Computermodellen maken waterzuiveringsinstallaties een pak duurzamer
AM-Team klaar om impact te hebben met zijn simulatieoplossingen
Wat krijg je als je een doctoraat rond het verwijderen van farmaceutische restproducten uit afvalwater naast een doctoraat legt over het optimaliseren van biologische waterzuivering? AM-Team! Deze spin-off van de Gentse universiteit bouwt fysische, chemische en biologische modellen om tot digital twins om waterzuiveringsinstallaties wereldwijd te verduurzamen. “We vertalen de digitaliseringshype naar de praktijk, naar concrete toepassingen met reële meerwaarde”, vertelt CEO en stichter Dr. Wim Audenaert.
Erin gesprongen
AM-Team bestaat sinds 2017. De unieke kennis die stichters Wim Audenaert en Usman Rehman vergaarden tijdens hun doctoraat onder Prof. Dr. Ir. Ingmar Nopens vertoonde bijzonder veel potentieel om impact te hebben. “Er bestonden echter nog geen bedrijven die wat wij kennen en kunnen - computermodellen voor het ontwerpen van waterzuiveringsinstallaties - op een goede manier aanboden. Het sein om er zelf voltijds in te springen.” Helemaal onbeslagen kwamen ze niet op het ijs. Het doctoraatswerk had hen reeds contacten met interessante partners opgeleverd. “Het vertrouwen was er om met ons en onze technologie verder te gaan”, herinnert Audenaert zich.
Complementaire skills samenbrengen
Op de terugweg van een dergelijke meeting, in de trein van Parijs naar Gent, begon de brainstorm voor een bedrijfsnaam. “Beide zijn we grote fan van de Amerikaanse serie ‘The A-Team’. Eigenlijk wilden we een gelijkaardige disruptieve kracht in de industrie vormen. Een team dat door complementaire skills samen te leggen de wereld een stuk beter helpt maken. Onze talenten liggen niet in vliegtuigen besturen of brute spierkracht, maar in advanced modelling, AM-Team dus.”
Het werk kon erna meteen beginnen om de theorie aan de praktijk te testen in twee concrete projecten bij early adopters. “We voeren 'wat als'-simulaties uit op basis van Computational Fluid Dynamics (CFD) om virtuele scenario’s te testen. Je kan immers in bestaande installaties niet zomaar met de knoppen gaan spelen. Daarvoor is water en de juiste waterkwaliteit te belangrijk.”
Kennisgedreven modellen
AM-Team voert die simulaties uit op basis van de modellen die ze zelf hebben ontwikkeld. “Het gaat om mechanische, kennisgedreven modellen. Dit zijn vergelijkingen die niet veranderen. We hoeven ze enkel te kalibreren naargelang de toepassing.”
De focus lag in eerste instantie op fysische modellen, meer bepaald op stromingsmodellering. “Zelfs in een kleine kop koffie is het goed vermengen van alle verschillende componenten een complex gegeven, laat staan in een gigantische waterzuiveringsinstallatie of grote reactor. Toch bepaalt juist dat mengproces hoe optimaal de volledige installatie zal werken. Daarbij combineerden we al snel chemische en biologische modellen om zicht te krijgen op de omzettingen die plaatsvonden.”
"Waterzuiveringsinstallaties zetten stikstof grotendeels om naar onschadelijke stikstofgassen. Het lachgas dat daarbij vrijkomt, is 300 keer schadelijker dan CO2"
AM-Team brengt op die manier in 2D of in 3D in kaart, online (digital twin) of offline, wat er binnenin in zo een installatie gebeurt om dan via simulaties in die modellen te achterhalen hoe het beter kan. Daar wonnen ze in 2021 en 2022 de Water Europe Innovation Award mee. Het was nog maar de eerste keer dat een bedrijf dit kunstje twee jaar op rij kon herhalen. Ook Belgische krant De Tijd was onder de indruk: AM-Team werd in 2024 bekroond met de Changemakers Award.
Flight simulator voor water
AM-Team paste zijn modellen in eerste instantie toe om waterzuiveringsinstallaties te optimaliseren. “Dit zijn eigenlijk ‘waterfabrieken’. Onze simulatiesoftware fungeert daarbij als een soort flight simulator. We zien perfect welke impact het veranderen van elke parameter heeft. Op de waterkwaliteit, op het energieverbruik, op de broeikasgasemissies die vrijkomen …” Dit was een belangrijke drijfveer voor Audenaert en Rehman om AM-Team op te richten.
“Waterzuiveringsinstallaties halen stikstof uit het water en zetten het grotendeels om naar onschadelijke stikstofgassen. Maar de omzetting is onvolledig: er komt ook een deeltje lachgas vrij. Dat is 300 keer schadelijker dan CO2. Wereldwijd is de waterzuiveringssector goed voor 2% van de broeikasgasemissies. Als we alle installaties met onze software kunnen optimaliseren, hebben we potentieel om de wereldwijde uitstoot met 1% te verminderen. Dat is impact hebben”, berekent Audenaert. Het 3D broeikasgasmodel van AM-Team is wereldwijd uniek en verandert momenteel hoe waterbedrijven wereldwijd hun emissies in kaart brengen en verminderen. Het is een krachtig virtueel alternatief voor langdurige, dure meetcampagnes.
Zoveel mogelijk remote werken
Duurzaamheid maakt integraal deel uit van de bedrijfsmissie die AM-Team zichzelf oplegt: ‘Challenge the status quo for optimal use of resources’. En dat geldt niet enkel voor wat ze doen, maar ook hoe ze het doen. “Omdat alles grotendeels virtueel gebeurt, hoeven we niet eens ter plaatse te gaan. We hebben installaties aangepakt in bijvoorbeeld California of Nieuw-Zeeland zonder daar ooit geweest te zijn.”
AM-Team rekent dan op de klant ter plaatse om voor de juiste input te zorgen. “We moeten informatie hebben over de geometrie van de installatie (lay-out, dimensies, opbouw …), de waterkwaliteit (hoeveelheid, samenstelling, evolutie in samenstelling …) en de procesinstellingen (luchtdebiet, roersnelheid, uitbating …) die gehanteerd worden.” Voor het echt complexere werk, gaan ze toch zelf ter plaatse voor de opstart, maar proberen ze de frequentie van bezoeken laag te houden. Intussen heeft AM-Team al meer dan 200 projecten wereldwijd achter de kiezen.
"De industrie zal de komende tien jaar enorm investeren in het opzuiveren van zijn proceswater, zelfs om er weer drinkwater van te maken"
Waterhergebruik de toekomst
Waar ze in het verleden vooral gericht waren op optimaliseren van bestaande installaties en perfect dimensioneren van nieuw te bouwen waterzuiveringsstations, ziet Audenaert de komende jaren nog meer potentieel in het hergebruik van water. “De grootste beperkende factor is dat je zeker moet zijn dat de kwaliteit te allen tijde volstaat voor menselijke consumptie. Computermodellen kunnen echt helpen om het betrouwbaar te maken. Voortgestuwd door de klimaatverandering, zal de industrie de komende tien jaar enorm investeren in het opzuiveren van zijn proceswater, zelfs om er weer drinkwater van te maken.”
Is er genoeg werk voor het AM-Team? “We voelen dat we in dat opzicht van meerwaarde kunnen zijn, ja. Maar we kijken ook al verder dan water. Onze generieke simulatiemodellen zouden evengoed iets kunnen vertellen over wat er binnen een fermentor gebeurt of hoe we processen in food en farma kunnen optimaliseren. Dat deden we bijvoorbeeld al voor een Belgische klant: in 3D simuleren hoe je elke friet kan blancheren aan een gelijkmatige temperatuur van 78 °C.”
Op eigen kracht gegroeid
Door van meet af aan met industriële partners samen te werken, zijn de modellen inmiddels geoptimaliseerd en gevalideerd. Dat betekende ook dat AM-Team tot nu toe op eigen kracht is kunnen groeien, zonder hulp van externe investeerders. “Toen we zeven jaar geleden uit de startblokken schoten, leefden we nog in een ander tijdperk. De acceptatie van digitale technieken stond nog in zijn kinderschoenen. Het was niet zonder risico om onze oplossing in de markt te zetten. Maar het heeft ons wel een mooie voorsprong gegeven. We zijn pionier in deze materie en in een sterke positie nu om samen met de toegenomen interesse in water ons internationaal verder op de kaart te zetten.”
"Water is vandaag 'sexy'. De komende jaren zal deze markt exploderen"
Dat heeft intussen geleid tot een team van dertien medewerkers dat de modellen enerzijds toepast in nieuwe projecten. Anderzijds wordt er verder gesleuteld aan die modellen. “Door naar onze klanten te luisteren, zien we bepaalde patronen terugkeren. Daar proberen we met verbeteringen of nieuwe modellen op in te spelen.”
Hybride modellen
Audenaert en zijn team verwachten bijvoorbeeld veel van hybride modellen. “Dan gebruiken we nog altijd dezelfde kennismodellen als basis maar voegen we er AI-algoritmes aan toe. Beide benaderingen zijn eigenlijk uiterst complementair, zeker voor real-time toepassingen. Op voorwaarde dat zowel de datakwantiteit als de datakwaliteit hoog genoeg ligt. Dan kan je echt de sterktes van beide benaderingen naar boven brengen. We adviseren de bedrijven waarmee we werken dan ook altijd om van start te gaan met het capteren en het structureren van data. Maar je moet eerst wandelen vooraleer je kan lopen. Daarom zijn die kennismodellen een uitstekend vertrekpunt voor ons.”
Water in het oog van de storm
Niet alleen de interesse voor digitaal is toegenomen, ook water is vandaag ‘sexy’. “Iedereen in Vlaanderen weet intussen wat waterschaarste is. Zonder water is er geen leven mogelijk, zo essentieel is het. Tot op heden blijft het gemiddelde niveau grotendeels gelijk, maar de verspreiding is veranderd; er is ofwel te veel ofwel te weinig. De extremen nemen toe. De bewustwording is daardoor enorm gestegen en de industrie is bereid om daar ook kapitaal tegenover te zetten. In de komende jaren zal deze markt exploderen.”
Met zijn oplossingen richt AM-Team zich tot vier soorten klanten: de waterbedrijven, grote industriële spelers in chemie en farma, engineering & consulting firma’s en technologiebedrijven die hun oplossing voor waterzuivering versneld willen ontwikkelen. If they have a process problem and no one else can help them, maybe they can hire the AM-Team.
