Case
Carlsberg-kranar i vattenåtervinningsprocess med behandling på plats
Detta har varit en dröm i många år, att faktiskt göra det här.
Carlsbergs bryggeri vill minska sin vattenförbrukning med 50 procent senast 2030. Initiativet Zero Water Waste är en del av Carlsbergs Together Towards Zero-program. I sin produktionsanläggning i Fredericia, Danmark, har Carlsberg utvecklat en Total Water Management-anläggning med konsulter, universitet och teknikleverantörer som Grundfos. Anläggningen behandlar använt processvatten från främst rengöringsändamål, renar det till dricksvattenkvalitet och skickar tillbaka det till bryggeriet för att återvinnas som processvatten. Anläggningen återvinner och återanvänder 90 procent av sitt processvatten.
Andreas Kirketerp, chef för Total Water Management-anläggningen på Carlsberg i Fredericia, Danmark. Anläggningen behandlar och renar fabrikens processvatten och skickar tillbaka 90 procent av det för att återvinnas som processvatten.
Situationen
Vatten är en avgörande ingrediens för att producera öl. Inget vatten, ingen öl. Det mesta av det vatten som används traditionellt hamnar dock inte i ölen. Vid Carlsbergs anläggning i Fredericia, Danmark, går cirka 60 till 65 procent av den totala vattenförbrukningen till främst rengöringsändamål – allt från utrustning, golv och ytor till rör och tankar till flask- och burktvättar med mera, inklusive kyltorn och pannanläggningar. Detta kallas processvatten.
Tänk på vad vi kan göra nu. Vi kan faktiskt återvinna och sluta cirkeln och göra vatten tillgängligt igen. Det är fantastiskt.
”Vattenförbrukningen i bryggerier är relaterad till hygienen. Historiskt sett har det varit mycket fokus på att när man producerar mat, måste man göra av med mycket vatten”, säger Søren Nøhr Bak, expertchef för vatten i mat och dryck på NIRAS, Carlsbergs teknikkonsultpartner. ”Går man tillbaka i tiden, skulle bryggerierna faktiskt skryta om hur mycket vatten de förbrukade, för det var en indikator på hur rent det faktiskt var. Idag fungerar inte det.”
Carlsberg-koncernen använde 3,4 liter vatten per liter öl som producerades globalt under 2015, enligt Tenna Skov Thorsted, hållbarhetschef på Carlsberg Danmark.
”Vår ambition var att minska den till under 1,7”, säger hon, eller minska vattenförbrukningen med 50 procent i hela Carlsberg-koncernen fram till 2030. Denna ambition kom från bolagets hållbarhetsprogram Together Towards Zero, som kräver noll slöseri med vatten senast 2030.
Processvatten används för rengöring av utrustning, golv, ytor, rör och tankar, flask- och burktvättar med mera inne i fabriken
En dröm i många år
Den nya anläggningen är ett resultat av ett brett samarbete i Danish Partnership for Resource and Water-Efficient Industrial Food Production (DRIP). Inom DRIP har företag, teknikleverantörer, forskningsinstitut och hälso- och livsmedelsmyndigheter arbetat för att ompröva hur vi använder och återvinner vatten och utöka gränserna för vattenrening och cirkularitet. Carlsberg-koncernen och Grundfos ingick bland flera andra i DRIP.
Genom olika, små vattenbesparande projekt hade Carlsbergs anläggning i Fredericia redan sänkt sin egen vattenförbrukning till 2,8 liter vatten per 1 liter öl. Men för att kunna nå 1,7 liter eller lägre behövdes ett större initiativ. Så 2019, efter några månaders samtal med intressenter inom bryggeriet, berättar Søren Nøhr Bak, bestämde sig Carlsberg för att satsa stort och bygga en demonstrationsanläggning kallad Total Water Management-anläggningen (TWM).
”Carlsberg har mer än 80 bryggerier runt om i världen – några av dem i områden med vattenbrist”, säger Søren Nøhr Bak. ”Så de ville säkerställa att de kunde få detta att fungera i en kontrollerad miljö så att de sedan kunde ta konceptet och implementera det i några av dessa andra bryggerier.”
Carlsberg Danmarks bryggerichef Anders Kokholm säger: ”Detta har varit en dröm i många år, att faktiskt göra det här. Vi hade folk som jobbade med detta med några andra företag – även Grundfos – och testade till och med att brygga med vattnet, så vi visste att det gick att göra. Det var bara inte i stor skala. Så det var: Nu gör vi det här och sätter igång det.”
Uppvärmt processvatten används för att pastörisera öl efter att det har förseglats i burkar och flaskor.
Vattenåtervinning på plats blir verklighet
”Grundidén med projektet är att ta allt processvatten och skicka det till en anläggning för behandling av spillvatten, och sedan rena vattnet efteråt i en säker applikation för dricksvatten för att säkerställa att vi kan återvinna vattnet igen i bryggeriet”, säger Kokholm. ”Det kommer inte att användas som bryggvatten, så det kommer inte att ingå i produkten. Det kommer endast att användas för rengöringsprocesser.”
Søren Nøhr Bak, expertchef för vatten i mat och dryck på NIRAS
Søren Nøhr Bak på NIRAS säger att eftersom detta aldrig tidigare testats i den här omfattningen i ett danskt livsmedels- och dryckesföretag, var det en stor uppgift att få godkännande från både Carlsberg och de danska myndigheterna för kvalitets- och riskbedömning.
”Vi var ute och pratade med alla som var intresserade av kvalitet”, säger han. ”Och det är inte bara den lokala kvalitetsorganisationen i bryggeriet i Fredericia. Det är också koncernens kvalitetsorganisation, samt kvalitetsorganisationerna för Coca Cola och Schweppes, eftersom denna anläggning också producerade produkt för dessa franchisingföretag. Andra mycket viktiga parter var förstås miljömyndigheterna och naturligtvis livsmedels- och dryckesmyndigheterna i Danmark.
”Alla parter godkände, och Pantarein Water – en leverantör av nyckelfärdiga spillvattenreningsanläggningar med säte i Belgien – fick i uppdrag att tillhandahålla hela behandlingssystemet. Grundfos skulle leverera pumpar och system för att flytta vatten och säkerställa exakt dosering i anläggningen.
”Grundfos har såklart mycket kunskap inom pumpar”, säger Bryan de Bel, projektledare på Pantarein. ”De hjälpte oss mycket under offertfasen med att välja rätt produkter för alla lösningar vi behövde kunna erbjuda. Vi pratade mycket för att få de mest hållbara och effektiva lösningarna – både med hänsyn till energiförbrukning och hållbarhet. Så det gjorde stor skillnad för oss.”
Søren Nøhr Bak tillägger att Grundfos valdes för att ”när det gällde pumpning och dosering ville vi säkerställa att vi fick mycket tillförlitliga lösningar. För om en av dessa komponenter inte fungerar kommer hela driften att misslyckas. För det andra ville vi få lösningar som gjorde det möjligt för oss att övervaka och styra systemet, så att vi ständigt kan se hur det går för oss inom de förväntade riktmärkena. Många lärde sig att det inte bara är en pump – det finns faktiskt en intelligens i pumpen.”
Carlsbergs Total Water Management-anläggning i Fredericia, Danmark använder anaerob och aerob behandling av spillvatten. Den anaeroba tanken till vänster producerar biogas, som Carlsberg använder för att producera värme till bryggningsprocesserna, vilket tillför ett extra lager av hållbarhet till projektet.
TWM-anläggningen för rent vatten
TWM-anläggningen kan behandla 2 000 kubikmeter inkommande processvatten om dagen, varav 90 procent – eller 1 800 m3 – återvinns. Anläggningen producerar också biogas, som Carlsberg använder för att värma sina anläggningar, vilket tillför ett extra lager av hållbarhet.
Anaeroba och aeroba biologiska behandlingsprocesser i kombination med MBR-membranfiltrering avlägsnar de flesta föroreningar och fasta ämnen i spillvattnet. Det behandlade vattnet filtreras sedan ytterligare i en sluten omvänd osmos (CCRO)-anläggning för att avlägsna upplösta salter i vattnet. Sedan ”återmineraliseras” RO-permeatvattnet, med kalciumkarbonat för att minska aggressiviteten och säkerställa att vattnet uppfyller dricksvattenkvaliteten. Det stabiliserade vattnet genomgår sedan en UV-ljusbehandling. Det får också en injektion av klordioxid för att avlägsna bakterierisk och förhindra potentiell biofilm som byggs upp i distributionsnätet.
Grundfos pumpar hjälper till i varje steg i processen (se diagram nedan eller ladda ner här), säger Andreas Kirketerp, chef för Total Water Management-anläggningen, där Grundfos täcker 95 procent av pumparna på plats.
Grundfos lösningar på Carlsbergs TWM-anläggning i Fredericia Danmark
Bryan de Bel, projektledare på Pantarein, entreprenör för nyckelfärdiga bearbetningsanläggningar
Pantareins Bryan de Bel säger: ”Som ni vet är kemikalier alltid en stor risk. Så för oss var det väldigt tidsbesparande att få en komplett doseringslösning från Grundfos. Vi fick hela skåpen med doseringspumpar, alla rör, ventiler, allt ingick, så vi var väldigt nöjda med det. Dessutom har Grundfos pumpar en programvara med flödesstyrning. Och det garanterar att du doserar det du behöver dosera.”
Andreas Kirketerp, chef för Total Water Management-anläggningen, säger: ”Grundfos pumpar är mycket tillförlitliga. Och den här anläggningen måste vara i drift hela tiden. Det är inte billigt att bygga en anläggning som den här, och den måste kunna betala sig. Den producerar 1 800 kubikmeter om dagen. Så om den står stilla en dag är det 1 800 kubikmeter som ni både måste köpa och även släppa ut till kommunen. Så den måste fungera. Alltid.”
Förutom tillförlitlighet, säger bryggerichef Anders Kokholm att initiativet medförde andra praktiska utmaningar som man bara behövde tid för att lösa.
”En av de saker som var ett bekymmer var vattnet som kom från anläggningen, jämfört med det kommunala vattnet som vi fick från den offentliga försörjningen. Temperaturen var högre”, säger Kokholm. Kommunalt vatten i Danmark har en temperatur på runt 8–9°C, medan TWM:s utgångsvatten låg på 20–28°C.
Anders Kokholm, bryggerichef, Carlsberg Danmark
”Vad skulle bli den faktiska påverkan i vårt bryggeri? Naturligtvis gjorde vi studier och så vidare tidigare, men ingen har verkligen provat det här förut. Skulle det till exempel ha några negativa effekter på mikrobiologin? Men det har faktiskt fungerat väldigt bra. Och många av processerna är på plats för att säkerställa att mikrobiologin är okej – även på förbrukningsplatserna. Och alla våra tester har visat att vattnet är rent. Och det finns ingen påverkan från det.”
Pantareins Bryan de Bel säger att det var ”väldigt tidsbesparande att få en komplett doseringslösning från Grundfos. Vi fick hela skåpen med doseringspumpar, alla rör, ventiler, allt ingick. Och förutom det har pumparna en programvara med flödesstyrning. Och det garanterar att du verkligen doserar det du behöver dosera.”
Resultatet
Efter det första halvåret i drift har TWM-anläggningen långsamt arbetat upp till full kapacitet. Anders Kokholm kallar det en gradvis process.
”Det är spännande att starta upp det. Vi lär oss mycket. Vi satte igång det i början av 2021 och började fylla anläggningen gradvis, för att bakterierna i anläggningen för behandling av spillvatten skulle vänja sig vid vårt spillvatten”, säger Kokholm. ”Det tar lite tid att bygga upp tillräckligt med slam för att hantera spillvattnet. Så det är en resa att få full fart på det hela. Vi har sett en mycket positiv effekt i [total water-to-brewed beer]-förhållandet för bryggeriet. Vi har inte riktigt nått målnivån än, men vi kommer att göra det i tid.”
Søren Nøhr Bak säger: ”Detta är ett sådant paradigmskifte för så många människor. Kan man verkligen återvinna vatten i en livsmedels- och dryckesindustri? Och ja, det har visat sig att det är möjligt. Vi har en teknik som gör det möjligt för oss att på ett säkert och tillförlitligt sätt producera dricksvatten ur processens avloppsvatten. Det är fantastiskt. Detta är något som vi verkligen kan titta närmare på för att genomföra på alla platser där vi har vattenbrist. Alla platser där vi inte behandlar spillvattnet. Tänk på vad vi kan göra. Vi kan faktiskt återvinna, och vi kan sluta cirkeln och göra vatten tillgängligt igen.”
”För Carlsberg-gruppen är påverkan att testa här och sedan flytta in i regioner där vi har vattenbrist”, tillägger Anders Kokholm. ”Det finns regioner där vi är verksamma i både Indien och Kina och på andra håll där det inte finns tillräckligt med vatten. Och att återvinna vårt processvatten på det här sättet för att göra det till dricksvatten eller liknande är definitivt ett steg framåt och kommer att få Carlsberg mot 2030-målet.”
Grundfos doseringssystem finns både i och utanför Carlsbergs TWM-anläggning.
Fakta om Carlsbergs vattenåtervinning
3,4 – Liter vatten som användes per 1 liter öl som producerades globalt 2015, i genomsnitt
<1,7 – Globalt mål för 2030 på liter vatten som används per producerad liter öl, eller en minskning med 50 procent, som en del av Carlsbergs Together Towards Zero-ambition.
65 % – Total vattenmängd som används som processvatten.
2 000 m3/dag – Mängd processpillvatten som TWM-anläggningen kan behandla åt gången
1 800 m3/dag – Mängd RENT vatten som skickas tillbaka till fabriken för återvinning, eller 90 procent av den totala mängden. Resterande 10 procent är överskott av slam och spillvattenkoncentrat, som skickas till offentlig behandling av spillvatten
560 000 m3 – Mängd vatten som sparas av TWM per år (eller 560 miljoner l/å)
9,6 % – Energiminskning från TWM-anläggningens biogasproduktion och cirkulation av varmvatten
17 – antal Carlsberg-bryggerier i högriskområden när det gäller vatten globalt. Carlsberg planerar att använda lärdomar från TWM-anläggningen för att minska slöseriet med vatten på dessa platser.
Användning av processvatten – Rengöring av kärl, tankar, rör, maskiner, ytor, flaskor och burkar; används också i pastöriseringsapparater, pannor, kyltorn med mera.
Tenna Skov Thorsted, hållbarhetschef, Carlsberg Danmark
Källor
Informationen i den här artikeln kom från intervjuer med alla källor på plats på Carlsberg i september och oktober 2021, på plats på NIRAS i oktober 2021 och via videochatt online med Pantarein i oktober 2021. Mer information om DRIP-samarbetet och studier om vattenåtervinning finns på denna webbplats.
Obs! När källor refererar till ”dricksvatten” är det en term för att ange den högsta renhetsnivån för vatten. Detta innebär att det behandlade vattnet i princip är säkert att dricka, men i det här fallet är det inte en ingrediens i slutprodukten.
Fyra uppsättningar Grundfos NB-pumpar cirkulerar vattnet i och bland de anaeroba, aeroba och konditioneringstankarna plus biogastvätten vid Carlsbergs TWM-anläggning.
Grundfos levererade:
För Carlsberg Danmarks Total Water Management-anläggning i Fredericia arbetade Grundfos med Pantarein och Carlsberg för att identifiera de mest optimala pumparna och doseringssystemen för hela behandlings- och reningsprocessen. Detta omfattar:
- Dränkbara SL-spillvattenpumpar och mixrar
- NB-pumpar med axiellt inlopp för cirkulation bland biologiska tankar och biogastvätt
- Kompletta doseringsskåp med digitala doseringspumpar, rör och tillbehör som behövs för alla behandlingssteg samt UF-RO-membranet CIP
- Kraftfulla CR vertikala flerstegspumpar för RO-systemet
- Kompletta system
- Oxyperm Pro för desinficering
- POLYDOS för polymerproduktionsenhet
- DID för övervakning och styrning av vattendesinficering