Innovatieve membraantechnologie op maat van de industriële klant. Daar wil het Europese INNOMEM-project mee voor zorgen. Een dertigtal bedrijven, universiteiten en onderzoeksinstellingen werkt erin samen rond de verbetering en opschaling van concrete membraantechnologieën, toegespitst op specifieke noden van de industrie. Voor een van deze ‘showcases’, namelijk geoptimaliseerde membranen voor afvalwaterzuivering, is VITO verantwoordelijk samen met het Deense bedrijf Liqtech.
VITO kan bogen op een rijke expertise in membraantechnologie. Een van haar sterktes is het optimaliseren van membraanoppervlakken door hieraan allerhande functionele moleculegroepen te koppelen. Dit gebeurt tot op nanoniveau, binnen in de poriën van de membranen. Deze zogeheten nano-enabled membranen hebben veel betere eigenschappen dan onbehandelde membranen. In zuiveringsprocessen van afvalwater krijgen ze bijvoorbeeld minder snel te maken met aanslag van vuildeeltjes. Daarnaast zorgen ze voor een stabielere doorstroming en bovendien gaan de membranen nog eens langer mee, waardoor ze minder snel moeten worden vervangen.
Gezocht: de geknipte membraantechnologie
Op haar site in Mol beschikt VITO over een eigen pilootinstallatie om keramische membranen op deze manier te behandelen, of te ‘graften’. Die installatie werd recent opgeschaald, dit om de kloof tussen R&D en industriële toepassing te verkleinen. De opschaling gebeurde in het kader van het Europese INNOMEM-project, waarin een dertigtal bedrijven en kennisinstellingen (waaronder VITO dus) samenwerken aan de verbetering en opschaling van verschillende ontwikkelings- en productielijnen van membraantechnologieën. ‘We bouwen een heuse innovatie- en testomgeving uit voor membraantechnologie op Europese schaal’, zegt Anita Buekenhoudt van VITO. ‘Die behelst heel uiteenlopende materialen voor membranen (van polymeer over keramisch tot metaal), diverse oppervlaktebehandelingen, verschillende geometrieën en natuurlijk een breed scala aan toepassingen. Het uiteindelijke doel is dat bedrijven die nood hebben aan een membraanoplossing straks ook vinden waarnaar ze juist op zoek zijn: de geknipte technologie die bovendien ook duurzaam is en kostenefficiënt.’
In de eerste helft van INNOMEM, dat startte in mei 2020, stond vooral de opschaling van de veertien pilootinstallaties centraal waarop het project focust – daaronder bevindt zich dus ook de membraaninstallatie van VITO. Eind 2022 belandde het project dan in een nieuwe fase, waarin verder wordt ingezoomd op toepassingen. Via een recente open call werden Europese bedrijven aangemoedigd om met concrete probleemstellingen te komen waarvoor innovatieve membraantechnologie soelaas kan bieden. Dit leidde tot een selectie van zeven zogeheten ‘democases’ waarin telkens een specifieke casus centraal zal staan en waarvoor momenteel kleinere samenwerkingen met bepaalde projectpartners opgezet worden. Om bedrijven warm te maken voor de mogelijkheden, werden binnen INNOMEM een 10-tal ‘showcases’ uitgewerkt. Bij één van deze showcases werkten de membraanexperts van VITO samen met een andere projectpartner, Liqtech, een toonaangevend Deens bedrijf dat duurzame filtratieoplossingen aanbiedt voor vloeistoffen en gassen op basis van membraan-technologie. In hun showcase rond behandelde keramische membranen voor afvalwaterzuivering komen dus de sterktes van Liqtech en VITO samen. Het is trouwens niet hun eerste samenwerking. ‘We hebben al eerder projecten uitgevoerd samen met VITO’, zegt Victor Manuel Candelario Leal van Liqtech. ‘Bijvoorbeeld rond de optimalisatie van oliehoudend afvalwater in Nederland. Het voordeel van die eerdere samenwerking is dat we goed weten wat elkaars sterktes zijn.’
Waterzuivering op schepen, in centrales of bij metaalverwerkers
In hun showcase willen Liqtech en VITO de betere performantie van de behandelde keramische membranen voor de zuivering van afvalwater demonstreren. ‘We bekijken bijvoorbeeld hoe we de doorstroming kunnen verhogen, in dit geval dus de waterflux’, vervolgt Candelario. ‘Of we onderzoeken het effect van nog kleinere poriën op de werking van membranen, of van aangepaste mechanische eigenschappen op hun levensduur.’ Hoe langer membranen meegaan in industriële processen, hoe beter, want om ze te vervangen moeten de processen vaak worden stilgelegd, wat natuurlijk best niet te vaak gebeurt. Het is geen verrassing dat meer performante membranen de gebruiker ook kosten besparen – de reden waarom binnen INNOMEM ook rekening wordt gehouden met het financiële luik.
De vraag om een verbeterde afvalwaterzuivering wordt veelvuldig gesteld door verschillende bedrijven. Zo was ze afkomstig van een bedrijf dat onder meer systemen ontwikkeld om afvalwater aan boord van schepen te zuiveren, zodat het veilig in zeeën en rivieren kan worden geloosd. Zogeheten scrubbers (‘wassers’) worden ook door elektriciteitscentrales gebruikt om hun koelwater te kunnen lozen of te kunnen hergebruiken. Gelijkaardige afvalwaters ontstaan ook bij bedrijven die machinaal metaal versnijden. Candelario: ‘In dit geval focussen we onder meer op de scheiding van olie-en-wateremulsies, waarbij de olie afkomstig is van smeerproducten. Bij de scheiding van zulke emulsies worden de membranen snel vuil, waardoor hun scheidend vermogen daalt. Ze telkens moeten schoonmaken is geen aantrekkelijke optie.’
Een betere optie is om de membranen meer inert te maken, zodat vuildeeltjes zoals olie er minder aan blijven plakken. Dat kregen Liqtech en VITO voor elkaar door keramische membranen van LiqTech gemaakt met een actieve laag gebaseerd op zirkoniumoxide, bij VITO te ’graften’. De innovatieve behandeling (recent getransfereerd naar spin-off A-membranes) werd losgelaten op een tiental membranen in de VITO-pilootinstallatie. Tests met de membranen toonden alvast aan dat ze niet alleen vuilbestendiger zijn, maar ook een hogere waterflux doorlaten. Buekenhoudt: ‘Dit betekent dat de membranen effectiever zullen kunnen worden gebruikt, waardoor er minder van nodig zullen zijn. Ook dit reduceert de kosten.’
Liqtech is behalve in deze showcase nog betrokken bij een andere. En terwijl de projectpartners van INNOMEM – de kruim van wie in Europa met innovatieve membraantechnologie bezig is – voorlopig nog zoet zijn met de nieuwe democases (bij 2 van de 7 is VITO betrokken), wordt nu, in het voorjaar van 2023, alweer een volgende open call gelanceerd, voor nieuwe probleemstellingen rond concrete membraantoepassingen bij bedrijven.
Als INNOMEM in 2024 eindigt en de Europese subsidie wegvalt, zal een duurzaam samenwerkingsverband dezelfde dienstverlening aanbieden aan de industrie. ‘De bedoeling van dit project is dat we dan over een zelfstandige, levensvatbare organisatie beschikken in Europa zodat bedrijven via één toegangspunt makkelijk de juiste membraantechnologie kunnen vinden. Alsook de juiste expertise om hun concrete vragen te helpen beantwoorden, of nog de juiste installaties om hun eigen membraan- ontwikkelingen op te schalen’, aldus Buekenhoudt.
