich op het ondersteunen van innovaties en markt gedreven oplossingen voor nieuwe watertechnologie. KWR is als lid vertegenwoordigt in de Board of Directors en in het wetenschappelijk comité. EUREAU EUREAU is het Europese samenwerkingsverband van nationale water‐ en afvalwaterdiensten. Vanuit Nederland zijn VEWIN en de Unie van Waterschappen aangesloten. WssTP en ACQUEAU spelen een belangrijke rol bij de totstandkoming van de Strategic Research Agenda voor het European Innovation Partnership (EIP) – Water en het JPI‐Water. Partijen als TNO en KWR zijn betrokken bij de agendazetting. Het EIP – Water zal zich ontwikkelen rond een aantal pilotgebieden. Hiervoor is vanuit Nederland o.a. ingezet op de regio Rotterdam – Delft, aanhakend op initiatieven als Delft Blue Technology en Clean Tech Delta. Daarnaast vindt veel afstemming plaats via het Europese Parlement en is er frequent contact met de Europese Commissie. Ook hebben meerdere leden een kantoor en vertegenwoordiging in Brussel. Dit resulteert in een zeer belangrijke deelname in EU gefinancierde projecten waar de Nederlandse watertechnologie sector vaak projecten coördineert. In alle belangrijke water gerelateerde projecten zitten Nederlandse partners. 9.3 Implementatie/valorisatie Het TKI zal via de bestaande netwerken waarin de TKI‐partners deelnemen de innovatie‐agenda voor watertechnologie, ook in relatie tot Europese thema’s, uitwerken en uitdragen. Naast het ondersteunen van beleidsgerichte acties wordt ingezet op het Kaderprogramma voor Onderzoek en Ontwikkeling (7de Kaderprogramma en het vervolg hierop, Horizon 2020). Nederlandse partijen zijn in deze programma’s al succesvol middels het coördineren van verschillende Europese Pagina 47 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
onderzoeksconsortia. Een voorbeeld is het project AquaFit4Use dat door TNO gecoördineerd wordt en zich richt op waterhergebruik ten behoeve van het verminderen van de watervraag van de chemie, papier‐ en textielindustrie. Een voorbeeld van de valorisatie van Nederlandse kennis over watertechnologie in Europa is het VEWIN initiatief van het Europese Water Innovatiefonds opgericht EWI. Met buitenlandse eindgebruikers worden Europese onderzoeksverbanden aangegaan. Ook worden Europese publieke eindgebruikers in staat gesteld Nederlandse kennis via de KWR Watershare® formule in lokale markten in Europa toe te passen. Dit concept vormt daarmee naar verwachting een belangrijk marketing instrument voor het Nederlandse Watertechnologie MKB. De Europese deelnemers zijn naar verwachting belangrijke launching customers voor innovaties van het Nederlandse MKB. In de aansturing van het onderzoek participeren naast de fondsbeheerder KWR ook STOWA, RIONED, Delft Urban Water, Wetsus, Agentschap NL en het Europese WssTP. Op nationaal niveau wordt bilateraal en multilateraal, door NWP en in samenwerking met EWP, ingezet op samenwerking met nationale water partnerships, zoals German Water Partnership, Finnish Water Forum en British Water. De focus op onderzoek en innovatie in de afgelopen jaren wordt als vernieuwend ervaren in bijvoorbeeld UK en technologiebedrijven en eindgebruikers zoeken samenwerking voor uitwisseling van technologieën en in het verlengde daarvan ontstaan mogelijkheden voor gezamenlijk onderzoek. De samenwerking met British Water maakt reeds onderdeel uit van de UK‐NL Strategic Business Dialogue. In het verlengde van bilaterale samenwerking wordt met EWP multilaterale samenwerking versterkt en zullen Europese onderzoeks‐ en innovatieprojecten worden opgezet met kansen voor onderzoek in Europees verband en om Nederlandse technologie te valoriseren en te vertalen in concrete markttransities. Pagina 48 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
10 Financiering 10.1 Initiatieven en samenwerkingsvormen In dit innovatiecontract worden de vraaggestuurde watertechnologie onderzoeksprogramma’s van de watersector (via KWR, STOWA, RIONED), TNO en Wetsus met elkaar en met wetenschapsgedreven onderzoek van NWO, de universiteiten en onderzoeksinstituten in synergie aan elkaar verbonden, om aldus het programma te vormen voor het TKI watertechnologie. Het TKI programma heeft een beoogd jaarbudget van ca € 31 mio, waarvan ca € 20,5 mio per jaar door de vraagstuurders uit de sector wordt bijgedragen. 





KWR voert het BTO‐programma uit, dat tot stand komt door vraagsturing vanuit de drinkwaterbedrijven (programma‐omvang € 7 mio per jaar, vastgelegd commitment vanuit bedrijven € 7 mio ). STOWA coördineert het onderzoeksprogramma, van en voor de waterschappen (programma‐
omvang ca. € 7 mio per jaar, vastgelegd commitment vanuit bedrijven ca. € 7 mio). RIONED voert het onderzoeksprogramma riolering voor de gemeentes uit (ca. € 1,5 mio per jaar, vraagsturing en financiering vanuit gemeentes). TNO voert binnen het Vraaggestuurd Onderzoeksprogramma onderzoeksprojecten uit met inzet van middelen uit de Rijksbijdrage, in combinatie met een financiële bijdrage van een partner(s) uit het bedrijfsleven. De hoogte van de overheidsmiddelen is afhankelijk van de aard van het onderzoek, ofwel nieuwheid van het beoogde resultaat. De omvang van het totale TNO onderzoek op het gebied van Watertechnologie bedraagt ca. € 2,5 mio per jaar. Voor het TKI‐
Watertechnologie is een bijdrage voorzien van ca. € 1 mio per jaar waarvan € 0,5 mio per jaar gereserveerd is uit de Rijksbijdrage, en een bijdrage van € 0,5 mio wordt verwacht vanuit het bedrijfsleven. Wetsus opereert als technologisch topinstituut met 90 bedrijven en 17 kennisinstellingen. De vraagsturing binnen Wetsus is overwegend commercieel. Wetsus werkt samen met NWO in de financiering en coördinatie van het programma (onderzoeksbudget nader vast te stellen, uitgegaan wordt van ca. € 11 mio per jaar, met een deels beoogd en deels vastgelegd commitment vanuit bedrijven van € 4,5 mio per jaar). KWR, STOWA, RIONED, TNO en de universiteiten zijn of worden allen als participant verbonden aan het Wetsus TTI programma en/of het Wetsus/NWO programma, en hebben dus daarnaast ook hun eigen programma’s onder dit innovatiecontract. Alle partijen stemmen hun programma’s op elkaar en op de in dit innovatiecontract beschreven roadmap af, om aldus maximale synergie te bereiken. Ter versterking van het bovenstaande TKI‐programma zal NWO in een open‐call een wetenschappelijk watertechnologieprogramma uitvoeren met een initiële omvang van € 1 mio per jaar (mogelijk oplopend tot € 3 mio per jaar in 2017) , aangevuld met bijdragen van de universiteiten. Deze NWO‐call is een aanvulling op het TKI‐programma. Pagina 49 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Bij elkaar opgeteld ontstaat zo een TKI programma van circa € 27,5 mio per jaar. Door in‐kind bijdrages vanuit de deelnemende kennisinstellingen/universiteiten van ca. € 4 mio, ontstaat een totaal jaarbudget van ca. € 31,4 mio. Aan dit budget wordt door de vraagstuurders uit de sector ca € 20,5 mio per jaar bijgedragen. In onderstaande tabel worden de onder dit TKI‐programma voorziene bijdragen en budgetten samengevat. De bijdragen vanuit het rijk en de regio worden in 3.3.1 nader toegelicht. Tabel: overzicht commitments en bijdragen TKI watertechnologie 2013‐2017 Vraagsturing
Bedrijven via KWR
Bedrijven via Stowa
Gemeentes via Rioned
Bedrijven via TNO (verwacht)
Bedrijven via Wetsus
totaal TKI commitment
7,0
7,0
1,5
0,5
4,5
Bijdragen vanuit de overheid
Cofinanciering universiteiten
Bijdragen Rijk onderzoek
NWO/Wetsus programma
Rijksbijdrage TNO
totaal rijksbijdrage TKI
4,0
4,9
1,5
0,5
Aanvullende bijdragen
NWO Call
Additionele research bedrijven
RijksREP Wetsus
Regionale bijdragen watercampus NNL
20,5
10,9
1,0
20‐30
2,3
3,2
(oplopend tot 3 in 2017)
De concrete samenhang van de activiteiten van alle verschillende programma’s onder dit contract zal gecoördineerd worden via drie kanalen, namelijk de maatschappelijke vraagsturing (drinkwaterbedrijven, waterschappen en gemeenten), de commerciële vraagsturing (Wetsus/NWO/TNO) en de wetenschappelijke vraagsturing (NWO). Van de overheid en NWO wordt een bijdrage gevraagd voor het ondersteunen van met name de commerciële vraagsturing. Bij het tot stand komen van dit innovatiecontract lopen de gesprekken over de financiering van de Wetsus‐
programma’s met de verschillende autoriteiten echter nog volop, waardoor het niet goed mogelijk is om de hiervoor relevante financiële, organisatorische en performance kaders exact aan te geven (zie verder hierover 3.3.1). Voor de verdere context, en als aanvulling op dit innovatiecontract, worden gehanteerd:  Het Business Plan Wetsus 2013‐2017 (provisional version), dat als bijlage deel uit maakt van dit innovatiecontract. Op grond van de definitieve financiële basis zal dit business plan definitief worden gemaakt, en deel uit gaan maken van dit innovatiecontract. In de uiteindelijke versie zal tevens de samenwerking met NWO en de integratie met de maatschappelijke vraagsturing opgenomen worden.  Het Vraaggestuurd Programma TNO  Het BTO‐programma van KWR Pagina 50 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
 Het onderzoeksprogramma van RIONED  Het onderzoeksprogramma van STOWA  Het wetenschapsgedreven watertechnologisch onderzoeksprogramma van NWO 10.2 Instrumentarium 10.2.1
Wetsus/NWO programma Uitgangspunten Alle bij dit innovatiecontract betrokken kennisinstellingen werken samen in Wetsus. Bij het opstellen van het Wetsus programma zijn als uitgangspunten gebruikt: 






Samenwerking met NWO Kritische massa in vraagsturing en financiering Internationale reputatie/zichtbaarheid Roadmap voor wetenschaps‐ en toepassingsgedreven onderzoek Roadmap voor maatschappelijke en commerciële vraagsturing Versnippering tegengaan Snelle valorisatie In hoofdstuk 2 van dit innovatiecontract is de TKI roadmap omschreven die is ontstaan op grond van de input van NWO, TNO, de maatschappelijke vraagsturing (georganiseerd door KWR, STOWA en RIONED) en de bij Wetsus betrokken 90 bedrijven en 17 universiteiten (businessplan Wetsus 2013‐
2017). Deze roadmap dient uiteraard ook als basis voor de NWO/Wetsus onderzoeksprogramma’s: Onderzoeksprogramma’s Wetsus TTI Programma (ca 70 promotieprojecten) Dit is in feite voortzetting van het bestaande TTI programma. Geen NWO financiering. Kernwoorden: 





Vraaggestuurd door bedrijfsleven (gebaseerd op roadmap) Organisatie via bestaande Wetsus methodiek Multidisciplinaire aanpak met uitvoering in Wetsus‐laboratorium Ontmoetingsplek voor EU‐onderzoekers Talentprogramma IPR volgens IPR reglement Wetsus NWO/Wetsus call (ca 44 promotieprojecten) Wetsus en NWO financieren dit programma gezamenlijk. Voor dit programma geldt: 



Vraaggestuurd door bedrijfsleven (gebaseerd op roadmap) Bedoeld voor wetenschappers uit meerdere NWO‐gebieden (vooral chemici, fysici, biologen, technologen) Alleen bedoeld voor Nederlandse universiteiten en KNAW‐ en NWO‐instituten, uitvoering in beginsel op universiteits‐/instituutslaboratorium IPR in overeenstemming met NWO en Wetsus reglementen (zie 3.2) Pagina 51 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Een speciale NWO/Wetsus commissie beoordeelt vooraanmeldingen voor projecten op verwachte wetenschappelijke impact en verwachte watertechnologische impact. Tevens bepaald de commissie of projectvoorstellen al dan niet passen binnen het Wetsus TTI programma, om aldus duplicering te voorkomen. Twee uitkomsten zijn mogelijk, waarbij de bij de vooraanmelding betrokken bedrijven kiezen voor één van beide opties : 1) Het project wordt onderdeel van een Wetsus thema (betrokken bedrijven en universiteiten zijn of worden aangesloten bij Wetsus, Wetsus zorgt voor private cofinanciering). 2) Het project wordt als NWO‐project buiten de Wetsus‐thema’s uitgevoerd en de hoogleraar draagt zelf zorg voor private cofinanciering De projecten worden vervolgens via reguliere NWO procedures op kwaliteit en impact getoetst. Aanvullend programma: NWO call (ca 16 promotieprojecten, mogelijk oplopend tot 48) In aanvulling op het TKI programma (en dus niet als onderdeel daarvan), organiseert NWO een 100% NWO programma op het gebied van watertechnologie, dat zich richt op de gezamenlijke roadmap. NWO zal zich nog nader beraden hoe dit programma afgestemd zal worden met het TKI. Dit programma is: 


Volledig wetenschapsgedreven, geen betrokkenheid bedrijfsleven Bedoeld voor wetenschappelijk funderend onderzoek op het gebied van watertechnologie Bedoeld voor Nederlandse universiteiten, uitvoering in beginsel buiten Leeuwarden Iedere twee jaar zullen NWO en de sector in overleg treden over de wederzijdse ambitie m.b.t. dit programma. Het budget voor 2013 is € 1 mio/jaar. Het behoort tot de mogelijkheden om per twee jaar het bedrag voor de NWO call met € 1 mio te verhogen, tot een maximaal budget van € 3 mio per jaar in 2017. Financiering Als financieel uitgangspunt voor de financiering van de NWO/Wetsus call en het Wetsus TTI programma geldt de € 4,5 mio per jaar bijdrage vanuit het bedrijfsleven (verwachting 2015), waarvan €3.6 mio per jaar reeds als running commitment contractueel is vastgelegd met de 90 deelnemende bedrijven (status 2011). Behalve door deze directe financiering van Wetenschappelijk onderzoek, zullen de bedrijven ook investeren in het overkoepelende TKI programma in de vorm van valorisatie van de onderzoeksresultaten (eigen vervolgonderzoek, opschaling, kennisborging, etc). De investeringen door de bedrijven op dit terrein worden ingeschat op € 20‐30 mio per jaar. Dit fundament wordt aangevuld met bijdragen vanuit NWO, het rijk (Rijksmiddelen uit Zuiderzeelijn en overig), en de regio (regionale cofinanciering). Voor het Ministerie van Infrastructuur en Milieu zit de rationale voor steun vooral op de bijdragen van de Wetsus‐progamma’s aan het oplossen van maatschappelijke vraagstukken op het gebied van milieu en waterbeschikbaarheid. De financiële kaders worden naar verwachting begin 2012 nader geconcretiseerd. Pagina 52 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Voor de periode 2013 t/m 2017 wordt voorlopig uitgegaan van de volgende jaarbudgetten vanuit de overheid voor Wetsus en de daaraan gerelateerde programma’s (in mio €): NWO Rijk RijksREP 1,5 ( + separaat 1,0 voor NWO call in 2013, oplopend tot 3,0 in 2017) 2,5 4,7 (2013‐2020) De NWO/Wetsus call en het Wetsus TTI programma worden dus gecofinancierd door het bedrijfsleven. Daarnaast zullen de kennisinstellingen via in‐kind bijdrages het programma ondersteunen. De instituutskosten van Wetsus worden separaat van de onderzoekskosten door de overheid gefinancierd. Een deel van de bovengenoemde RijksREP middelen (regionaal geoormerkte rijksmiddelen) zijn hiervoor bedoeld. De kosten hiermee samenhangend hebben betrekking op bijv.: 







Uitbreiden en onderhouden van het bedrijvennetwerk Coördinatie en afstemming tussen de bedrijven Afstemming met betrokken kennisinstellingen In stand houden van een fysieke kern van de watersector (ontmoetingspunt van internationaal talent) Internationalisering (afstemming en beïnvloeding van internationale onderzoeksagenda's) Faciliteiten (basisvoorzieningen multidisciplinair lab) Startersprogramma en facilitering van valorisatie Talentprogramma Aanvullend op de activiteiten van Wetsus zal Noord Nederland (met in de lead provincie Friesland en gemeente Leeuwarden) in de periode 2013‐2020 ca € 13 mio investeren in Watercampus Leeuwarden, waarin clustering van relevant onderzoek, infrastructuur, valorisatie en ondernemerschap wordt bewerkstelligd. Door dit bedrag te koppelen aan bijvoorbeeld Europese middelen wordt een verdubbeling van dit budget tot € 26 mio mogelijk geacht. Deze activiteiten zijn ondersteunend aan dit innovatiecontract, versterken de activiteiten van Wetsus en vergroten de internationale zichtbaarheid van de Nederlandse watersector. 10.2.2
TNO programma TNO kent binnen het Innovatiecontract voor de sector Watertechnologie de volgende instrumenten: Project met cofinanciering uit overheidsmiddelen van TNO Dit betreft bijvoorbeeld TNO‐projecten met inzet van Rijksbijdrage EL&I, in combinatie met bijdrage van een partner(s). De hoogte van de overheidsmiddelen is afhankelijk van de aard van het onderzoek, ofwel nieuwheid van de beoogd resultaat. In het geval van TNO‐projecten betekent dit de volgende bedrijfsbijdrage: Aard van het onderzoek Discovery Development Deployment Beoogd resultaat Proof of Principle Proof of Concept Prototypical Demonstrator Bijdrage 10% 25% 50% Pagina 53 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Het onderzoek moet nieuwe kennis opleveren die door TNO breed toepasbaar is (bij andere bedrijven en in andere toepassingen). De Technical Annex van een cofinancieringsproject specificeert de “in kind” bijdragen van de partner, dat wil zeggen bijdragen als apparatuur, testfaciliteiten, software, en technisch personeel nodig om het project succesvol uit te voeren. Projecten met matching uit programma’s zoals Europese kaderprogramma’s, etc. Hierbij gaat het om partners die complementaire kennis benutten voor co‐development in een projectconsortium, met inzet van eigen middelen die met subsidie van een derde partij wordt gematched. Partners besteden zelf het subsidiebudget, bijvoorbeeld naar rato van de eigen inleg. Dergelijke consortia omvatten samenwerking tussen bedrijven, kennisinstellingen, soms ook met maatschappelijke organisaties. Deelname in regionale, nationale en Europese onderzoeksprogramma’s vereist meestal een voorgeschreven model van een consortium agreement dat uitsluitsel geeft over het penvoerderschap, status deelnemers (als “bedrijf” of “onderzoeksinstelling”), IPR, besluitvorming en dergelijke. Hoewel deze geen invulling geven aan de roadmap, worden hieronder nog twee typen kennisoverdracht projecten besproken die TNO inzet als bijdrage om te komen tot verdere ondersteuning van het innovatief vermogen van het MKB: Branche‐innovatie projecten Dit zijn project op basis van een voorstel waarin een visiedocument van een collectief van bedrijven (bijvoorbeeld een branche vereniging) een grote rol speelt dat ingaat op de innovatieslag die nodig is om de concurrentiepositie van de sector te verbeteren. Bijvoorbeeld TNO kent dit type projecten die maximaal twee jaren duren en waarin de branche voor minimaal 10% cash aan de kosten bijdraagt. De collectiviteit draagt er zorg voor dat de TNO‐kennis kan worden overgedragen aan een groep bedrijven in de branche. Een deelnemend bedrijf heeft het recht de bij de uitvoering van het project verkregen kennis vrij te gebruiken. Dit recht is niet exclusief en niet overdraagbaar. Technologiecluster project Kenmerk van de kennisoverdracht in technologiecluster project is de technologie push van state‐of‐
the‐art kennis naar een groep MKB bedrijven. Push omdat de bedrijven veelal niet bekend zijn met de nieuwste ontwikkelingen waardoor innovaties stagneren en de concurrentiekracht afneemt. Het gaat hier om een selecte groep MKB‐bedrijven die een innovatieambitie op een specifiek onderwerp hebben. Bijvoorbeeld TNO kent dit type projecten met een looptijd van 6‐9 maanden waarbij de afzonderlijke MKB‐deelnemers voor minimaal 10% in cash aan de kosten bijdragen. Een deelnemer heeft een nader omschreven niet‐exclusief en niet‐overdraagbaar recht om bij de uitvoering van het project verkregen kennis vrij te gebruiken. Pagina 54 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
10.2.3
Andere programma’s met rijksfinanciering Topsector innoWATOR 2.0 Het MKB is een belangrijk onderdeel van de Nederlandse watertechnologiesector. Deze groep staat garant voor een groot deel van de innovatiekracht van de sector. Traditioneel heeft deze groep echter moeite om hun innovaties uiteindelijk ook succesvol op de markt te krijgen. De afgelopen jaren heeft de innoWATOR‐regeling succesvol aangetoond dat dit knelpunt te tackelen is. De kracht van deze regeling is dat aan ondersteuning de eis wordt verbonden om vanaf het begin samen te werken met een potentiële eindgebruiker. Hierdoor zijn innovaties efficiënter en sneller op de markt terechtgekomen. De innoWATOR‐regeling heeft haar waarde dus bewezen. Ook kan abrupte discontinuïteit van de regeling ertoe leiden dat de positieve ontwikkeling van het versterken van het MKB door innovaties stokt. Daarom stellen we voor om via een overgangsregeling de transitie naar het nieuwe instrumentarium van het Topsectoren beleid zo goed mogelijk laten verlopen. In een dergelijke regeling moet deelname van het MKB (naast dat van een potentiële eindgebruiker) verplicht worden gesteld. Een overweging is het instrument alleen in te zetten voor MKB initiatieven. Om de inzet realistisch te maken binnen de huidige beleidsagenda wordt voorgesteld uit te gaan van een verlaagd budget van € 2‐3 mln per jaar. InnovatiePrestatieContract Om samenwerking en innovatie in het MKB te versterken, stelt het ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie budget beschikbaar door middel van de zogenaamde Innovatieprestatiecontracten (IPC) regeling. Dit is een subsidie voor samenwerkende bedrijven (10 – 20) in het Midden‐ en Kleinbedrijf in dezelfde regio, keten of branche die een meerjarig innovatiecontract uitvoeren. Hierbij kan het gaan om collectieve en ‘eigen’ innovaties, en om verkenning van (internationale) samenwerking. Concrete projecten die van deze regeling gebruik zouden kunnen maken zijn:  Crosssectorale samenwerking vanuit de watersector met andere sectoren zoals de land‐ en tuinbouwsector, de voedingsmiddelenindustrie en de energieproducerende industrie.  Water in kas 2020: het ontwikkelen en implementeren van watertechnologische oplossingen in de glastuinbouw, bijvoorbeeld voor gewasbescherming en hergebruik.  Collectief onderzoek met een Europees partnerland, zoals Spanje, op het gebied van land‐ en tuinbouw of ontzoutingstechnologie. Pagina 55 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
11 Governance 11.1 Samenhang en afstemming Het Kernteam Watertechnologie (KW) voert de regie over dit innovatiecontract, in lijn met de governance structuur voor de Topsector Water. In hoofdstuk 10 is aangegeven welke programma’s in dit innovatiecontract met elkaar verbonden worden. De programma’s van KWR, STOWA en Stichting RIONED komen tot stand als resultaat van vraagsturing vanuit met name de publieke sector, terwijl de programma’s van TNO en Wetsus door overwegend commerciële partijen worden gedefinieerd (maar wel een bijdrage leveren aan de maatschappelijke vraagstukken op het gebied van water, milieu, energie en ontwikkelingssamenwerking). Het NWO programma wordt wetenschapsgedreven ingericht. Dit wordt geïllustreerd in onderstaande figuur. Figuur 8. De samenhang van de programma’s in dit innovatiecontract met een wetenschappelijke, commerciële en maatschappelijke vraagsturing. Pagina 56 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Om de samenhang en afstemming tussen de vraagsturingssystemen uit de sector te borgen in de governance, zullen de leden van het KW representanten zijn van de commerciële vraagsturing (TNO, Wetsus en hun achterban) en de maatschappelijke vraagsturing (RIONED, KWR, STOWA en hun achterban). Verder heeft stichting Wetsus een Raad van Toezicht met vertegenwoordigers vanuit de betrokken universiteiten/kennisinstellingen en vanuit het betrokken bedrijfsleven, waarbij statutair is vastgelegd dat de leden afkomstig moeten zijn uit beide vraagsturingssystemen. Het KW zal een programmaraad instellen waarin, naast NWO, de coördinerende organisaties (TNO, Wetsus, RIONED, KWR, en STOWA) uit de beide vraagsturingssystemen zitting hebben. Een wetenschapper met gezag en overzicht over de programma’s in dit TKI zal als onafhankelijke voorzitter van de programmaraad fungeren. De programmaraad heeft als taak om met betrekking tot de in dit innovatiecontract beschreven programma‐onderdelen synergie te creëren door: 








Bevorderen van vraagsturing vanuit de sector watertechnologie bewaken en stimuleren van samenhang tussen de deelprogramma’s, en in alle ontwikkelstadia, van fundamenteel tot valorisatie bewaking en jaarlijkse evaluatie van de ambities uit dit innovatiecontract continue streven naar maximale samenwerking tussen programma’s en organisaties bewaking van balans tussen vraaggestuurd en wetenschapsgedreven onderzoek voorkoming van dubbelingen in programma’s uitwisseling van best practices afstemming met innovatieprogramma’s maritiem en delta afstemming met andere topsectoren Voor het oplossen van verschillen van inzicht tussen de partners in de verschillende programma’s zullen de bestaande beroepsprocedures van de relevante organisaties van toepassing zijn. Voor alle disputen die samenhangen met de samenwerking onder dit innovatiecontract en het overkoepelende TKI programma, dient het KW als dispute resolution board. 11.2 Intellectueel Eigendom Borging van eigendomsrechten Een sterk beleid voor intellectuele eigendomsrechten (Intellectual Property Rights ,IPR), met als basis een evenwicht tussen de specifieke belangen van de betrokken bedrijven en kennisinstellingen, is als onderdeel van dit innovatiecontract van strategisch belang. Meer dan 100 bedrijven werken onder dit innovatiecontract samen. De investeringen in onderzoek in deze sector verdienen zich vooral terug door export van unieke kennis en proprietary equipment (met intellectueel eigendom beschermde producten). Daarom zijn heldere afspraken nodig over verdeling, bescherming, eigendom en vermarkting van kennis, als basis voor het onderlinge vertrouwen tussen deze bedrijven en om mogelijk te maken dat de kennis effectief in de markt wordt toegepast. Daarnaast moet voor betrokken universiteiten en kennisinstellingen het gebruik van de ontwikkelde kennis voor onderzoek en onderwijs geborgd zijn, evenals een redelijk aandeel van de opbrengst uit de vermarkting van de kennis. Pagina 57 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Reglementen In dit innovatiecontract worden de onderzoeksprogramma’s op het gebied van watertechnologie van KWR, STOWA, Rioned, TNO, NWO, universiteiten en Wetsus aan elkaar verbonden. Voor al deze programma’s bestaan regelingen voor IPR; deze regelingen zullen van toepassing zijn voor de in dit innovatiecontract beschreven programmaonderdelen die door de verschillende organisaties worden uitgevoerd. Dit betekent dat voor projecten die direct vallen in de programma’s van een van de coördinerende organisaties, de IPR reglementen van die betreffende organisatie van toepassing zijn. De verschillende IPR reglementen hebben de volgende uitgangspunten gemeen: 


Er is evenwicht tussen de specifieke belangen van de betrokken bedrijven en kennisinstellingen. Ze zijn in overeenstemming met de voorwaarden van de eventueel betrokken overheden en in lijn met de staatsteunregelingen van de EU. Ze zijn in lijn met de VSNU code. Voor het NWO/Wetsus programma geldt dat begin 2012 IPR afspraken worden gemaakt, welke zullen voldoen aan zowel de IPR uitgangspunten van NWO als het IPR reglement dat Wetsus met de bij haar aangesloten meer dan 100 organisaties is overeengekomen. Een eerste analyse leert dat de uitgangspunten van beide organisaties grotendeels met elkaar overeenkomen en dat een gezamenlijke regeling dus haalbaar is. De voor dit innovatiecontract van toepassing zijnde IPR reglementen bevatten praktische afspraken over bijvoorbeeld: 







Rechten en eigendom van resultaten Patenteringsbeleid Geheimhouding en publicatie Gebruik en commerciële exploitatie van kennis Verwerving, waardering en licentiering van patenten Achtergrondkennis Toegangs‐ en vertrekregels voor betrokken partijen Oplossen van disputen 11.3 Ondersteuning valorisatie door overheid De overheid kan de valorisatie van kennis en innovaties op verschillende manieren ondersteunen: 1. Via het buitenlandse netwerk, zoals ambassades, kunnen kansen worden gespot en kan de technologie ter plaatse onder de aandacht worden gebracht. Ook kunnen de ambassades ondersteuning bieden waar het de locale regelgeving betreft. Deze kennis essentieel voor een goede propositie en projectuitvoering. 2. De Nederlandse waterautoriteiten zouden door de centrale overheid kunnen worden gestimuleerd om bij voorkeur innovatieve Nederlandse technologieën, met aantoonbaar gunstige maatschappelijke baten/kosten, toe te passen. 3. De publieke inkopers zouden door de centrale overheid kunnen worden ondersteund bij de interpretatie van de Europese en nationale regelgeving. Op dit moment zijn veel publieke inkopers zeer terughoudend om bestaande regels voldoende ruim te interpreteren, uit vrees dat Pagina 58 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
zij hierop vanuit de centrale overheid of Brussel worden aangesproken. Zij zijn daardoor niet in staat op voorhand te kiezen voor toepassing van een innovatie van eigen bodem. 4. Humanitaire en ontwikkelingshulp op het gebied van water en sanitatie zou met passende Nederlandse waterinnovaties verbonden kunnen worden. Snellere implementatie van projecten in het buitenland levert niet alleen snel meer referenties op, maar ook terugkoppelingen uit de praktijk over de werking van de technologie onder buitenlandse condities. Pagina 59 van 60
Innovatiecontract Watertechnologie
Bronnenlijst 
‘Water verdient het’, Advies Topsector Water, 2011 
‘Water 2020, Wereldleiders in Water’ De toekomstvisie van de Nederlandse watersector, NWP 2011 
‘Visie Innovatieprogramma Watertechnologie 2.0’, Stuurgroep Watertechnologie 2010 
Business Plan Wetsus 2013 – 2017 (provisional version), Wetsus 2011 
‘Kennis om de goede dingen goed te doen’, Kennisagenda Waterketen en Stedelijk Waterbeheer, KWR/Stichting RIONED/STOWA, 2011 
‘Global Water Market 2011’ Global Water Intelligence (GWI), 2010 
Strategic research agenda Water Supply and Sanitation Technology Platform, 2010. Pagina 60 van 60