Cees Buisman, Turning Blue-Sky Thinking into Solutions for the Food-Water Nexus

Ik ben erg verbaasd om deze kans te hebben om dit keynote te geven. Het is erg fijn dat dit nu in Amsterdam is, niet zo ver als in San Francisco. Mijn presentatie gaat over innovatie en innovatie in de zin van hoe we van denken naar oplossingen kunnen gaan. Als je de jaren hebt die ik heb, als je 50 plus bent, zie je allerlei ideeën komen die als nieuwe ideeën worden gepresenteerd, die ik, in mijn mening, al 30 jaar geleden zag. Deze blauwe luchtachtige denken is dus niet echt blauwe luchtachtig. En als je een professor bent, zoals ik, en je kijkt naar waar al het onderzoeksgeld gaat in de wereld, dan moet ik concluderen dat bijna 95% van het onderzoeksgeld gaat naar dingen die we al weten, om ze een beetje beter te maken, of om ze een beetje beter te begrijpen. Dus de vraag is, zijn er geen problemen die we echt nodig hebben voor oplossingen? Dus in mijn presentatie wil ik jullie drie problemen laten zien, die ik denk zijn erg urgentele problemen. En dan geef ik jullie wat ideeën over hoe je kunt komen, om dit Blue Sky-denken te beginnen en het in oplossingen te brengen, en dan geef ik jullie wat voorbeelden. En omdat Paul heel gefocust is op deze voedsel-waternexus, heb ik geagreerd om ze relevant te maken voor de voedsel-waternexus voorbeelden. Dus dit is een foto die iedereen kent. Ik neem aan dat de grote deel van het water naar de boerderij gaat. Het zal in de komende jaren zicher groeien, maar de waterverbruik zal verminderen. Vooral omdat het grondwater wordt afgesloten. En u zegt natuurlijk, hoe is dat mogelijk? We hebben minstens 40.000 km2 per jaar in regen, maar dat is altijd op de verkeerde plek. en op de andere kant op de verkeerde tijd. Dus als je dan kijkt naar de echte beschikbare hoeveelheid water, dan kun je zien dat het maar een klein beetje is dat makkelijk toegankelijk is, en een groot deel is niet toegankelijk en er is iets tussenin. En als je dat zou kunnen exploiteren, dan zou dat misschien genoeg zijn voor iedereen. Maar in de tussentijd zie je de Araben en China een enorme hoeveelheid land in Afrika. Dus we zijn niet zeker genoeg dat het genoeg zal zijn. We nemen hier al posities. Als je je begrijpt wat dat betekent, betekent het dat hele industrieën moeten stoppen in bepaalde regio's. En al in Australië zegt de miningindustrie dat één kubiek meter water voor de miningindustrie vijf keer meer inkomsten geeft dan een kubiek meter voor de boerderij. Laten we de boerderij in Australië stoppen. Dus deze dingen komen op. Steden moeten worden verplaatst. Dus wat is de grootste deel van het water? Het is natuurlijk nog steeds de zee. En de vraag is, de grootste hoeveelheid water die we nodig hebben is voor irrigatie. De grootste hoeveelheid water die we hebben is zeewater. Kunnen we desalineeren voor irrigatie? Een collega van mij deed daar een onderzoek naar en zei dat dat onmogelijk was, omdat de echte grote hoeveelheid water nodig is voor staal eten. En voor staal eten kan de waterwaarde niet meer dan 5 cent per ton zijn, misschien 15. En mensen vergeten dat de meeste van deze desalineerde water, alsnog gebruikt voor irrigatie, is gebruikt voor fruiten en groenten die veel duurder zijn. Dus er komt dit enorme probleem dat er voor rijst, koorn en weed niet genoeg water is. Dus dat is de eerste uitdaging. Kunnen we vrese water van zeewater maken voor minder dan 10 cent per ton? De tweede is dit fosfatenprobleem. En zoals u misschien weet, zonder fosfaten is er geen eten. Tenminste niet in de moderne wereld. En we nemen de fosfaten uit de grond door fosfatenstof. En iedereen heeft deze calculaties. En sommige mensen zeggen dat het in 70 jaar is. Sommige mensen zeggen dat het in 500 jaar is en dat het zal worden afgesloten. Maar zoals u misschien weet blijft de aarde inhabitabel voor 1 miljoen jaar, want dan wordt het te heet op de aarde omdat de zon te groot wordt. Dus als we 1 miljoen jaar fosfaat nodig hebben, en we praten nu over 500 jaar, dan is het te kort. En als we nu beginnen te recycleren, 99%, dan is het nog steeds niet genoeg voor 1 miljoen jaar. Dus dat is probleem nummer twee. En natuurlijk zeggen sommige mensen, nou, we hebben al alle soorten fosfatenrecycling, maar het is onmogelijk. Oh, en dan zijn er deze dingen die we nu praten over in het waterbedrijf. De laagste hoeveelheid, de laagste grote fosfatenrecycling is dit ijzer, want dan maak je het bijna niet meer gebruikbaar. En in Nederland, als je de fosfaten brandt, de sluts, de municipale sluts, dat fosfaten wordt gedumpt als chemische waarde. De tweede laagste manier om het te recycleren is met fosfor. Dat betekent dat je het op hoge temperaturen heetst, en dan maak je fosforchemicals. Een belangrijke manier van recycleren is als fosfaat, want dan kun je het weer gebruiken als fertiliser. En als strofiet is het ondenkbaar dat alle fosfaat ter wereld wordt weer gebruikt als strofiet, omdat de hoeveelheid magnesium in de grond oversteekt elke beperking. Dus het moet met kalcium worden gedaan. En om kalciumfosfaat te maken, op dit moment, voor race water treatment plants, is bijna niet gedaan, niet zo ver als ik weet. Dus dat is uitdaging nummer 2. En dan de laatste, ik kijk ook naar de nitrogen cycle. de planetariële grens voor nitrogen is zwaar uitgebreid. En het is makkelijk om te zien waarom. Dat is omdat mensen een enorme hoeveelheid nitrogen brengen naar binnen. Ze binden de nitrogen, brengen het in de gebouwde vorm in de omgeving. En wat je direct van dat kunt zien, is al die dode kustzeeën die we overal in de wereld creëren, vanwege te veel nitrogen in de zee. Maar de vraag is nu hoe we de nitrogen uit het water kunnen halen zonder N2O te maken en het te herstellen of nieuwe fertilisers te produceren zonder N2O te maken terwijl we dit ammonium maken. Want als we dit zo vervolgen, en we hebben al veel keer over de planetarieke grens, dan wordt dit niet duurzame. We kunnen dat niet vervolgen. Dus laten we een beetje over denken denken. en innovatie. Ik heb vandaag al veel verschillende modellen gezien. Dit is mijn model. Ik denk dat innovatie, breakthrough-innovatie, in twee cycles gaat. En de mensen die dit soort denken zijn niet dezelfde mensen. Dit gebeurt niet in één persoon. Je hebt imaginaire mensen die iets van niets kunnen creëren. En je hebt mensen die iets groters kunnen maken. En vreemd genoeg, deze mensen kunnen niet samenwerken, omdat de optimistische mensen denken dat de andere mensen zandbox mensen zijn. Je kunt ze niet serieus nemen, omdat het te klein is. En de andere jongens denken dat de optimistische mensen alleen dingen doen die al bekend zijn en dat is niet erg creatief. De meest bekende voorbeelden zijn natuurlijk het vliegtuigbedrijf. De Wright Brothers maakten hun eerste vliegtuig. Het was een twee-persoon bedrijf. Ze hadden een vliegtuig, maar je kunt je voorstellen dat het Het is onmogelijk om een Boeing 747 in een garage te bouwen. Dus het moet van de ene cirkel naar de andere cirkel gaan. Zoals deze professor Lettingra, waar we vandaag over hebben gepraat, ontdekte deze granules, deze anaerobische granules. En PAAC en andere bedrijven hebben het gebouwd. En als je nu kijkt naar de installatie die PAAC bouwde, dan heb je ongeveer 500 tot 1000 keer meer capaciteit dan waar Lettingra begon. Dus dit is de eerste ding. Twee cirkels. Je moet samenwerken. Als je verder over samenwerking denkt, is de watersector vooral complex. PAG heeft nu deze prachtige anaerobische reactoren, maar als je een papiermeel hebt, heb je een anaerobische reactor nodig. De anaerobische reactor alleen is niet genoeg. Het moet worden geïntegreerd in het hele proces, na het behandeling, alles inclusief. Dus je hebt integrators nodig. Als je kijkt naar de municipale wereld, is het op dit moment allemaal civiel onderwerp. Het is onmogelijk dat civiel onderwerp onze uitdagingen zal oplossen. Ze moeten dus samenwerken met technologische processen. En dan hebben we dit publieke-private probleem erop. Een zeer smarte samenwerkingmodel is dus nodig. Het volgende probleem is dat monodisciplinaire oplossingen er al zijn. Er zullen geen meer monodisciplinaire oplossingen zijn. We hadden al meer dan 100 jaar tijd om ze uit te denken. Dus er moeten nu multidisciplinaire oplossingen zijn. Het lijkt zo eenvoudig, water. Maar als je naar water kijkt, dan hoef je minstens deze vier verschillende... Dus denk over een distributief netwerk. Als het niet biologisch stabiel is, dan wordt het vol met bacteriën en andere dieren. En als het niet chemisch stabiel is, dan klokt het meteen vanwege het verschil. Dus je hoeft deze multidisciplinairheid. Is het makkelijk? Nee. Een gemiddelde professor is volledig gefocusseerd op zijn ranking in de internationale partnergroep waarin hij zit. en zeker niet met coöperatie met iemand uit een ander veld. Dus een chemische technologieprofessor wil scoren met deze chemische technologische abstracte denken en niet met coöperatie met een biotechnoloog. Dat is dus het eerste probleem. Het tweede probleem is dat ze elkaar geen taal spreken en dat ze het niet willen toegeven. Dus dit is een soort verloor verhaal, maar ik zal je later laten zien hoe we denken dat we dat misschien kunnen oplossen. Een ander probleem is het scale-up-probleem. dat water op het hoogste value is, iets als een euro per ton. Dus elke technologie die je ontwikkelt, moet grotere schaal zijn. Kleine schaal watertechnologie is nooit interessant. Dus je moet een gemakkelijk, goede schaal-up-systeem vinden. Dus ik wil je nu wat briefe insigheden geven over hoe wij bij WETSYS proberen om met deze problemen te overleven. Het eerste is dat we met ideeën werken, en niet met proposals. Het is niet toegestaan dat een professor met een proposal komt, hij moet met een idee komen. Die idee is uitgelegd, zodat het een blauwe-denkende idee wordt. Het is een uitdaging van ondernemers. Dat is de demandzijde. Dat is om ondernemers te zijn. Een ondernemer moet er wat waarde in zien. En alleen dan kan de professor beginnen met het schrijven van de proposal. Dus ten minste hebben we wat uitdaging gehad voordat er een proposal is en niets meer kan worden veranderd. De tweede ding is, in een bedrijf, denk ik, is het ding dat iedereen vergeten. Het gaat om vertrouwen. Je moet vertrouwen hebben. Als er geen vertrouwen is, dan is er geen bedrijf. Dus samenwerken met andere disciplines, met andere soorten bedrijven, hoe ga je investeren in je geloofsysteem? In Wetzels hebben we nu 90 bedrijven en meer dan 50 professoren. En we hebben 25 hoge geloofclusters gecreëerd. En dit is een voorbeeld van zo'n cluster. Iedereen die in deze cluster wil zijn, moet worden toegevoegd door de bestaande bedrijven. En op die manier houd je de vertrouwenskade intact en alle universiteiten moeten worden geïnviteerd om dit te doen. En deze bedrijven hebben op de een of andere manier gevonden, dit is een zeer actieve cluster, om te coöpereren. Dus deze bedrijven hebben de bedrijf RedStack gecreëerd en sommige van hen zijn de deelnemer van RedStack en ze werken samen met Fujifilm, die vandaag al een presentatie gaf, over deze blue energy technologie. Dus, geen coöperatie, zonder investeringen en vertrouwen. Dus als je dit wil ondersteunen, voor één jaar, en gaat en loopt, is dat niet toegestaan. Als je een wetsysteem ondersteunt, dan ondersteunt je het voor altijd, voor ten minste tien jaar, want dat is wat blauw... blauw-sky-denken betreft, om een oplossing te worden. Nog een ding is deze scale-up, dus we hebben om onze laboratorium te creëren plekken waar je technologie kan scale-up, erg snel, erg goedkoop. Omdat het niet mogelijk is om het water naar de lab te brengen. Je kunt geen truckje water rijden naar je lab en ze terugbrengen waar je vandaan kwam. Dus we hebben de scale-up plekken voor zoutwater, hospitalwater, municipale water, drinkwater, dingen zoals dat. Een bedrijf Je kunt deze installatie op deze plekken plaatsen, de permitten zijn er, de tubing is er, de wiring is er, je kunt je test doen. Je betaalt alleen voor de tijd dat je er bent, erg goedkop, en onmiddellijk ben je weg. Het is onmogelijk om het sneller te doen. En dan, uiteindelijk, heb je een soort innovatie-ecosysteem nodig, waarbij andere blue-sky-denkers je kunnen helpen. We hebben nu dit prachtige systeem in Leeuwarden, waar Wetsys de wetenschappen doet. Het Centrum voor Expertise van Watertechnologie helpt de bedrijven met het ontwikkelen van producten en heeft de verantwoordelijkheid om talenten in te brengen. En we hebben de Water Alliance, die de clustering van bedrijven moet onderhouden en ze samenbrengen voor de bedrijfs- en exportpartijen. Dus dit is een beetje een idee van hoe we samenwerken om over de blauwe lucht te denken. Dan hebben we deze drie voorbeelden. Ik hoop dat niet een van jullie, die ook de 8's van 50 plus leest, denkt dat hij dit al 30 jaar geleden zag. Het eerste is deze ionische liquiden. Als je thermodynamisch calculeert, Het is mogelijk om dit 94% minder energie te desalineeren dan effeperatie. En het idee is heel simpel. Een ionische liquid is een liquid zout. Je stelt het in water. Al het zout gaat direct in het ionische liquid. Het water is volledig fris. En je hebt een 100%-product. En dan moet je het zout uit het ionische liquid hervullen. En dan kun je het ionische liquid weer gebruiken. En we hebben daar wat experimenten mee gedaan en het werkt heel goed voor metalen, voor deze metalen, en je ziet zeer hoge afval efficiënties. Maar helaas, voor normaal zout hebben we nog steeds niet het juiste ionische liquid gevonden. Het aantal ionische liquiden is bijna eindeloos. We kunnen dit minstens doorgaan met meer dan 10 docenten voor 10 jaar. En misschien vinden we er een dat beter voor zout is, want dit zou een heel mooie promes zijn. Een ander voorbeeld is een voor kalciumfosfaat. We hebben dus gevonden Niemand dacht ervan, maar we hebben gevonden dat binnen anaerobische granules het mogelijk is om puur kalciumfosfaat te maken. Dus als je normaal kalcium toevoegt in water, in een waterstroomplant, dan maak je kalciumcarbonaat en een klein beetje kalciumfosfaat. Maar hier, binnen deze granules, maak je 100% kalciumfosfaat en je maakt methane tegelijkertijd. Dus je gelooft dit niet, daarom hebben we dit EDX, SAM-EDX beeld. Hier kun je zien dat de buitenkant biomas is. Het is veel karbon en geen kalciumfosfaat. En de binnenkant, de structuur, is puur kalciumfosfaat. Dus het is een zeer indrukwekkende technologie. En we hopen dit nu te publiceren in deze anaerobische digestieconferentie in Spanje volgend maand. Het laatste voorbeeld gaat over dit nitrogen. 80% van de nitrogen die naar het zee komt, komt uit ureinen. Dus als u iets kunt doen met de ureinen, dat zou heel leuk zijn. We hebben iets gevonden met deze mikrofuelcellentechnologie. Je hebt bacteriën die organen in elektronen, protonen en CO2 kunnen verspreiden. Deze protonen reageren met de ammonium, dat wordt NH4+, en dat migreert naar de andere deel van de brandstofcel, waar je de ammonium in puur vorm kunt hervangen, omdat de proton weer wegreageert. Dus op deze manier, zolang ik het weet, is dit de enige manier om ammonium van water te hervangen en energie te maken tegelijkertijd, in plaats van energie te verbruiken. En ik denk ook dat het veilig is om te zeggen dat dit een N2O-vrije methode is. Geen N2O wordt geproduceerd. Als je naar de energiebalans kijkt, dan is de normale nitrification, dinitrification, en weer in de fertiliseringsfabriek, de hervorming van het ammonium, ongeveer 82 kilojoules per gram van nitrogen. En als je het doet met bio-elektrochemie, dan produceer je 10 kilojoules per gram van nitrogen. Dus de verschil is bijna 100 kilojoules per gram van nitrogen. We zijn nu aan het doen met deze piloplanten en leegwater in deze container, omdat dit kantoorgebouw dit niet wil in zijn kantoor. En dit is deze brandstofcel die het urin van ongeveer 30 man werkzaamheden behandelt. Dus om je te laten zien hoe klein en krachtig deze technologie is en elektriciteit en ammonium te maken tegelijkertijd. Dus ik hoop jullie een heel klein inzicht te geven in blue sky-denken en dat we echt nieuwe manieren moeten vinden voor een bedrijf om elkaar te uitdagen en echt nieuwe dingen te ontdekken die ten minste de vermoeden hebben om een deel van de oplossing te zijn. Heel erg bedankt.