Digitale tweeling zuivert water op microniveau

Waterinnovatie met digitale tweeling

AM-Team is een spin-off van de Universiteit Gent die via geavanceerde computersimulaties productie- en zuiveringsprocessen verbetert en zo een belangrijke rol speelt voor water-, farma- en biotechbedrijven. In juni 2022 mocht de startup voor het tweede jaar op rij de Water Innovation Europe award in ontvangst nemen, waarmee de Europese Commissie de meest impactvolle innovaties in de watersector bekroont.

Voor hun innovatie deed AM-Team een beroep op VLAIO subsidies. AM-Team startte met een onderzoeksproject naar een kinetisch model voor ozonisatieprocessen. Zo’n model verbetert het ontwerp van waterzuiveringsinstallaties en kan het gedrag van ozonconcentraties in afvalwater beschrijven. Het voorspelt o.a. de vorming- en afbraak van schadelijke bijproducten en de verwijdering van organische spoorelementen. Die zaken zijn in de echte wereld zeer moeilijk te meten, waardoor de ‘virtuele wereld’ veel toegevoegde waarde biedt.

Via een ontwikkelingsproject bouwde AM-Team vervolgens een generiek model dat de basis vormt voor robuuste digitale tweelingen. Dat zijn computerkopieën die bestaande waterbehandelingsreactoren nabootsen om met een zeer hoge nauwkeurigheid prestaties en niet-meetbare variabelen te voorspellen.  
 

Naar de praktijk

In het kader van het Interreg-project CrossRoads2 Sustainable Energy werkte AM-Team samen met het Nederlandse bedrijf PureBlue Water waarbij ze hun digitale tweeling in de praktijk toetsten. 

Nelis De Rouck (PureBlue Water): “PureBlue is gespecialiseerd in afvalwatertechnologie voor zowel de industriële als communale markt. We hebben een nieuwe watertechnologie ontwikkeld die we omdoopten tot ‘HydrOzone’. Het gaat om een chemisch oxidatieproces dat gebruikmaakt van ozon en in staat is om medicijnresten uit afvalwater te halen. Ozon is een heel reactieve molecule die microverontreinigingen aanvalt en omzet in kleinere, biodegradeerbare verbindingen die minder toxisch zijn voor het milieu.”

AM-Team bouwde een digital twin van de technologie van PureBlue om parameters te voorspellen die in de realiteit niet gemeten kunnen worden. Wim Audenaert (CEO AM-Team): “Zo’n computerkopie laat veel flexibiliteit toe om ‘wat-als’ testen en simulaties uit te voeren en brengt extra inzichten. Je kan zaken visualiseren die je in de praktijk onmogelijk kan meten. Hierdoor kunnen we de technologie van PureBlue optimaliseren en maximaliseren en het test- en ontwikkelingsproces versnellen.”

Goed voor mens, milieu en klimaat

De digitale tweeling ondersteunt exploitanten van waterzuiveringsinstallaties om de prestaties van de totale installatie drastisch te verbeteren. Dit heeft een positief effect op het milieu: door een efficiënter gebruik van ozon in ozonisatiereactoren, hebben nutsbedrijven in het algemeen minder ozon nodig om hun installaties te laten werken en verbruiken ze dus minder energie om het te produceren. Als een direct effect van de verminderde vraag naar energie voor de ozonproductie, zullen de CO2-emissies voor het gebruik van ozonisatie ook geminimaliseerd worden. 

Ook de waterkwaliteit verbetert. Chemische oxidatieprocessen op basis van ozon breken heel efficiënt microverontreinigingen af. Ze hebben als nadeel dat ze ongewenste bijproducten vormen, zoals bromaat. Nelis: “Met behulp van de computermodellen van AM-Team valideerden we verschillende strategieën en optimaliseerden we ons reactordesign om dit bijproduct zoveel mogelijk te mitigeren.” Dit is vooral interessant in het licht van toenemend hergebruik van drinkwater.

Snellere innovatie van de procesindustrie

Nelis: “De ontwikkeling van een duurzame nabehandelingstechniek kost veel tijd en geld. Door samen te werken met een partner die veel expertise heeft in het optimaliseren van reactordesign, konden we ons innovatieproces versnellen waardoor we onze technologie op kortere termijn naar de eindgebruiker kunnen brengen. De installaties bij de eindgebruiker blijven we ook opvolgen aan de hand van een digital twin die wordt aangeleverd door AM-Team. Langs beide kanten werken we met een jong, gedreven en internationaal team. Dat helpt om vanuit verschillende perspectieven een probleem aan te pakken.” 

Wim: “Vlaanderen en Nederland kijken anders naar innovatie en de wetgeving rond het verwijderen van microverontreinigingen verschilt ook. Het was interessant om die verschillen samen te brengen in één project. CrossRoads was daarnaast een mooie opportuniteit om grensoverschrijdend en met nieuwe partners te werken, vertrouwen op te bouwen en nieuwe marktopportuniteiten te creëren.”