I en artikel om mejeriindustrins vattenanvändning visar artikelförfattarna vilken snabb avlastning på färskvattenförbrukning som återanvändning av vatten i industriella processer ger.
Av: Kenneth M Persson
Vatten är en omistlig beståndsdel av alla kända industriprocesser från skinngarvning till diamantslipning. Vattnet behövs för vämning, kylning, rengörning, transport, i produkter, som utspädning, och mycket mera. Det innebär att länders BNP är i högsta grad kopplade till säker vattenförsörjning. En fråga som inte varit särskilt aktuell i Sverige har varit om vattenförsörjningen kan tänkas begränsas på grund av vattenbrist och därmed leda till att industriprocesser inte fungerar oproblematiskt längre, men denna fråga aktualiserades sommaren 2016 både på Öland och Gotland, när vattentillgången var mycket begränsad och grundvattennivåerna synnerligen låga.
Enligt Statistiska centralbyrån (SCB) använde industrin 1712 miljoner kubikmeter sötvatten år 2010, eller två tredjedelar av all sötvattenanvändning i Sverige. Kommunal vattenförsörjning tog i anspråk 576 miljoner kubikmeter och var därmed den näst största användaren. Totalt förbrukades drygt 2600 miljoner kubikmeter färskvatten i Sverige 2010 enligt SCB. Vad kan kommuner och industrier göra för att minska sin specifika förbrukning och öka graden av återanvändning i processerna? Flera framträdande företag sätter upp mål för hur mycket (eller lite) vatten som skall användas för att tillverka en vara och inkluderar dem i sina miljömål eller affärsmål. Det finns en hel del att göra för att öka återanvändningen i industriella processer, vilket avlastar färskvattenförbrukningen då det införts.
Ett intressant exempel på dessa ganska snabba vinster presenterades av Buabeng-Baidoo och medförfattare i en artikel i maj 2017 om mejeriindustrins vattenanvändning. Artikeln beskriver hur vattenförbrukningen i ett mejeri kan minska genom att kraven på de olika processvattenkvaliteterna definieras och följs upp så att processerna bara förbrukar vatten av en kvalitet som krävs för att att upprätthålla produktkvalitet och processhygien.
Det studerade mejeritet var Amul Dariy i Gujarat i nordvästra Indien, som enligt författarna är det största varumärket för mejeriprodukter i landet. Det är ett mjölkkooperativ med 700 000 delägare där mejeriet tar hand om 1800m3 råmjölk för att producera yoghurt, mjölk, pulver, ghee och grädde. Produktionen kräver i genomsnitt 1600m3 vatten per dag, varav 75% används för de omfattande rengörningsprocesserna (Cleaning-in-place, CIP) som behövs för att hålla en hög hygienisk standard för tankar, värmeväxlare, separatorer, homogenisatörer och annan utrustning i mejeriet. Allra mest vatten krävs vid behandling av råmjölken. Den vanliga rengörningen sker med hjälp av disklösningar och sköljvatten som skickas till avloppsreningsverk direkt efter avslutad process.
Författarna karterade alla CIP-steg som användes i mejeriets råmjölkbehandling efter vattenvolym och vattenkvalitet. Därefter ställde de upp renhetskrav på diskvattnet med avseende på acceptabel halt organiskt material och salter i de olika delstegen. Man tänkte sig två scenarier: ett där disklösningen kunde återanvändas för rengörning i samma steg eller i ett steg som inte krävde lika ren disklösning eller sköljvatten men utan övrig behandling; ett annat scenario där omvänd osmos kopplades in för att upprena disklösning och sköljvatten så att den kunde recirkuleras.
Själva studien baseras på en matematisk beräkning där de olika kvantitets- och kvalitetskraven beaktades för alla disklösningar och sköljvatten i råmjölksteget. Jämfört med aktuell drift kunde scenario 1 leda till 21% minskad vattenförbrukning. Med hjälp av omvänd osmos kunde blev minskningen hela 33%. En översiktlig kostnadsberäkning för mejeriet tyder på att vattenbesparingen kunde minska driftkostnaderna mellan 27 och 33% vilket betydde besparingar på 0,8 till 1 miljon US$ /år. I artikeln finns inte alla kostnadsuppgifter med, men med denna reservation måste läsaren ändå inspireras av vilken potential tekniska åtgärder för att öka effektiviteten och minska förbrukningen av olika insatsvaror har i en industriprocess.
En människokropp innehåller ungefär 50 liter vätska, varav cirka 5 liter är blod. Denna vätska filteraras genom njurarna vid varje hjärtslag så att ungefär 1 liter blod filteraras per minut. Njurarna är inte omvänd osmosmembran, utan teknisk sett mera som ultrafilter. Av den totala volymen som njurarna tar emot per dygn avskiljs ungefär 1 liter som urin, vilket innebär att 99,93% av det som filtreras återanvänds i kroppen varje dygn. Genom en klok användning av filter kan industriprocesser efterlikna kroppens vätskebalans, även om det kanske inte är ekonomiskt möjligt att nå 99,93% återvinningsgrad. Det är icke desto mindre lämpligt att ställa upp en modell för de olika delprocessernas vattenanvändning i en industri och lista vilka kvalitetskrav som ställs på dem. Om Sveriges sötvattenanvänding effektiviserades med 10% kunde cirka 260 miljoner kubikmeter vatten frigöras till annan användning och samtidigt avlasta reningsverk och ledningsnät från renings- och pumpningsbehov.
Aktiv återanvändning av vatten är framtiden.
Källa: Esther Buabeng-Baidoo, Nielsen Mafukidze, Jaideep Pal, Sarojini Tiwari, Babji Srinivasan, Thokozani Majozi och Rajagopalan Srinivasan (2017), Study of water reuse opportunities in a large-scale milk processing plant through process integration. Chemical Engineering Research & Design: Transactions of the Institution of Chemical Engineers Part A, 02638762, May2017, Vol. 121
