Case
Carlsberg gjenbruker prosessvann med vannbehandling på stedet
Det har vært en drøm i mange år å faktisk gjøre dette.
Carlsberg bryggeri ønsker å redusere vannforbruket sitt med 50 % innen 2030. Initiativet Zero Water Waste er en del av Carlsbergs Together Towards Zero-program. I produksjonsanlegget deres i Fredericia i Danmark har Carlsberg utviklet et Total Water Management-renseanlegg med konsulenter, universiteter og teknologileverandører som Grundfos. Anlegget på stedet behandler brukt prosessvann fra hovedsakelig rengjøring, renser det til drikkevannskvalitet og sender det tilbake til bryggeriet, der det gjenbrukes som prosessvann. Anlegget gjenvinner og gjenbruker 90 % av prosessvannet.
Andreas Kirketerp, leder for Total Water Management-anlegget hos Carlsberg i Fredericia i Danmark. Anlegget behandler og renser fabrikkens prosessvann, og sender 90 % av det tilbake for å bli gjenbrukt som prosessvann.
Situasjonen
Vann er en viktig ingrediens for å produsere øl. Intet vann, ingen øl. Det meste av vannet som vanligvis brukes, havner imidlertid ikke i ølet. På Carlsberg-anlegget i Fredericia i Danmark går rundt 60–65 % av det totale vannforbruket hovedsakelig til rengjøring – alt fra utstyr, gulv og overflater til rør og tanker til flaske- og boksvaskere og mer, inkludert kjøletårn og kjeleanlegg. Dette kalles prosessvann.
Tenk deg hva vi kan oppnå nå. Vi kan faktisk resirkulere, og vi kan lukke kretsen og gjøre prosessvann tilgjengelig igjen. Det er fantastisk.
«Vannforbruk i bryggerier er knyttet til hygiene. Historisk sett har det vært mye vekt på at mat må produseres med mye vann», sier Søren Nøhr Bak, kompetansedirektør for vann i næringsmidler hos NIRAS, Carlsbergs ingeniørkonsulentpartner. «Før i tiden skrøt faktisk bryggere av hvor mye vann de brukte, fordi det var en indikator på hvor rent det faktisk var. Det fungerer ikke i dag.»
Carlsberg-konsernet brukte 3,4 liter vann per liter øl produsert på global basis i 2015, ifølge Tenna Skov Thorsted, Carlsberg Danmarks bærekraftssjef.
«Ambisjonen er å få det ned til under 1,7 l», sier hun, eller redusere vannforbruket med 50 % innad i hele Carlsberg-konsernet innen 2030. Denne ambisjonen kom fra selskapets bærekraftsprogram Together Towards Zero, som blant andre bærekraftsmål krever null vannavfall innen 2030.
Prosessvann brukes til rengjøring av utstyr, gulv, overflater, rør og tanker, flaske- og boksvaskere og mer inne i fabrikken
En drøm i mange år
Det nye anlegget er et resultat av et bredt samarbeid i det danske partnerskapet for ressurs- og vanneffektiv industriell matproduksjon (DRIP (Danish Partnership for Resource and Water-Efficient Industrial Food Production)). I DRIP har bedrifter, teknologileverandører, forskningsinstitutter og helse- og næringsmiddelmyndigheter jobbet for å revurdere hvordan vi bruker og gjenbruker vann, samt å utvide grensene for vannrensing og sirkularitet. Carlsberg-konsernet og Grundfos var blant annet en del av DRIP.
Gjennom forskjellige små, vannbesparende prosjekter reduserte Carlsbergs Fredericia-anlegg allerede vannforbruk ned til 2,8 liter vann per 1 liter øl. Men for å nå 1,7 liter eller lavere, måtte det et sterkere initiativ til. Så i 2019, etter noen måneder med dialog med interessenter i bryggeriet, sier Søren Nøhr Bak, bestemte Carlsberg seg for å satse stort og bygge et demonstrasjonsanlegg kalt Total Water Management-anlegget (TWM).
«Carlsberg har mer enn 80 bryggerier rundt om i verden – noen av dem i vannfattige områder», sier Søren Nøhr Bak. «Så de ville sørge for at de kunne få dette til å fungere i et kontrollert miljø, og deretter ta konseptet videre og implementere det i noen av disse andre bryggeriene.»
Carlsberg Danmarks bryggedirektør Anders Kokholm sier: «Det har vært en drøm i mange år å faktisk gjøre dette. Vi hadde mennesker som jobbet med dette med noen andre selskaper – inkludert Grundfos – og til og med testet brygging med vannet, så vi visste at det var mulig. Det var bare ikke i stor skala. Det var: La oss gjøre dette og komme gang.»
Oppvarmet prosessvann brukes til å pasteurisere øl etter at det er forseglet i bokser og flasker.
Gjenbruk av vann på stedet blir en realitet
«Den grunnleggende ideen rundt prosjektet er å sende alt prosessvannet til et renseanlegg for avløpsvann, og deretter rense vannet i et sikkert drikkevannssystem for å sikre at vi kan gjenbruke vannet igjen i bryggeriet», sier Kokholm. «Det blir ikke brukt som bryggevann, så det vil ikke havne i produktet. Det brukes kun til rengjøringsprosesser.»
Søren Nøhr Bak, kompetansedirektør for vann i næringsmidler hos NIRAS
NIRAS' Søren Nøhr Bak sier at fordi dette aldri hadde vært prøvd i denne skalaen før i et dansk næringsmiddelselskap, var det vanskelig å få godkjent fra både Carlsberg og danske myndigheter for kvalitets- og risikovurdering.
«Vi var ute og snakket med alle som var interessert i kvalitet», sier han. «Og det er ikke bare den lokale kvalitetsorganisasjonen i bryggeriet i Fredericia. Det er også konsernets kvalitetsorganisasjon, samt kvalitetsorganisasjonene for Coca Cola og Schweppes, da dette anlegget også produserte produkter for disse franchisene. Andre virkelig viktige parter var selvfølgelig miljømyndighetene og næringsmiddelmyndighetene i Danmark.»
Alle parter signerte, og Pantarein Water – leverandør av renseanlegg for avløpsvann med base i Belgia – fikk i oppgave å levere hele rensesystemet. Grundfos leverte pumper og systemer for å flytte vann og sikre presis dosering i anlegget.
«Grundfos har mye kunnskap om pumper», sier Bryan de Bel, prosjektleder hos Pantarein. «De hjalp oss mye i tilbudsfasen med å velge de riktige produktene for alle løsningene vi måtte tilby. Vi drøftet mye for å få de mest holdbare og effektive løsningene – både med tanke på energiforbruket og bærekraften. Det utgjorde en stor forskjell for oss.»
Søren Nøhr Bak legger til at Grundfos ble valgt fordi «når det gjaldt pumping og dosering, ville vi sørge for at vi fikk veldig pålitelige løsninger. Hvis en av disse komponentene mislykkes, gjør hele operasjonen det. For det andre ønsket vi løsninger som lot oss overvåke og styre systemet, slik at vi hele tiden kan se hvordan vi gjør det innenfor de forventede referanseverdiene. Mange lærte at det ikke bare er en pumpe – pumpen er faktisk intelligent.»
Carlsbergs Total Water Management-anlegg i Fredericia i Danmark bruker anaerob og aerob behandling av avløpsvann. Den anaerobe tanken til venstre produserer biogass, som Carlsberg bruker til å produsere varme til bryggeprosessene, noe som gir prosjektet enda mer bærekraft.
TWM-anlegget for rent vann
TWM-anlegget kan behandle 2000 kubikkmeter innkommende prosessvann hver dag, hvorav 90 % – eller 1800 m3 – gjenvinnes og resirkuleres. Anlegget produserer også biogass, som Carlsberg bruker til å varme opp anleggene sine, noe som bidrar til ekstra bærekraft.
Anaerobe og aerobe biologiske behandlingsprosesser kombinert med MBR-membranfiltrering fjerner de fleste forurensende og faste stoffer i avløpsvannet. Det behandlede vannet filtreres deretter i et anlegg med omvendt osmose med lukket krets (CCRO) for å fjerne oppløste salter i vannet. Deretter blir RO-permeatvannet «remineralisert» ved hjelp av kalsiumkarbonat for å redusere aggressivitet og sikre at vannet oppfyller drikkevannskvaliteten. Det stabiliserte vannet går deretter gjennom en UV-lysbehandling. Det får også en injeksjon av klordioksid for å fjerne bakterierisiko samt hindre potensiell biofilmoppbygging i distribusjonslinjen.
Grundfos-pumper hjelper til med hvert trinn i prosessen (se oversikten nedenfor), sier Andreas Kirketerp, leder for Total Water Management-anlegget, og Grundfos står for 95 % av pumpene på anlegget.
Grundfos-løsninger på Carlsbergs TWM-anlegg i Fredericia i Danmark
Bryan de Bel, prosjektleder hos WWTP-entreprenør Pantarein
Bryan de Bel i Pantarein sier: «Som du vet er kjemikalier alltid en stor risiko. Så vi sparte mye tid og stress ved å få en komplett doseringsløsning fra Grundfos. Vi fikk de komplette skapene med doseringspumpene. Alle rør, ventiler, alt var inkludert, så vi var veldig fornøyde med det. I tillegg har Grundfos-pumpene en programvare med strømningsstyring. Og det garanterer at du doserer det som må doseres.»
Andreas Kirketerp, leder for Total Water Management-anlegget, sier: «Grundfos-pumper er veldig pålitelige. Og dette anlegget må være i drift hele tiden. Det er ikke billig å bygge et anlegg som dette, og det må lønne seg. Det produserer 1800 kubikkmeter per dag. Så hvis det står stille én dag, er det 1800 kubikkmeter som både må kjøpes og også slippes ut til kommunen. Så det må være i drift. Alltid.»
I tillegg til pålitelighet sier bryggedirektør Anders Kokholm at initiativet kom med andre praktiske utfordringer som bare trengte litt tid for å løses.
«Noe av bekymringen var vannet som kom fra anlegget, sammenlignet med det kommunale vannet vi fikk fra den offentlige forsyningen. Temperaturen var høyere», sier Kokholm. Kommunalt vann i Danmark er ca. 8–9 °C, mens TWM-vannet lå på 20–28 °C.
Anders Kokholm, bryggeridirektør, Carlsberg Danmark
«Hva ville bli den faktiske påvirkningen på bryggeriet? Vi utførte selvsagt studier og så videre på forhånd, men ingen hadde egentlig prøvd dette før. Ville det for eksempel ha negative effekter på mikrobiologien? Men det har faktisk fungert veldig bra. Og mange av prosessene er på plass for å sikre at mikrobiologien er i orden – også på forbruksstedene. Og alle testene våre har vist at vannet er rent. Det har ikke påvirket noen ting.»
Bryan de Bel i Pantarein sa at de «sparte mye tid og stress ved å få en komplett doseringsløsning fra Grundfos. Vi fikk de komplette skapene med doseringspumpene. Alle rør, ventiler, alt var inkludert. I tillegg har pumpene en programvare med strømningsstyring. Og det garanterer at du doserer det som må doseres.»
Resultatet
Etter det første halvåret med drift har TWM-anlegget sakte jobbet seg opp til kapasitet. Anders Kokholm kaller det en gradvis prosess.
«Det er spennende å komme i gang. Vi lærer mye. Vi startet tidlig i 2021 og begynte å fylle opp anlegget gradvis, slik at bakteriene i anlegget for behandling av avløpsvann ble vant til avløpsvannet vårt», sier Kokholm. «Det tar litt tid å bygge opp nok slam til å håndtere avløpsvannet. Så det er en reise å få den opp til full hastighet. Vi har sett en veldig positiv effekt i bryggeriets [totalt vann-til-brygget-øl]-forhold. Vi er ikke helt på målnivået ennå, men vi kommer oss dit etter hvert.»
Søren Nøhr Bak sier: «Dette er et paradigmeskift for så mange mennesker. Kan du faktisk resirkulere vann i en næringsmiddelindustri? Vi har vist at dette er mulig. Vi har en teknologi som gjør at vi faktisk trygt og pålitelig kan produsere drikkevann av prosesspillvann. Det er fantastisk. Dette er noe vi kan se på å implementere på alle steder der det er vannmangel. Alle steder der vi ikke behandler avløpsvannet. Tenk deg hva vi kan oppnå. Vi kan faktisk resirkulere, og vi kan lukke kretsen og gjøre vann tilgjengelig igjen.»
«For Carlsberg-konsernet er effekten å teste her og deretter flytte over til regioner med vannmangel», legger Anders Kokholm til. «Vi opererer i regioner i både India, Kina og andre steder der det ikke er nok vann. Å gjenvinne prosessvannet på denne måten og gjøre det om til drikkevann eller lignende er definitivt et skritt fremover og vil lede Carlsberg mot 2030-målet.»
Doseringssystemer fra Grundfos finnes både i og utenfor Carlsbergs TWM-anlegg.
Fakta om gjenbruk av Carlsberg-vann
3,4 – Liter vann som ble brukt gjennomsnittlig per 1 liter øl produsert på global basis i 2015
<1,7 – det globale 2030-målet for liter vann som brukes per liter øl produsert, eller en reduksjon på 50 %, en del av Carlsbergs Together Towards Zero-ambisjon.
65 % – Total mengde vann som brukes som prosessvann.
2000 m3/dag – Mengden prosessavløpsvann som TWM-anlegget (Total Water Management) kan behandle om gangen
1800 m3/dag – Mengden RENT vann sendt tilbake til fabrikken for gjenbruk, eller 90 % av totalmengden. De resterende 10 % er overflødig slam og avløpsvannkonsentrat som sendes til offentlig behandling av avløpsvann
560 000 m3 – Mengden vann spart med TWM i året (eller 560 millioner l/å)
9,6 % – Energireduksjon fra TWM-anleggets biogassproduksjon og intern sirkulasjon av varmtvann
17 – antall Carlsberg-bryggerier i områder med høy vannrisiko på global basis. Carlsberg planlegger å bruke erfaringen fra TWM-anlegget til å redusere vannavfallet på disse anleggene.
Bruk av prosessvann – Rengjøring av beholdere, tanker, rør, maskiner, overflater, flasker og bokser, samt i pasteurisering, kjeler, kjøletårn og mer.
Tenna Skov Thorsted, bærekraftssjef, Carlsberg Danmark
Kilder
Informasjonen i denne artikkelen kom fra intervjuer med alle kilder på anlegget hos Carlsberg i september og oktober 2021, på anlegget hos NIRAS i oktober 2021 og via videochat med Pantarein i oktober 2021. Du finner mer informasjon om DRIP-partnerskapet og studiene om gjenbruk av vann på denne nettsiden.
Merk: Når kilder refererer til «drikkevann», er det et begrep for å spesifisere det høyeste renhetsnivået til vann. Dette betyr at det behandlede vannet i prinsippet er trygt å drikke, men i dette tilfellet er det ikke en ingrediens i sluttproduktet.
Fire sett med Grundfos NB-pumper sirkulerer vannet i og blant de anaerobe, aerobe og kondisjoneringstankene samt biogasskiven ved Carlsbergs Total Water Management-anlegg.
Grundfos har levert:
For Carlsberg Danmarks Total Water Management-anlegg i Fredericia samarbeidet Grundfos med Pantarein og Carlsberg for å identifisere de mest optimale pumpene og doseringssystemene for hele behandlings- og renseprosessen. Dette omfatter:
- Nedsenkbare SL-avløpspumper og miksere
- NB-endesugepumper for sirkulasjon blant biologiske tanker og biogasskiver
- Komplette doseringsskap med digitale doseringspumper, rør og tilbehør som trengs til alle behandlingstrinn samt UF-RO-membran-CIP (cleaning-in-place)
- Kraftige vertikale CR-flertrinnspumper til RO-systemet
- Komplette systemer
- Oxyperm Pro for desinfeksjon
- POLYDOS for polymerproduksjonsenhet
- DID for overvåking og styring av vanndesinfeksjon