FoU-behovet i VA-sektoren. Hallvard Ødegaard hallvard.odegaard@ntnu.no

Transkript

1 FoU-behovet i VA-sektoren Hallvard Ødegaard hallvard.odegaard@ntnu.no

2 Oppdraget : Beskrivelse av FoU-behovet i VA-sektoren Målsetting: Beskrivelsen skal gi en oversikt over FoU behovet i VA-sektoren. Beskrivelsen skal gi et grunnlag for valg av strategi og vinkling på forskningssatsning innen VA-sektoren. Utfra dette identifisere de mest aktuelle satsningene innen VAforskningen.

3 Gjennomføring av oppdraget 4 diskusjonsmøter avholdt FoU-miljøet i Trondheim (NTNU (IVM), SINTEF(V&M) og NGU) FoU-miljøet Oslo-området (NIVA, FHI, Bioforsk, UMB (IMF) og Aquateam) Rådgiver-og leverandørbransjen (Norconsult, Rambøll, Sweco, AsplanViak, COWI, Christen Ræstad og Vannklyngen) VA-verkseiere (IVAR, TAU, NRV, VEAS, HIAS, BVAS, Trondheim kommune, Bergen kommune, Norsk Vann samt KLIF) Informasjon om pågående og planlagt FoU innhentet Universitetene(NTNU, UMB) Instituttene(NIVA, SINTEF, Bioforsk, NGU, Aquateam)

4 Hva er så FoU innen vann-og avløp? I den grad det foregår grunnforskning som er direkte relevant for VA-bransjen er dette strategisk grunnforskning. I all vesentlig grad dekkes imidlertid VA-bransjens kunnskapsbehov gjennom anvendt forskning og utvikling. Vi kan skille mellom: Grunnleggende anvendt VA-teknisk forskning som ligger nærmere den strategiske grunnforskning og som i all vesentlig grad produseres av doktorander og andre forskere på universitetene er i hovedsak basert på et ønske om å erverve mer viten på VAområdet. Målet med forskningen og metodene som brukes er bestemt av forskeren selv. Praktisk anvendt VA-teknisk forskning -som ligger nærmere utviklingsarbeid og som oftest er oppdragsorientert). Denne type anvendt VA-teknisk forskning drives i større grad av frittstående forskningsinstitutter/ forskningsselskaper, av anvendte forskningsenheter (sentra o.l.) ved universitetene eller av industribedrifter. Målet med forskningen er som oftest satt opp av andre enn forskeren selv. Vi trenger begge typer FoU og det ideelle er at den grunnleggende, anvendte FoU henter sin inspirasjon fra det praktiske arbeidet og følges opp av praktisk, anvendt FoU. Derfor blir organisering av FoU viktig (Eks. NTH/SINTEF-modellen)

5 VA-FoU rettet mot hva? Når man skal analysere FoU-behovet, finner man fort ut at: det er behov for kartlegging av tilstanden på svært mange områder slik kartlegging kan være svært nyttig også i et FoU-perspektiv Det er behov for gode «veiledninger» -dvsdokumenter som summerer opp kunnskapen på et område og kommer med anbefalinger mht veien videre De ulike aktørene i VA-bransjen har ulike behov VA-verkenes (og i hovedsak rådgivernes) behov tar utgangspunkt i den nasjonale situasjonen Leverandørene (og til dels rådgiverne) samt FoU institusjonenes behov er også styrt av den globale situasjonen Jeg har forstått VAnnforsksitt formål slik at det primært er det nasjonale behov som skal søkes dekket men at internasjonale utviklingstrekk skal tillegges vekt spesielt med hensyn til FoU rettet mot leverandørindustrien

6 VA-FoU i Norge før årtusenskiftet NTNF/NFR-programmer: PRA-Effektive transportmetoder og tilfredsstillende metoder for rensing av avløpsvann ( ) NTNF sutvalg for drift av renseanlegg ( ) Indrens NTNF s Utvalg for industriens rensetiltak ( ) NTNF s Program for VAR-teknikk( ) NTNF s Utvalg for drikkevannsforskning( ) FAN NTNF og SFT Forskningsprogram om fjerning av næringsstoffer ( ) NFR sprogram for drikkevannsforskning( )(videreført i reduserte form til 2004) PRA-programmet alene var på 30 millkr over 6 år (5 millkr/år) som tilsvarer 36,8 millkr/år i 2012!!!!

7 VA-FoU i Norge etter årtusenskiftet Ikke noe samlet nasjonalt program og finansieringen i større grad basert på: Privat finansiering med offentlig støtte gjennom såkalte brukerstyrte programmer i NFR Finansiering gjennom internasjonale forskningsprogrammer (i hovedsak EUprogrammer) Finansiering gjennom bransjeorganisasjonen Norsk Vann Finansiering gjennom forvaltningsstyrte, prosjekter spesifikt rettede mot særskilte problemstillinger, slike som: Miljøverndepartementet s Program for naturbasert avløpsteknologi (NATprogrammet) ( ) Miljøverndepartementet og Landbruksdepartementet sitt program ORIO- Organiske restprodukter -ressurser i omløp ( ) SFT s Program Primærrensing( )

8 Omfanget av VA-FoU i Norge i dag Opplysninger innsamlet fra FoU-institusjonene og fra Norsk Vann (vedlegg til rapporten). Prosjekter utført ved FoU-institusjonene med ramme > kr som er startet opp eller avsluttet i perioden , som altså grovt sett dekker tiåret : Innrapporterte prosjekter (> 0,5 MNOK) indikerer en omsetning på VA-FoU på MNOK/år i middel de siste 5 år. Dette skulle tilsvare 6-10 fulle forskerårsverk i året avhengig av timepris. Det arbeider imidlertid flere VA-forskere i Norge enn dette og uoverensstemmelsen kan dels tyde på at ikke alle FoU-prosjekter er innrapportert og dels at mange av prosjektene som det arbeides med, har en ramme < kr. Uansett viser dette at omfanget av norsk VA-FoU er beskjedent spesielt den norsk, offentlig finansierte i alle fall i forhold til de utfordringer man står overfor og sannsynligvis mindre enn før. 5

9 7 grunner til økt behov for VA-FoU 1. Klimaendringer gir store utfordringer for VA-sektoren Et varmere, våtere og villere klima øker sårbarheten av og stiller større krav til VAanleggene - ikke minst til håndtering av overvannet Urbane flommer og havoversvømmelser og gir store skader på eiendom og infrastruktur (analysemetoder, overvannsløsninger) Økt forurensing av vannforekomstene (overløpsvann, utvasking, dårligere rensing) Redusert råvannskvalitet for vannverk (økt smittepress, «nye» organismer, økt farge/turbiditet 2. Økende forurensningspress truer folkehelse og biologisk mangfold Miljøgifter må håndteres (økt kunnskap om forekomst og rensing) Patogene mikrooganismer må håndteres (økt kunnskap om forekomst og rensing) Smittepresset øker som følge av globalisering, klimaendringer og «nye» mikroorganismer Endring av vannkvalitet på ledningsnettet Overgjødsling av vannforekomstene (P- og N-fjerning metoder og effekter) Håndtering av avløpsslam (slam i jordbruket)

10 forts 3. Aldrende VA-anlegg og tiltagende forfall truer tjenestetilbudet Lekkasjer gir økte kostnader (tapt vann) og økt smittepress Kontroll med fremmedvann (kartlegging, metoder for analyse av situasjonen) Moderne beregningsverktøy må tas i bruk for å lokalisere lekkasjer og planlegge fornying Gamle behandlings-og renseanlegg fører til dyrt vedlikehold og må fornyes, oppgraderes og rehabiliteres 4. Strengere myndighets-og brukerkrav til vannkvalitet og miljø, sikkerhet og beredskap Skjerpede krav til drikkevannskvalitet (drikkevannsforskriften) Skjerpede krav til utslipp (VA- og Forurensningsforskriften) Gjødselsvareforskriften står foran en revisjon Skjerpede krav til sikkerhet og beredskap (NOU 2006:6, NOU 2010:10)

11 forts 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves(mhtbåde miljø, økonomi og sosiale forhold) Nye bosettingsmønstre krever mer effektive, mer robuste og mer bærekraftige VA-systemer Oppfattelsen av VA-systemenes totale funksjon (kilde, behandling, transport, oppsamling, rensing, utslipp, gjenbruk) endres Vann og vassdrag i urbane områder («vann i by») ønskes i økende grad som trivselselement Gjenbruk, energi- og karbonnøytralitet skal stå i fokus 6. Organiseringen av VA-tjenestene kan forbedres og effektiviseres Behovet for samarbeid innen VA-tjenestene kan kreve endringer i organisasjonsstruktur Alternative løsninger for finansiering av VA-sektoren bør analyseres 7. Utvikling av (eksportrettet) miljøteknologi er et nasjonalt satsingsområde Norge har ambisjon om å gjøre seg gjeldende både i de nasjonale og internasjonale miljøteknologi markeder Teknologi for rensing av vann (drikkevann, avløpsvann, vann til gjenbruk, slam) Teknologi for styring, overvåkning, analyse og kontroll av VA-anlegg Teknologi for transport av vann (ledningsteknologi, teknologi for rehabilitering av ledninger, trykk/vakuum-systemer) 10

12 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(1) Bærekraftige VA-tjenester: tjenester som står seg både miljømessig, økonomisk og sosialt over tid. Dette krever en stadig tilpasning av tjenestene i et samfunn under stadig utvikling. I rapporten er det trukket fram noen utviklingstrekk som forårsaker et behov for VA-FoU i tiden som kommer, nemlig: Endringer i demografi og bosettingsmønster Bedre forståelse av VA-systemenes totale funksjon, tilpasset ulike bebyggelser Ønsket om vern av vann og vassdrag i det urbane miljø («vann i by») Økt forståelse for viktigheten av gjenbruk Økende behov for energi- og karbonnøytrale løsninger

13 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(2) Endringer i demografi og bosettingsmønster: Befolkningsøkning spesielt i sentrale deler av landet rundt de store byene Vi trenger å vite hvordan endringer i demografi, bosettingsmønster og industriutvikling påvirker vannforbruket Forskning rettet mot fastlegging av korrekte, spesifikke mengder er derfor helt sentralt og til nå for lite vektlagt. Urbanisering flytting fra landsbygda mot byene og tettere bebyggelse nær byene. FoU trengs som kan beskrive avrenningsmønstre i urbane områder under fortetning som kan utvikle tekniske løsninger for å dempe urbane flommer og effekter av overvannsforurensning lokal overvannsdisponering (LOD) Endringer i industri og tjenesteytende virksomhet mindre vannforbruk til produksjonsindustri og mer til tjenesteytende industri mindre avløpsvann fra produksjonsindustri og mer fra tjenesteytende industri endringer i karakteristika og avrenningsmønster for avløpsvannet som kommer fra industri

14 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(3) VA-systemenes totale funksjon, tilpasset ulike bebyggelser (1): Robuste og korrekt tilpassede VA-systemer er en forutsetning for bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger. Analyseverktøy for valg av system (felles, separat, kombinert, separ. gråvann/svartvann etc), Trykk-/vakuumavløp norsk topografi skulle tilsi større bruk av slike systemer Utløp i strandsonen, små vannføringer, kupert terreng VA i spredt bebyggelse -Etter hvert som det har skjedd utbygging av renseanlegg for tett bebygde områder, blir forurensning av vassdrag ofte preget av utslipp fra landbruk og spredt bebyggelse. Tradisjonell kontra separerende Tradisjonell kontra «lett» VA-teknikk (for eksempel bruk av grunne, isolerte ledninger) Gravitasjonssystemer kontra trykk- og vakuum-systemer

15 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(3) VA-systemenes totale funksjon, tilpasset ulike bebyggelser (2): VA i konsentrert fritidsbebyggelse -fritidsbebyggelse som har utviklet seg i retning av helårsboliger med fulle VA-fasiliteter tilknyttet offentlige VA-system Store variasjoner i belastning Alternative VA-løsninger Analyse av bærekraft - manglende analyseverktøy verktøy/modeller som kan gjøre det mulig å analysere bærekraften i alternative system, dvs. miljømessige, økonomiske og sosiale konsekvenser av de ulike systemer

16 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(3) VA-systemenes totale funksjon, tilpasset ulike bebyggelser (3): Håndtering av overvann -fortsatt for lite fokus på FoU rettet mot metoder og verktøy som kan bidra til implementering av gode løsninger Karakterisering av overvann hvilke overvannskomponenter er de viktigste - forurensningsmessig sett? hvilke tiltak som er mest adekvate -sett i lys av hvilken overvannsforurensning som er mest betydningsfull? Lokal overvannsdisponering (LOD) Hvilke LOD-metoder fungerer best under norske forhold? Utvikling av nye metoder Behandling an overvann Bærekraftsanalyse av naturbasert metoder kontra tekniske metoder mht. hva man ønsker å fjerne (hva som er mest betydningsfullt - forurensningsmessig sett) Utprøving av nye metoder

17 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(4) Vern av vassdrag i det urbane miljø («Vann i by»): Tilrettelegging for åpne vannveier Vannveiene kan inngå i en urbanhydrologisk plan som tar sikte på å hindre urbane flommer og oversvømmelser Vannveiene kan utgjøre et trivselselement i landskapsutformingen ved etablering av parklandskap etc. Bruk av konstruerte vannveier Innsjøer, dammer, bekker og våtmarker -tatt i bruk i gjenbrukssystemer, dvs. at de konstruerte vannveiene blir en integrert del av et distrikt-hydrologisk kretsløp der de konstruerte vannveiene både har en hydrologisk og kvalitetsforbedrende innflytelse på det gjenbrukte vannet

18 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(5) Gjenbruk og gjenvinning av ressurser: Vannet selv (gjenbruk av vann er et av de viktigste FoU-felt, globalt sett) Vannets (og fra det slammets) innhold av organisk stoff (energigjenvinning) Vannets næringsstoffer (primært fosfor) Ved separerende toalettsystem kan nitrogen fra urea gjenvinnes Verdifulle stoffer i vannet (for eksempel gjenvinning av tilsatte fellingsmidler) Varmen i vannet kan gjenvinnes v.h.a. varmepumper «Water reuse» «Smart Water Communities» Fosforgjenvinning Bruk av slam som organisk gjødselstoff for derigjennom å la plantene utnytte det fosforet som er plantetilgjengelig Gjenvinning (ekstraksjon) av fosfor fra slam rettet mot å lage et kommersielt fosforholdig gjødselprodukt som så benyttes på samme måte som kunstgjødsel

19 5. Bærekraftige VA-tjenester og VA-tekniske løsninger kreves (mht både miljø, økonomi og sosiale forhold)(5) Energi-og karbonnøytralitet: Stort potensiale for energigjenvinning og ikke minst energisparing i VA sektoren hvor det dessverre kan pekes på en rekke eksempler på uvettig energibruk ifb. drift og styring av pumper, bruk av reduksjonsventiler etc. Energigjenvinning fra slam Gjennom biogassproduksjon -som kan omgjøres til elektrisitet (via gassmotor eller gassturbin) og varme Gjennom forbrenning som produserer varme fra vann -varmepumper via vannturbiner Energisparing Energiforbruket til vannforsyning dobbelt så stort i Norge som i DK og 25 % høyere enn i Sverige Energiforbruket til rensing av avløpsvann kun 15 % av hva det er i Sverige og 37 % av Danmarks Det karbon-nøytrale avløpsrenseanlegget Gå sammen om å utvikle dette for norske forhold

20 6. Organiseringen av VA-tjenestene (1) Det kan ikke herske tvil om at organiseringen av VA-tjenestene kan forbedres og effektiviseres og kanskje er dette et av de områdene der forskningsinnsats vil kunne gi størst avkastning. Organisasjonsstruktur Norge: 5 millinnbygg. 430 kommuner (240 < 5000 innb.) (Få interkomm. selskaper) Danmark: 5,6 mill innb. 98 kommuner (Ny lov forutsetter selskapsstyring) Sverige: 9,7 mill innb. 290 kommuner (Interkommunale selskap med totalansvar) Scotland: 5,1 millinnbygg ett vannselskap (Scottish Water) Samarbeid om endringer i organsering av VA-tjenestene hvilke samarbeidsformer finnes vedrørende eierskap, finansiering, drift, administrasjon og faglige nettverk hvilke stordriftsfordeler kan oppnås (vakt og beredskap, lager og logistikk, spesialkompetanse, IT-systemer og kartverk etc.) hvilken selskapsform som er mest hensiktsmessig å organisere det offentlige eierskapet i hvordan skal arbeidet organiseres i resultatenheter Finansiering av VA-sektoren Verdens beste finansieringssystem (Lov om vann og kloakkavgifter) hvorfor blir det ikke utnyttet fullt ut? 20

21 7. Utvikling av miljøteknologi (1) Renseteknologi (drikkevann, avløpsvann, vann til gjenbruk, slam) (1) Teknologier for behandling av drikkevann og vann til gjenbruk Vi har i Norge særlig god kompetanse på: metoder for fjerning av naturlig organisk materiale (NOM, humus) desinfeksjonsmetoder (særlig UV) metoder for korrosjonskontroll Teknologier som det er stort potensiale for internasjonalt Membranteknologier Ingen norske membran- eller membranmodulprodusenter Kompetansen på nanofiltrering bør utvikles og eksporteres Desinfeksjons- og AOP-teknologier UV, 0 3, UV/0 3, H 2 O 2 /0 3 osv.

22 7. Utvikling av miljøteknologi (2) Renseteknologi (drikkevann, avløpsvann, vann til gjenbruk, slam)(2) Teknologier for behandling av avløpsvann og slam Tar vi utgangspunkt i eksisterende norsk kompetanse og erfaring kan man trekke fram følgene områder hvor innsats innen FoU ville kunne lede til styrking av eksportrettet renseteknologi: Utslipp til kystområder utvikling av teknologi tilpasset kystområder Rensing/utslipp Kompakte renseanlegg Små renseanlegg/minirrenseanlegg Slambehandling rettet mot bruk av slam i jordbruket (stabilisering/hygienisering) Slambehandling rettert mot minimering av endelig slamproduksjon Slambehandling rettet mot gjenvinning av ressurser (spesielt energi og fosfor)

23 7. Utvikling av miljøteknologi (3) Teknologi for styring, overvåkning analyse og kontroll av VA-anlegg: Slik teknologi er etterspurt både på det nasjonale og ikke minst på det internasjonale markedet. Det kan her spesielt pekes på: ICA-systemer(instrumentering, kontroll og automatisering) Sensorer for on-line overvåkning av vannkvalitet Sensorer for on-line overvåkning av systemer (rørnett, renseanlegg etc) Styring- og kontrollsystemer knyttet opp mot on-line sensorer Prosesskontroll systemer Systemer for databruk, lagring, prosessering og presentasjon

24 Synergier med FoU fra andre sektorer (1) VA-bransjen har mange likhetstrekk og mange felles kontaktpunkter med andre bransjer, for eksempel: Olje-og gass og -prosessindustrien Næringsmiddelindustrien Akvakulturnæringen Landbruket Man kan trekke ut tre områder, hvor VA-sektoren ikke er kommet spesielt langt i sin forskning, og hvor man kan ha mye å hente ved å samarbeide og hente inspirasjon fra andre sektorer, nemlig: Risiko og sårbarhetsanalyser Kvalitetssystemer og kvalitetskontroll Styring og overvåkning

25 Prioriterte områder Analyse av hva som er bærekraftige VA-system Håndtering av utfordringer knyttet til overvann og fremmedvann Håndtering av utfordringer knyttet til miljøgifter Håndtering av utfordringer knyttet til bruk av slam Håndtering av utfordringer knyttet til risiko, sikkerhet, sårbarhet og beredskap Utvikling av det energi-og karbon-nøytrale renseanlegg Utvikling av systemer for styring, overvåkning og kontroll i VA-sektoren