Duurzaam watergebruik Japan

Innovatieraad Tokio
Paul op den Brouw, 3 april 2014, meer informatie: www.ianetwerk.nl
Japan: Systemen voor duurzaam watergebruik
Samenvatting
Het langjarig CREST programma: Innovative Technology and System for Sustainable Water
Use van de Japanse overheid moet een duurzame watervoorziening en hergebruik van water
dat afkomstig is van landbouw en industrie stimuleren.
Inleiding
De tijd is voorbij dat water uit rivieren betrokken kan worden en direct via buizen naar de
kraan kan worden gebracht om te drinken. De kwaliteit van water krijgt daarom steeds meer
aandacht en blijkt in nauwe relatie te staan met de watercyclus in de natuur.
Klimaatverandering, bodemdaling en andere gevolgen van het overmatig oppompen van
water uit reservoirs zijn beperkende factoren in ongebreideld watergebruik, terwijl het
hergebruik van industrieel afvalwater en energie in afvalslib nieuwe mogelijkheden bieden.
Onderzoeksprogramma
Doorgaans loopt de watersector in Japan niet voorop met nieuwe technologieën. In Japan
heeft de overheid daarin verandering gebracht met de start van het langjarig R&D programma:
Innovative Technology and System for Sustainable Water Use. Door innovatieve technologieën
in te zetten en technieken voor integraal management van waterbronnen te ontwikkelen
heeft de Japanse overheid forse investeringen in de watersector gedaan. In 2009 werd via het
Japan Science and Technology Agency (JST) 35 miljoen dollar uitgetrokken voor het eerste jaar
van dit programma. Voor de twee daaropvolgende jaren werd nog eens 40 miljoen dollar
gereserveerd. Met dit bedrag wordt een aantal waterproblemen en de betrouwbaarheid van
watermanagementsystemen in grote steden aangepakt.
Dit programma maakt deel uit van CREST (Core Research for Evolutionary Science and
Technology), een groot onderzoekprogramma van het Ministry of Education, Culture, Sports,
Science & Technology (MEXT). Trekkers van dit waterprogramma zijn dr. Shinichiro Ohgaki,
president van het National Institute for Environmental Studies, en senior chief engineer Mikio
Yoda van Hitachi. Het programma richt zich op de ontwikkeling van innovatieve systemen voor
watergebruik door mensen. Ecologie en natuur zijn dan ook niet de hoofdpunten van dit
programma. De grootste uitdaging is voldoende schoon water en een betrouwbare
watervoorziening in grote steden. Behalve om onderzoek naar nieuwe
behandelingstechnieken gaat het om geïntegreerde systemen die met waterproblemen
kunnen omgaan.
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]
Projecten
In 2009 werd een begin gemaakt met zeven projecten voor een periode van vijf jaar. Eind dit
jaar worden ze afgerond. In deze projecten staan membraantechnologie, klimaatverandering,
grote steden en landbouw centraal. Zij bestrijken nieuwe waterbehandelingssystemen voor
een duurzaam stedelijk watermetabolisme, technologieën voor waterhergebruik,
watergebruikssystemen aangepast aan het klimaat, een lange termijn visie voor gebruik van
zoetwatervoorraden in de wereld, verbetering van de afwatering van stroomgebieden en
beplanting van de oevers en omgeving van rivieren, de toepassing van intelligente
satellietsystemen voor de monitoring van watersystemen en het herwinnen van water dat
gebruikt is in de landbouw.
Figuur 1. Development of Innovative Water and Wastewater Treatment Systems for
Sustainable Urban Water Metabolism (Prof. Satoshi Okabe/Hokkaido University) (bron: zie ref.
1).
Steden moeten leren omgaan met de beperkingen die de natuur oplegt aan watergebruik. Het
managen van het watergebruik moet plaatsvinden vanuit een geïntegreerde visie, waarin
watervoorziening en afvalwaterbehandeling slechts twee van de componenten zijn. Drie
grootschalige onderzoeksprojecten die zijn toegekend aan University of Tokyo, Kyoto
University en Hokkaido University houden zich bezig met antwoorden op vragen zoals: hoeveel
water en van welke kwaliteit is er precies beschikbaar? Wat is de herkomst van dat water;
oppervlaktewater, grondwater, regenwater of gezuiverd water? Hoe kan in dichtbevolkte
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]
steden zoals Tokio zoiets bereikt worden als ‘ubiquitous water resources’; . Hoe kan een stad
van één bepaalde kwaliteit water overstappen naar een cascadesysteem met verschillende
niveaus van waterkwaliteit voor verschillend (her)gebruik, waardoor de druk op de
wateromgeving afneemt? Hoe kunnen nieuwe technologieën zoals membraanfiltratie,
ozonisering, geavanceerde oxidatieprocessen een serieuze bijdrage leveren aan
watersystemen bezien van uit eisen aan de waterkwaliteit, energiekosten, operationele
complexiteit en bijdrage aan gezondheid. En tot slot: Kan de hoeveelheid organisch materiaal
(NOM) als maat genomen worden voor de prestaties van een waterbehandelingssysteem en
hoe kunnen de gezondheidsrisico’s van pathogenen en giftige chemicaliën in lage
concentraties bepaald worden?
De relatie tussen klimaat en watersystemen wordt onderzocht door onderzoekers van Tokyo
Institute of Technology, waar onder andere simulaties ontwikkeld worden om de invloed van
weersomstandigheden, regen en droogte op waterbronnen in te schatten. Hier ligt een
belangrijk verband met de voedselproductie en de beschikbaarheid van drinkwater tijdens
droogte.
Tot slot ontvingen onderzoekers van Kochi University, Kogakuin University en University of
Tsukuba financiële ondersteuning voor projecten betreffende
1) het hergebruik van afvalwater uit de landbouw, waaronder ook het hergebruik van daarin
aanwezige voedingsstoffen,
2) nieuwe waterbehandelingssystemen met low-fouling membranen, die in staat zijn
bepaalde moleculaire structuren te filteren en geïntegreerde membraantechnologieën
door gebruik te maken van chemische informatiesystemen en
3) rehabilitatie van de opslag van grondwater in door houtkap of een teveel aan bomen
verstoorde stroomgebieden door betere waterinfiltratie en vermindering van waterafvoer
via het oppervlak en erosie.
Het doen van onderzoek in teamverband staat centraal in de aanpak van dit programma. De
taak van Yoda is om praktische toepassingen te ontwikkelen die het bedrijfsleven kan
oppakken en tot nieuwe business leiden. Japanse bedrijven kunnen zich dan ook beter
positioneren voor een wereldwijde watermarkt die ondertussen 400 à 500 miljard dollar groot
is.
In 2010 heeft het CREST-programma in een tweede financieringsronde het aantal
onderwerpen uitgebreid met onderwerpen, zoals:




watermanagement in grote steden en dichtbevolkte gebieden;
nieuwe methoden voor grondwaterbeheer en nieuwe toepassingen voor gebruik;
natuurlijke bronnen en energiebesparing door integratie van systemen;
efficiënte benutting van organisch en anorganisch slib;
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]




evaluatie van de waterkwaliteit vanuit publieke gezondheid en veiligheid;
efficiënt gebruik van water in de landbouw;
conflictbeheersing en harmonisatie van watergebruik op de wereld;
efficiënt watergebruik in de industrie en waterrecycling zonder lozing op oppervlakte
water.
In 2011 zijn daar tot slot vier projecten aan toegevoegd, die tot 2016 zullen lopen, met als
onderwerpen:
1. De innovatieve monitoring van water met snelle, nauwkeurige en complete
detectietechnologieën voor pathogenen (Prof. Tatsu Omura/Tohoku University).
De huidige maatregelen tegen de verspreiding van ziekten via watercirculatiesystemen
zijn kwetsbaar en veroorzaken veel onrust onder de bevolking. Het doel van dit project
is om het aantal patiënten dat jaarlijks (5,6 miljoen mensen) door buikgriep
geïnfecteerd wordt drastisch terug te brengen door een nieuw
watermonitoringsysteem, dat een snellere respons op detectie mogelijk moet maken
(zie figuur 2).
Figuur 2. De innovatieve monitoring van water met snelle, nauwkeurige en complete
detectietechnologieën voor pathogenen (Prof. Tatsu Omura/Tohoku University) ) (bron: zie ref
2).
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]
2. Een simulator die de fall-out van radioactieve deeltjes traceert voor veilig en duurzaam
watergebruik (Prof. Taikan Oki/University of Tokyo).
Tijdens de nucleaire ramp in Fukushima na de grote aardbeving van 11 maart 2011
kwamen allerlei radioactieve deeltjes vrij in de atmosfeer, die vervolgens via neerslag
weer op land, oppervlakte water en landbouwgewassen is terecht gekomen. Deze
radionucliden werden vervolgens in verschillende gebieden in Japan ontdekt in
drinkwater en voedsel. Deze studie brengt in kaart welke hoeveelheden jodium-131 en
cesium-137 in de atmosfeer, op land en in het water terecht zijn gekomen.
3. De ontwikkeling van innovatieve technologieën voor de exploitatie van
grondwaterbronnen in bergachtige gebieden voor het verkrijgen van een duurzame, niet
verontreinigde toevoer van schoon water van hoge kwaliteit (Prof. Ken’ichirou
Kosugi/Kyoto University).
Door hydrologische methoden te combineren met remote sensing en geofysische
verkenningen moet dit project leiden tot nieuwe technologieën voor de ontdekking en
benutting van grondwater in stroomgebieden in de bergen. Het doel is een duurzame
en meer diverse schoon watervoorziening te realiseren in tijden van
klimaatverandering.
4. De ontwikkeling van ROBUST omgekeerde osmose (RO)/nanofiltratie (NF) membranen
voor verschillende typen waterbronnen (Prof. Toshinori Tsuru/Hiroshima University).
Dit type membranen moet bruikbaar zijn voor water dat chloride bevat en die in een
groot pH-bereik en bij hoge temperaturen kunnen werken. Door verschillende
waterbronnen te gebruiken, hopen de onderzoekers de toepasbaarheid van deze
membranen te kunnen demonstreren, zodat Japan een leidende positie blijft houden
op het terrein van membraan waterbehandeling (zie figuur 3).
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]
Figuur 3. De ontwikkeling van ROBUST omgekeerde osmose (RO)/nanofiltratie (NF)
membranen voor verschillende typen waterbronnen (Prof. Toshinori Tsuru/Hiroshima
University) (bron: zie ref 2).
Onlangs heeft JST de onderzoekers van dit en andere CREST programma’s naar voren
geschoven als kandidaten voor samenwerking in het kader van komende tenders van
Horizon2020. Belangstelling voor onderzoeksamenwerking uit Nederland is dan ook welkom.
[streamer]
Steden moeten leren omgaan met de beperkingen die de natuur oplegt aan watergebruik
Bronnen
1. CREST, Innovative Technology and System for Sustainable Water Use, JST.
2. CREST, Innovative Technology and System for Sustainable Water Use, launched 2011.
Behalve om onderzoek naar nieuwe behandelingstechnieken gaat het om geïntegreerde
systemen die met allerlei waterproblemen kunnen omgaan.
-0-
-----NOST Tokyo | Embassy of the Kingdom of the Netherlands
3-6-3 Shibakoen, Minato-ku, Tokyo 105-0011, Japan | T:+81-3-5776-5510 | F:+81-3-5776-5534 | [email protected]

Download Report