PROF. IR JAAP VAN DER GRAAF, SPECIALIST IN AFVALWATERBEHANDELING ‘Kleinschaligheid is niet duurzamer’ (De Ingenieur, nr. 17/18, 2013)

 

 

 

 

Jaap van der Graaf. (Foto: Witteveen+Bos)
Jaap van der Graaf. (Foto: Witteveen+Bos)
De ingewanden van Parijs - Photo: comperes.org via http://paris-fvdv.blogspot.nl/
De ingewanden van Parijs – Photo: comperes.org via http://paris-fvdv.blogspot.nl/

42_45_ING17_18_Interview_JaapVanderGraaf (klik hier voor de PDF van het artikel)

 

 

Het Interview

 

 

tekst Erwin van den brink

foto’s witteveen+bos

 

 

PROF. IR JAAP VAN DER GRAAF, SPECIALIST IN AFVALWATERBEHANDELING

 

‘Kleinschaligheid is niet duurzamer’

 

‘Ons grootschalige rioolstelsel met zijn rwzi’s (rioolwaterzuiveringsinstallaties) dat we in feite doorspoelen met schoon regen- en drinkwater, is nog steeds het meest efficiënte systeem’, stelt professor (em.) ir. Jaap van der Graaf. Kleinschalige systemen lijken misschien wel duurzamer maar ze zijn dat niet.

 

Een ingenieur moet de verleiding van al te modieus duurzaamheidsdenken weerstaan en zich blijven concentreren op de feiten, vindt hij. Daarmee is de zaak van de verduurzaming namelijk het beste gediend. Van der Graaf was twintig jaar lang hoogleraar Behandeling van Afvalwater aan de TU-Delft en werkte zijn hele carrière voor ingenieursbureau Witteveen+Bos.

De vraag hoe duurzaam of on-duurzaam de stedelijke waterkringloop is, stond in 1993-1994 centraal in een studie binnen het interdepartementale onderzoeksprogramma Duurzame Technologische Ontwikkeling (DTO). ‘De conclusie was toen dat het energieverbruik minimaal is, de systemen en installaties worden vervaardigd uit eenvoudige grondstoffen zoals beton en staal, dat ze zeer betrouwbaar zijn en een lange levensduur hebben.’

Van der Graaf rekende die bevindingen uit de jaren negentig recentelijk nog eens door voor de huidige stand der techniek en komt tot de conclusie dat ze nog niets aan geldigheid hebben ingeboet. ‘Kleinschalige oplossingen, hoe sympathiek ze ook ogen, scoren minder vanwege hogere onderhoudskosten en duurdere procesvoering. CO2-reductie, het gescheiden opvangen en afvoeren van hemelwater, decentrale, kleinschalige zuivering, beperking van het waterverbruik bieden alleen schijnbare duurzaamheid. De on-duurzaamheid zit namelijk vooral in de restvervuiling die overblijft wanneer de rwzi het afvalwater heeft gereinigd, en daarnaast in de overstort vanuit het riool als dat bij hevige regen het water niet kan opnemen.’ Hiervoor worden in steeds meer gemeenten grote kelders gebouwd waarin het regenwater van stortbuien tijdelijk opgeslagen kan worden.

De waterkringloop wordt steeds meer gesloten wat betekent dat het afvalwater na zuivering zonder problemen op het oppervlaktewater kan worden geloosd en dat in de toekomst waarschijnlijk ook direct uit gereinigd afvalwater drinkwater kan worden bereid.

‘Dit gebeurt al in Singapore omdat de watervoorraad daar eindig is terwijl we in Nederland natuurlijk overvloedige regenval en constante rivieraanvoer kennen.’ In Singapore is de duurzaamheidsstrategie van DTO volgens Vander Graaf integraal toegepast: ‘Dertig jaar geleden was de situatie daar niet rooskleurig. Het drinkwater werd aangevoerd uit Maleisië, de rivieren waren sterk vervuild, bij regenval liepen grote delen van de stad onder water. De nachtschade, de behoefte die mensen ’s nachts doen, werd in tonnetjes afgevoerd. Het was milieuhygiënisch en gezondheidstechnisch een chaos. Nu wordt water nog slechts deels geïmporteerd en grotendeels wordt drinkwater bereid uit lokaal ingezameld water, afvalwater en zeewater.’ In Singapore wordt regenwater wèl via een apart systeem ingezameld. Dat is een kwestie van schaarste.

‘Als we ons blijven blindstaren op niet-relevante bijkomstigheden – zoals CO2-emissie in de waterkringloop reduceren – dan raken we voor de echt noodzakelijke technieken afhankelijk van landen zoals Singapore en dat lijkt me economisch een weinig aantrekkelijk perspectief. ’

Hoewel het huidige rioolstelsel en de rwzi’s nog lange tijd zullen meegaan, is er de afgelopen decennia natuurlijk veel veranderd. De grootste technologische ontwikkeling is de membraanfiltratie waardoor in sommige situaties al vanuit rioolwater in een enkele stap drinkwater kan worden bereid. Membranen zijn gemaakt van kunststof met hele fijne poriën waar watermoleculen doorheen kunnen maar moleculen van grotere (organische) verbindingen zoals polysachariden en eiwitten niet. Er zijn ook membranen die ionen tegenhouden. ‘Daardoor is het nu mogelijk om zeewater op grote schaal om te zetten in drinkwater tegen redelijke kosten – een euro per kubieke meter – en tegen een beperkt energieverbruik.’

Toen Van der Graaf veertig jaar geleden afstudeerde, stond afvalwaterreiniging in Nederland nog in de kinderschoenen. Een gemeente zoals Rotterdam loosde zijn riool rechtstreeks op de rivier. Den Haag had een persleiding naar zee, de ’smeerpijp’. De grote boosdoeners waren organische stoffen, fosfaten en nitraten in uitwerpselen maar in de loop van de jaren zestig ook het fosfaat in wasmiddelen. Deze nutriënten leidden tot overbemesting, en dientengevolge zuurstofgebrek en verstikkende algengroei die al het leven deed verdwijnen uit sloten en vaarten. Bekend zijn de beelden van massale vissterfte.

Eigenlijk leek de jonge chemisch technoloog Van der Graaf voorbestemd voor een baan in de chemische industrie, ‘directeur van Shell ofzo’, lacht hij nu. Hij studeerde in 1971 cum laude af aan de TU Eindhoven. ‘Maar niemand van mijn lichting vond een baan, heel merkwaardig.’ Er bleek opeens een economische recessie te heersen na bijna een kwart eeuw van ongekende economische groei. Nederland moest na de Tweede Wereldoorlog opnieuw worden opgebouwd en daarom werden de lonen kunstmatig laag gehouden. Zeker nadat de regering in 1964 de loonontwikkeling de vrije hand liet, explodeerden de salarissen met zo’n zestien procent. In 1971 kwam opeens een einde aan deze onstuimige groei.

Daar kwam in 1973 de eerste oliecrisis overheen. Omdat Nederland Israël steunde in de Yom Kippoeroorlog, kondigden de (Arabische) olieproducerende landen een boycot tegen Nederland (en de Verenigde Staten) af. Benzine ging (tijdelijk) op de bon. Van minister-president Joop den Uyl (PvdA) moesten Nederlanders de gordijnen ’s avonds dichttrekken om zo op de stookkosten te besparen. Van der Graaf: ‘Bedrijven stopten abrupt met personeel aannemen. Bij veel bedrijven zat er jaren nadien nog een gat in de personeelsopbouw. Er ontbrak gewoon een cohort.’

Maar er was ook een lichtpuntje. Nederlanders hadden oog gekregen voor de schaduwzijden van al die nieuwe welvaart. Dankzij die welvaart hadden ze meer vrije tijd, kochten fietsen, brommers en auto’s en trokken er op uit om er achter te komen dat veel natuur teloor ging door bergen afval en lozingen. In 1973 verscheen ook het geruchtmakende rapport van de Club van Rome, ‘Grenzen aan de groei’ dat waarschuwde voor het uitputten van natuurlijke hulpbronnen, zoals energie en…drinkwater.

Onder maatschappelijke druk werden de eerste milieuwetten ingevoerd waaronder de Wet Verontreiniging Oppervlaktewater (WVO). Van der Graaf: ‘Dat is een hele slimme wet omdat die voor het eerst een nieuw principe in de praktijk bracht, namelijk dat de vervuiler betaalt.’ De afvalproblematiek was niet langer iets dat we gratis bij de overheid konden parkeren; de overheid ging op zoek naar de bron, de vervuiler, en presenteerde die de rekening. Van der Graaf: ‘De opbrengsten van milieuheffingen vloeiden niet in de algemene middelen maar kwamen in een apart potje waaruit milieumaatregelen zoals rwzi’s konden worden bekostigd.’

’Men was in het buitenland duidelijk verder. Eigenlijk moest het vak afvalwaterbehandeling in Nederland nog helemaal worden ontwikkeld. Er was daar dus opeens heel veel werk aan de winkel voor ingenieurs.’ De jonge ingenieur Van der Graaf stapte dus in wat je de tweede sanitatierevolutie in Nederland zou kunnen noemen. De eerste sanitatierevolutie had plaats tussen grofweg 1850 en 1970. Door aanleg van een modern rioolstelsel in de steden en ontwikkeling van drinkwaterbedrijven die schoon water uit de duinen of uit diepe zandlagen betrokken, ging de volksgezondheid enorm vooruit. Voor die tijd dronken stadsbewoners veelal water uit putten die door de toenemende uitspoeling van fecaliën in het grondwater verontreinigd raakten. Uitbraken van cholera kwamen daardoor regelmatig voor tot het begin van de twintigste eeuw.

Het lozen vanuit het riool op open water ver buiten de stad had de stedelijke bevolking nadien gaandeweg gevrijwaard van ziekten maar naarmate de mensen meer vrije tijd en transportmiddelen tot hun beschikking kregen, gingen ze vaker buiten de stad bij open water recreëren en doemde het gevaar van ziekten weer op. Alleen in de grote steden zoals Amsterdam, Utrecht en Enschede had men voor de Tweede Wereldoorlog al rwzi’s gebouwd.

Maar afvalwaterzuivering kreeg pas in de jaren zeventig echt de wind in de zeilen. Van der Graaf: ‘Het was een fantastische tijd. De eerste opdracht waaraan ik meewerkte betrof de bouw van een rwzi in Nieuwveer bij Breda die gebruik maakte van het Amerikaanse Zimpro-proces waarbij het slib uiteindelijk wordt gekookt en vergaand ontwaterd. Toevallig is die installatie vorig jaar ontmanteld, na 41 jaar!’

Witteveen + Bos is op dit moment vooral gespecialiseerd in het adviseren over installaties die water volledig demineraliseren zodat het kan worden gebruikt voor het maken van stoom die bijvoorbeeld nodig is om olie te winnen met behulp van stoominjectie in oliehoudende bodemlagen. Op die plekken is water hoe dan ook al heel schaars waardoor het steeds opnieuw moet worden gebruikt en dus gereinigd dient te worden. Mineralen, die thuishoren in drinkwater, zijn taboe omdat ze bij het maken van stoom de installatie kapot maken.

De kennis en ervaring die Witteveen + Bos heeft over het bereiden van dit ‘ultrapuurwater’ (chemisch gezien zuiver H20) komt steeds meer van pas in de drinkwaterwereld omdat nu men het opruimen van bacteriële verontreiniging onder de knie heeft, chemische verontreiniging steeds meer een vraagstuk wordt dat om oplossingen vraagt. De moderne mens slikt steeds meer medicijnen, ‘die voor 99 procent via urine het lichaam verlaten.’

De eerste generaties anticonceptiepil dreigden mannetjesvissen van geslacht te veranderde doordat vrouwen die de pil slikten de hormonale stoffen in de pil uitplassen. Hoge concentraties hormonale stoffen die uiteindelijk in het drinkwater terechtkomen, bewerkstelligen op den duur verandering in geslachtskenmerken. Tegenwoordig is de hormoonspiegel in de pil daarom heel laag maar doordat de bevolking vergrijst worden steeds meer andere medicijnen geslikt, tegen allerlei ouderdomskwalen. Nazuivering met membranen biedt hier soelaas.

Het terugwinnen van medicijnen acht Van der Graaf echter weinig zinvol omdat de concentraties daarvoor te laag zijn en de verschillende oorspronkelijke stoffen niet goed afzonderlijk van elkaar uit het water te halen zijn. ‘Terugwinning van specifieke stoffen uit afvalwater kun je het beste doen waar die in hele hoge concentraties voorkomen. Denk aan bijvoorbeeld een patatfabriek of een papierfabriek.’

Ingenieurs die zuiveringsprocessen ontwerpen weten dat je bacteriën kunt ‘oefenen’ in het uitvoeren van specifieke taken zoals stikstof en fosfaat verwijderen. ‘Je kunt bacteriën ‘leren’ iets anders te doen omdat zij zich instellen op veranderende condities.’ De moderne biotechnologie, waarbij we direct aan de erfelijke eigenschappen sleutelen van bacteriën of zelfs een geheel nieuwe bacterie ontwerpen, zal volgens Van der Graaf geen hoge vlucht nemen in de afvalwaterzuivering. ‘Wel in de farmaceutische industrie. Genetisch gemodificeerde bacteriën genereren in de farmacie veel meer toegevoegde waarde dan in de afvalwaterzuivering. ’

‘In feite’, besluit hij, ‘is het werk grotendeels wel geklaard. We kunnen de waterkringloop sluiten. We kunnen nog doorwerken aan betere membranen maar een grote technologische doorbraak die de sector op zijn kop zet voorzie ik niet.’

 

Jaap van der Graaf-prijs

Op 10 januari 2014 wordt voor de vijfde keer de Jaap van der Graaf-prijs uitgereikt. De prijs wordt toegekend aan een student of onderzoeker, die in 2013 het beste Engelstalige artikel over de behandeling van afvalwater heeft geschreven en tijdens het onderzoek verbonden was aan een universiteit, onderzoeksinstituut, waterschap of adviesbureau in Nederland. De onderscheiding bestaat uit een geldbedrag van 5.000 euro en een glasobject en wordt jaarlijks toegekend.

Voor de voorwaarden voor deelname of het indienen van artikelen kan contact worden opgenomen met de jurysecretaris dr.ir. M.K. de Kreuk (TU Delft, m.k.dekreuk@tudelft.nl). De uiterste inzenddatum is 18 november 2013.

 

 

KENGEGEVENS

NAAM

Jaap van der Graaf

LEEFTIJD

65

TITEL

Professor ir.

OPLEIDING

Chemische Technologie, TU-Eindhoven 1971 (cum laude)

FUNCTIES

Directeur Witteveen+Bos (1988-2003

Adviseur Witteveen+Bos (2003-heden)

Hoogleraar Afvalwater TU-Delft (1989-2008)

 

(BEELDMATERIAAL)

 

(naam staande openingsfoto)

 

(naam portretfoto)

 

 

(QUOTES)

 

‘Kleinschalige oplossingen, hoe sympathiek ze ook ogen, scoren minder vanwege hogere onderhoudskosten en duurdere procesvoering.’

 

‘Blindstaren op bijkomstigheden – zoals CO2-reductie – maakt ons voor de echt noodzakelijke technieken afhankelijk van andere landen.’

 

‘Stoffen terugwinnen moet je doen waar die in hele hoge concentraties voorkomen, bijvoorbeeld in een patatfabriek of een papierfabriek.’

Ondernemen met natuurkunde: New Venture, feature (Robert Visscher) 2013, nr. 9-10

Nederland, Nijmegen, 10-02-11 Afric Meijer. © Foto Merlin Daleman
Nederland, Nijmegen, 10-02-11
Afric Meijer.
© Foto Merlin Daleman

50_51_ING09_10_New Venture

 

Ondernemen met natuurkunde

 

Dankzij Terahertzstraling nagaan of een appel beurs is en er wel genoeg bier in een flesje zit. TeraOptronics ontwikkelt hiervoor een innovatieve camera en was daarmee een van de winnaars van New Venture.

 

Een opmerking van een leverancier zorgde voor de start van het innovatieve bedrijf TeraOptronics van dr. Afric Meijer. Voor zijn promotie-onderzoek aan de Radboud Universiteit had hij namelijk een camera nodig die infrarood, zichtbaar licht, en ultraviolet kon detecteren. ‘Een leverancier zei tegen mij: Was er ook maar een draagbare terahertz camera om die straling te meten. Dat zou een gat in de markt zijn.’

Meijer promoveerde in de natuurkunde in 2008, deed daarna nog twee jaar lang een postdoc, maar al die tijd spookte wat de leverancier had gezegd door zijn hoofd. ‘Des te meer ik leerde over terahertzstraling, hoe meer overtuigd ik raakte dat het kon. In de avonduren begon ik daardoor tijdens mijn postdoc al te werken aan een businessplan. Het sprak me enorm aan om nieuwe dingen te leren over ondernemen, commercieel te denken en ook nog technisch onderzoek te blijven doen.’

Twee jaar geleden zette Meijer TeraOptronics op, een bedrijf dat draagbare Terahertzcamera’s ontwikkelt. ‘Terahertzstraling zorgt ervoor dat we door dingen heen kijken. Het heeft dus Röntgeneigenschappen, maar maakt geen biologisch weefsel kapot en is dus ook niet schadelijk voor de gezondheid.’

Het werkt als volgt: Een bron zendt terahertzstraling uit, die vervolgens door een materiaal heen gaat. ‘Aan de andere kant bevindt zich de camera die wij ontwikkelen. Die leest de inhoud van het voorwerp af, doordat bepaalde stralen reflecteren of minder sterk doorkomen. En daardoor wordt een afbeelding van de binnenkant van een materiaal gemaakt.’

Dat is bijvoorbeeld handig bij het controleren van groente en fruit. ‘Al in een vroeg stadium detecteert terahertzstraling een beurse plek in een appel.’ Of neem doosjes met medicijnen. De terahertzcamera gaat na hoeveel pillen er in een doosje zitten. In de toekomst ziet hij waarschijnlijk ook de chemische samenstelling ervan, zodat niet per ongeluk de verkeerde medicijnen in een doosje belanden.’ Terahertzstraling dringt alleen niet door water – en dus ook niet door mensen heen, omdat wij immers voor een groot deel uit water bestaan.

TeraOptronics won in 2011 een van de drie prijzen in de New Venture competitie. Die is opgezet om beginnende bedrijfjes met een briljante, technische innovatie te helpen een bedrijf op te zetten.

‘Ik heb veel geleerd tijdens de New Venturecompetitie. We kregen een coach met veel ervaring in het bedrijfsleven. Jury’s hielden voortdurend onze plannen kritisch tegen het licht. Daardoor gingen we veel beter nadenken over hoe snel we de camera op de markt moeten brengen. Als de concurrentie ons te snel af is, zijn we te laat. Daar hadden we eerder te weinig bij stil gestaan. Daarnaast leerde New Venture ons om beter na te denken over onze leveranciers. Welke onderdelen halen we waar vandaan en kan dat goedkoper? Van wie zijn we afhankelijk voor de productie van de camera?’

Dat soort tips had Meijer nodig. ‘Ik was tijdens mijn promotie gewend om fundamenteel onderzoek te doen, naar de interactie van moleculen en atomen op snelle pulsen. Ik ging daarvoor heel precies na wat de interactie is van het licht met die kleine deeltjes. Toen ik een eigen bedrijf startte verklaarde ik niet langer fenomenen, maar dacht ik na over de verkoopbaarheid en hoe ik de camera kleiner kon maken. Maar daar wist ik natuurlijk nog niet veel van af.’

De gouden tip van Meijer is daarom om zoveel mogelijk hulp te zoeken. ‘Spreek je netwerk aan. Ik kreeg naast tips voor het maken van een business plan van New Venture, ook hulp van de Radboud Universiteit en familieleden met een eigen bedrijf. Dat was onontbeerlijk. Daarnaast ben ik vrij snel in zee gegaan met twee compagnons, die veel kennis hebben van juridische en financiële zaken. Zij vullen mij aan. Dankzij al die hulp, kan ik de Terahertzcamera maken.’

Meijer werkt momenteel aan een prototype, dat aan het eind van dit jaar af moet zijn. ‘Daarna wordt de camera getest bij onze launch customer, die systemen maakt om biervulmachines te controleren. Zij gaan met de camera na of genoeg bier in de flessen zit. Nu bestaat er nog geen toepassing om de vulhoogte te controleren. Daarmee laten we hopelijk zien dat onze camera werkt en overtuigen we ook anderen. Terahertzstraling is nog vrij onbekend. Maar we denken met dit pilotproject potentiële klanten te overtuigen, bijvoorbeeld in de agrofood sector.’

Van zijn beslissing om een eigen bedrijf te beginnen heeft Meijer geen moment spijt gehad. ‘Soms is het frustrerend, als iets toch niet gaat zoals ik dacht. Maar dan zet je door en komt het goed. Ik leer iedere dag nieuwe dingen bij over het runnen van een bedrijf. Bovendien doe ik nog steeds technisch onderzoek. Ik doe van beide steeds meer kennis op en daar ben ik nog lang niet op uit gekeken.’

 

 

Kom naar de Grande Finale New Venture op 27 juni

Veel Nederlandse ingenieurs zitten barstenvol met goede ideeën, maar weten vaak niet hoe ze met hun innovatie een succesvol bedrijf moeten opzetten. Terwijl dat juist Nederland uit de crisis kan helpen. New Venture is een businessplancompetitie, die mensen met innovatieve ideeën helpt hun uitvinding op de markt te brengen. Deelnemers krijgen intensieve begeleiding van coaches en worden beoordeeld door een ervaren jury.

Geïnteresseerd in ondernemen, jonge start-ups en nieuwsgierig naar de winnaars? Meld je dan nu aan voor de prijsuitreiking op 27 juni en ontmoet de innovaties van de toekomst! De uitreiking wordt afgesloten met een uitgebreide borrel, waarbij je in contact kunt komen met investeerders, (jonge) ondernemers, juryleden en coaches van New Venture. Je bent van harte uitgenodigd, ook als je zelf niet meedoet aan de wedstrijd!

Datum: 27 juni 2013 vanaf 15.30 Locatie: ABN AMRO Bank N.V., Gustav Mahlerlaan 10, Amsterdam.

Meld je aan via http://grandefinalenewventure20122013.entranz.nl/

 

 

 

Kader: oud-winnaar en hoe het er nu voorstaat.

De knuffelcouveuse Babybloom van industrieel ontwerper ir. Heleen Willemsen won in 2008. Deze couveuse is veel comfortabeler dan conventionele modellen. Licht en geluid worden gereduceerd en het kan eenvoudig over het bed worden gezet. De certificering kwam dit jaar rond. Onlangs werden twee couveuses in gebruik genomen in het Onze Lieve Vrouw Gasthuis in Amsterdam. Later dit jaar gaat de Babybloom de grens over, naar vijf landen. In totaal heeft het bedrijf al contact met meer dan vijfhonderd distributeurs. www.babybloom.nl

 

Kader 2