Procesoptimalisatie in watertechnologie dankzij slimme automatisering

BOSAQ koppelt robuuste filtratie aan slimme sensoren en AI

Het verhaal van BOSAQ begint eigenlijk op Antarctica. Niet meteen een plek die je associeert met water. Maar net daarom. Het weinige water dat er is, wil je dan ook zo goed mogelijk benutten. Er heerst een no waste policy in de Belgische zuidpoolbasis. Jacob Bossaer, oprichter van BOSAQ, bracht er vijf seizoenen door om een circulair watersysteem op te zetten. En nu tien jaar later doet BOSAQ intrinsiek nog steeds hetzelfde: elke druppel water benutten. Voor gemeenschappen die geen toegang tot drinkbaar water hebben, maar ook voor procesbedrijven die efficiënter met hun water willen omspringen. Een gesprek met CTO Dr. Ir. Pieter Derboven.

Atypisch

Een chemisch ingenieur die oplossingen voor waterfiltratie bedenkt, is geen alledaagse combinatie, maar wel één die goed werkt. “Jacob en ik hebben samen gestudeerd. Hij dook meteen het werkveld in, ik heb eerst nog gedoctoreerd in polymeertechnologie. Toch kruisten onze wegen elkaar weer. Toen Jacob wat hij op Antarctica geleerd had, op grotere schaal wilde uitrollen om water beschikbaar te maken in afgelegen gebieden, kon ik alleen maar enthousiast zijn en mee in zijn verhaal stappen.”

Die atypische achtergrond biedt volgens Derboven voordelen. “Chemische reiniging was vertrouwd terrein, waterzuivering minder. Je kijkt er dan ook naar met een andere blik dan klassieke watertechnologen. In plaats van in de platgetreden paden te vervallen, daag je wat als waar wordt beschouwd misschien wel makkelijker uit. Je denkt na over hoe het anders en beter kan. Dat helpt om tot innovatie te komen.”

Focus op drinkwater

In de begindagen van BOSAQ – we spreken 2017 – ligt de focus vooral op projecten rond drinkwater. “Waar je de impact het hardst voelt. We staan er als westerlingen niet bij stil, maar water is wereldwijd een schaars goed. 2,2 miljard mensen hebben een tekort aan veilig, drinkbaar water. Werk genoeg dus.”

Vier jaar lang sleutelden Bossaer en Derboven met een klein team aan de technologie om water vanuit een lokaal aanwezige bron ter beschikking te stellen van gemeenschappen. “Gebieden waar naast water ook energie niet altijd beschikbaar is. We mikten dus op decentrale units, voorzien van zonnepanelen om autonoom te opereren.” Er kwam echter nog meer bij kijken. “Je moet er tevens voor zorgen dat het robuuste technologie is, die weinig onderhoud of consumables nodig heeft en die zich makkelijk laat transporteren, tot zelfs in de diepste jungle.”

Membranen

BOSAQ koos voor membraanfiltratie: compact, betrouwbaar, relatief eenvoudig te bedienen en met een groot bereik om verschillende contaminaties uit te zuiveren. “Membranen zijn goed bekend binnen de chemische industrie. Hoe fijner de membranen, hoe meer ze zullen tegenhouden, maar hoe meer energie ze verbruiken. Het is dus zaak een goed evenwicht te vinden: het maximaliseren van de waterefficiëntie en het minimaliseren van het energieverbruik. Want we willen de laagste mogelijke TCO voor onze klant bereiken.”

Gestandaardiseerd denken

Alles steekt in een modulair jasje. “Zodat we hier de technologie kunnen opbouwen en testen in functie van de vervuiling, maar ook elders relatief eenvoudig opnieuw modules kunnen interconnecteren tot één geheel. Ervaring op het terrein heeft ons die richting uitgedwongen. Een zeecontainer krijgt je nu eenmaal niet makkelijk verscheept over stroomversnellingen in uitgeholde boomstammen.”

"De low cost sensor meet de troebelheid van het water en de concentratie aan opgelost organisch materiaal tot op het niveau vereist voor drinkwater"

BOSAQ begon gestandaardiseerd te denken over zijn technologie. Alles wat nodig is (membraan, mediafiltratie, prefiltratie, reiniging …) zit nu vervat in voorbekabelde modules, zonder complexe hydraulische of elektrische verbindingen, gewoon plug-and-play. Dat geldt ook voor de software. “We werken via een platform waar elke module zelfstandig opereert, maar dat ook kan communiceren met andere modules. Via IoT zetten we een feedbackloop op.”

Gepatenteerde reinigingsoplossing

Tweede aandachtspunt is de reiniging. Membranen moeten op een periodieke basis gereinigd worden. “In eerste instantie krijg je contaminatie er nog af door te spoelen, maar op termijn zal er een chemische reiniging nodig zijn om de membranen weer proper te krijgen. Hoewel je in fabrieken een reinigingsmechanisme kunt inbouwen, is dat minder vanzelfsprekend op de plaatsen waar onze units worden ingezet. Traditioneel gebeurt de reiniging dan met chloor, zuur of loog."

BOSAQ ontwikkelde en patenteerde een systeem om in situ met elektriciteit de nodige chemicaliën aan te maken. "Er moet alleen zout worden toegevoegd. Het systeem kan de drie types reinigingsmiddelen dan on-the-spot en in de juiste dosering produceren. En dat biedt nog bijkomende voordelen: je hoeft geen geconcentreerde chemische middelen op te slaan. Het is makkelijk te controleren en te monitoren. En het maakt je proces duurzamer, zonder die transportkilometers.”

Low cost sensor

Dat is niet de enige innovatie onder de motorkap. “Het gaat hier om drinkwater. De kwaliteit moet te allen tijde gegarandeerd zijn.” Sensoren dus. “Tegelijk moet je de kostprijs in dit soort projecten zo laag mogelijk houden. We hebben daarom zelf een low cost sensor ontwikkeld om de troebelheid van het water en de concentratie aan opgelost organisch materiaal te meten tot op het niveau vereist voor drinkwater.” Normaal kost je dit per sensor zo’n 3.000 euro, een budget waar je al een goede use case voor nodig hebt. “Ons low cost alternatief maakt dat we op veel meer plaatsen in het proces informatie kunnen inwinnen”, legt Derboven uit.

"Met de introductie van AI zetten we een digital twin op om die perfecte balans te vinden tussen waterefficiëntie en energieverbruik"

Vandaag sturen ze de installatie op een preventieve manier aan om kwaliteit en beschikbaarheid te garanderen, inclusief geavanceerde alarmeringen. BOSAQ onderzoekt echter hoe het kan evolueren naar predictief. “Met de introductie van AI zetten we een digital twin op die het proces in real-time optimaliseert en de parameters aanpast net om die perfecte balans te vinden tussen waterefficiëntie en energieverbruik. Dit zijn we nu aan het doorontwikkelen en integreren in systemen die we in eigen beheer hebben.”

Joint venture?

De ingebruikname op het terrein doet BOSAQ nog steeds zelf en voor service buiten België wordt een lokale technische partner opgeleid om mee te werken. “Voor een project in Moldavië zullen we over een periode van 2,5 jaar een groot aantal drinkwaterunits leveren in afgelegen gebieden; het is te veel om alles zelf te installeren. Daarom zal de lokale partner helpen met de ingebruikname.”

Daarnaast onderzoekt BOSAQ de mogelijkheid om zijn technologie in serieproductie te laten gaan. “De nieuwe ontwikkelingen zouden nog steeds aangestuurd worden vanuit het hoofdkwartier in Deinze (nabij Gent). Maar dan zouden we de units voor dit project in een joint venture in Bulgarije laten bouwen.”

Copy-paste naar industrie

Dat er meer tractie komt voor de oplossingen van BOSAQ heeft er ook mee te maken dat ze sinds 2022 de opgebouwde kennis toepassen voor industriële productie. “Op technisch vlak quasi volledige copy-paste”, vat Derboven het samen. “Tegelijk sluit deze zijstap perfect aan bij ons DNA: waterschaarste helpen tegengaan. De voorbije zomers was het altijd wel ergens prijs: door de droogte mochten industriële bedrijven in bepaalde regio’s geen water meer oppompen. Met onze technologie halen ze dat water gewoon weer uit hun eigen processen. Een plus voor de globale waterzekerheid, maar evengoed voor hun bedrijfszekerheid.”

"Elke organisatie of bedrijf heeft vandaag baat bij een geïntegreerd waterbeleid"

Synergie

Het besef dat water kostbaar is, leeft ook bij ons steeds meer. Van daaruit is een tweede bedrijf ontstaan naast BOSAQ: Water Experts. “Onze consultancy tak. Elke organisatie of bedrijf heeft vandaag baat bij een geïntegreerd waterbeleid. Water Experts helpt ze dat op te zetten om water en kosten te besparen. Denk aan wateraudits, beheer van afvalwaterzuivering … We voelen heel veel synergie tussen BOSAQ en Water Experts. Zij profiteren van onze kennis over design en operaties. Wij horen van hen met welke uitdagingen organisaties en bedrijven kampen om weer onze volgende innovaties aan te sturen.”

Water as a service

Met referenties bij Total Energies in Schoten en Aquafin heeft BOSAQ zijn kunnen voor de industriële sector ruimschoots gedemonstreerd. Net zoals bij de drinkwaterprojecten wordt gekeken naar de vervuilingen in het water en welke modules er nodig zijn om er een hoogwaardige kwaliteit van te maken. Met dat verschil dat ze deze keer wel in een container passen.

“De focus ligt op food & beverage. Niet toevallig de sector waar er een link is met drinkwater. Proceswater moet immers evengoed aan zeer strenge eisen voldoen. Nadat het proceswater langs de klassieke waterzuivering gepasseerd is, is het aan ons. Maar het kan ook uit andere bronnen komen zoals regenwater of oppervlaktewater. We promoten onze technologie in de industrie als een 'as-a-service'-model. Klanten betalen ons per afname. Of als ze dat wensen kunnen ze investeren in de unit in combinatie met een onderhoudscontract.”

Nieuwe kapitaalsronde

Het team van BOSAQ bestaat inmiddels uit 25 personen. “Een schitterend team”, noemt Derboven het. “De sociale impact die we willen maken is een bouwsteen die in het DNA van iedereen die hier werkt zit.” Er is vorige zomer een kapitaalsronde afgerond. Met de allereerste in 2017 haalde BOSAQ 200.000 euro op om zijn technologie te ontwikkelen. Nu werd het een veelvoud: zes miljoen euro. Die moet dienen om de werking verder te professionaliseren. “We menen dat we op het kantelpunt van een grote doorbraak staan. Met dit geld willen we onze innovaties verder doorontwikkelen en de organisatie uitbouwen, zodat we snel kunnen schakelen, als de groei er is.”