Untitled Document
"Bij decentrale systemen houden
mensen vervuiling beter in de gaten"
Proefopstelling op TU/e om drinkwater te
halen uit regenwater
Drinkwater/Gerard Verhoogt
Foto/Bram Saeys
"Een experiment met waterzuivering uitproberen met
de bewoners is natuurlijk te link. Je weet, ondanks alle theorie,
niet wat er uit de kraan komt. Bovendien was er op het TU/e-terrein
een mooie locatie, dus staat hier sinds vorig jaar een proefopstelling
om zelf drinkwater te maken van regenwater. Dit helofytenfilter
zuivert regenwater zoals de duinen ook doen. En de resultaten
zijn zeer bemoedigend", zegt een enthousiaste dr. drs. Ferdinand
Beetstra van de capaciteitsgroep Bouwtechniek van de faculteit
Bouwkunde.
 Beetstra werkt, bijgestaan door
vier studenten, op twee plaatsen met twee gelijkwaardige woningtypen.
Een flat in de Bijlmer (die intussen gesloopt is) en een oude
flat in Berlijn. De vraag was: 'Kun je in deze gebouwen een zelfregulerende
watervoorziening creëren?'. Het gaat om het ontwerp èn
de voorwaarden. Het energiegebruik moet minder zijn dan bij het
bestaande systeem, en de vraag is op welke schaal je het moet
invoeren en wanneer het optimaal functioneert. Het moet simpel
en goedkoop zijn, met actieve betrokkenheid van de bewoners.
Beetstra: "Duurzaam Bouwen is bij Bouwtechniek een belangrijk
thema, conceptueel en productietechnisch, waarbij de maakbaarheid
voorop staat. Voor de Bijlmer ontwikkelden we een theoretisch
rioolloos concept zonder drinkwateraansluiting. Voor Berlijn maakten
we een praktisch concept. Het meest watervervuilende object in
huis is het toilet, afwaswater is een goede tweede. Uit de studie
voor de Bijlmer blijkt dat het aannemelijk is om van regenwater
goed drinkwater te maken. In combinatie met alternatieve systemen
zoals brandstofcellen, windturbines en fotocellen kom je dan theoretisch
bij gebouwen die zelfvoorzienend en zelfregulerend zijn. De praktijk
vond plaats in Berlijn. Daar gebruikt men composterende toiletten
die de urine eruit filteren en een toilet dat 1,2 liter water
per spoeling gebruikt. Het water voor de douche is afkomstig van
het gezuiverde water van de wastafel, douche, wasbak, keuken en
regenwater. De eerste resultaten zijn positief."
Milieubelasting
Beetstra was altijd al in geïnteresseerd in zelfregulerende
systemen: "Bij decentrale systemen worden mensen meer betrokken,
houden ze dingen beter in de gaten omdat hun verantwoordelijkheid
groter wordt. Hoe meer troep je zelf in het water gooit, hoe meer
je het moet zuiveren."
Aan de Universiteit van Amsterdam studeerde Beetstra Scheikunde.
Zijn specialisatie was biochemische zonne-energie conversie: het
omzetten van zonne-energie in stroom (of waterstofgas) met enzymen
en bacteriën in plaats van met silicium. Hij realiseerde
daarna projecten met windmolens, "Maar water ontbrak nog",
voegt hij er aan toe. Bij Bouwtechniek promoveerde Beetstra op
milieu-economische onderwerpen, waarvoor hij modellen ontwierp
die de milieubelasting meerekent bij bouwprojecten. Beetstra:
"Denk aan verandering van landbouwgrond in stedelijk gebied,
de uitstoot van emissies, grondstofverbruik. En dat hangt weer
samen met de gebruikte bouwvormen. Die milieuschade wordt meestal
niet doorberekend, waardoor de winst hoger wordt dan die in werkelijkheid
is."
Uitwerpselen
In de proefopstelling, die een systeem op moet leveren dat mensen
thuis kunnen gebruiken, valt regenwater op het dak van een bouwkeet.
Via een buis en een pomp
gaat het water naar de filters, waar het wordt gezuiverd. Eerst
komt een fijn mechanisch filter (voor het grove vuil), dan volgt
het helofytenfilter: een met riet begroeide zandbak met een schelpenlaag
en een beetje stro. Het stro zorgt voor het voedsel dat de bacteriën
die ammoniak omzetten nodig hebben om te kunnen leven. Het filter
zuivert vooral op bacteriën, biologisch afbreekbare stoffen,
ammonium, fosfaten en sulfaten, maar ook de uitwerpselen van duiven,
die voor de mens schadelijke stoffen bevat.
Beetstra: "De voorlopige resultaten komen in de buurt van
de officiële norm, dus het doel halen we. Maar we moeten
bijvoorbeeld nog kijken hoe het 's zomers gaat (als er minder
water is) en andere soorten daken en dakgoten testen. Met regenwater
zijn in het verleden al veel experimenten gedaan, vooral 10 tot
15 jaar geleden. De milieuvervuiling (met name de emissie van
auto's) was destijds veel groter en de conclusie luidde: 'Met
regenwater gaat het niet'. Maar nu die vervuiling minder is, kun
je water heel goed zuiveren."/.
Veelbelovende testresultaten bij multidisciplinair
project over waterzuivering
"Als je een bekertje regenwater opvangt, is het drinkbaar
op het ammoniumgehalte na dat nog hoger is dan de norm toestaat.
Tijdens de opslag komen er nog teveel bacteriën bij, daarom
moet je het zuiveren. Bij de laatste metingen ligt het ammoniumgehalte
van het gezuiverde water onder de norm, alleen de bacteriën
vormen nog een probleem", vertelt Remy van der Vlies (vierdejaars
TeMa). Samen met Frederike Das, (zesdejaars Bedrijfskunde), Michiel
van der Velden (vierdejaars Bouwkunde) en Surjo Abadi (student
Werktuigbouwkunde, die bij het interview niet aanwezig kon zijn)
werkte hij mee aan het project.
Het waterzuiveringsproject is onderdeel van het TDO-certificaat.
Een belangrijke reden, maar niet de enige waarom de studenten
hiervoor kozen. Het was voor iedereen een nieuw vakgebied en het
betrof een multidisciplinair project. Daarom moesten de deelnemers
aan elkaar en elkaars werkwijze wennen. Das: "Je moet je
snel inwerken en je flexibel opstellen. Bij Bedrijfskunde volg
je, tamelijk strak, één bepaald model. Daar heeft
iedereen altijd veel te zeggen, hier is het minder praten en meer
doen."
Van der Velden: "Bij Bouwkunde werk je meer individueel.
Je zit wel samen in een atelier en je hebt één program
van eisen, maar je maakt je eigen ontwerp. Meestal werk je niet
samen aan één project."
Hun centrale onderzoeksvraag was de technische haalbaarheid van
de filtering. Van der Vlies: "Anders hoef je aan de acceptatie
niet eens te beginnen. Dat was moeilijk genoeg. Vragen als: 'Aan
welke eisen moet schoon drinkwater voldoen, hoe en waar moet je
dat meten', hebben veel tijd gekost. Gelukkig kregen we veel hulp,
onder meer van het biologisch laboratorium en het chemisch laboratorium
en van onze tutor ir. Rob Hanssen."
In totaal zijn er zo'n zestig normen voor het drinkwater, maar
die hoefden ze niet allemaal te onderzoeken. Loodvergiftiging
valt er bijvoorbeeld buiten, wel belangrijk waren bacteriën
en ammonium (een ammoniakoplossing), dat veel in regenwater zit
door de uitlaatgassen.
Rotten
Das: "Theorie en praktijk zijn twee verschillende zaken.
Op een gegeven moment was het gefilterde water helemaal bruin.
Ik heb stro mee naar huis genomen om het daar te laten rotten.
Dat veroorzaakte een bruine verkleuring van het water omdat een
pomp stuk ging. De deksel van de opslagtank lag op grashoogte,
zodat er zand, gras en regenwormen in vielen. Daar hebben we schotten
omheen gebouwd. Het dak bleek scheef te staan. De buis die het
water opving, stond aan de verkeerde kant, als het water opdroogde,
liep het niet de buis in. Beide pompen zijn kapotgegaan en het
eerste zand dat we gebruikten, bleek te grof te zijn, waardoor
het water te snel wegliep en niet goed gefilterd werd."
Van der Vlies: "Dat komt doordat alles nieuw is aan dit project.
In Nederland is één bedrijf hiermee bezig en ergens
in Engeland schijnen ze op deze manier regenwater te filteren."
Van der Velden: "We hebben op de TU/e inmiddels een goed
netwerk opgezet voor dit soort dingen en we hebben veel kennis
hierheen gehaald. Naast Beetstra is er niemand op de TU/e die
hier veel vanaf weet." Das: "En de resultaten zijn veelbelovend.
Het zijn de eerste metingen, dus het is een momentopname. Het
doel, kwalitatief goed drinkwater, hebben we nog niet helemaal
bereikt. We hebben aan het begin en het einde van het proces gemeten,
èn daar tussenin. Ook bij het opslaan kan het water namelijk
vervuilen. En het moet 's zomers en 's winters werken. Nu regent
het hier niet altijd en we hebben in het weekend nog al eens met
kraanwater bijgevuld. Anders gaan de rietplanten dood en daarmee
ook de bacteriën. Dus we waren blij dat het de laatste tijd
veel heeft geregend."/.
Van links naar rechts: Frederike Das, Michiel
van der Velden,Remy van der Vlies,
Rob Hanssen, Ferdinand Beetstra.
|
Untitled Document
Phileas moet mensen stimuleren de auto
te laten staan
Dik de Bruin ontwikkelde geleidingssysteem
voor zelfsturende bus
Phileas/Chantal Louwers
Foto/Bram Saeys
De Phileas is een voertuig dat automatisch van de ene naar
de andere halte rijdt. Dr.ir. Dik de Bruin heeft zich de laatste
vier jaar beziggehouden met een onderzoek naar een geleidingssysteem
voor deze zelfsturende bus. Hij promoveerde gisteren aan de faculteit
Elektrotechniek met zijn proefschrift 'Lateral Guidance of All-Wheel
Steered Multiple-Articulated Vehicles'. Mede dankzij zijn bevindingen
gaat de Phileas over anderhalf jaar rijden in de regio Eindhoven.
Het verkeer in Nederland staat steeds vaker muurvast. Door de
vertragingen worden er dagelijks enorme economische verliezen
geleden. "Dit probleem kan gereduceerd worden door meer mensen
gebruik te laten maken van het openbaar vervoer", zegt De
Bruin in zijn proefschrift. "Om dit te bereiken, dient het
openbaar vervoer verbeterd te worden."
De Phileas is onderdeel van het nieuwe Hoogwaardig Openbaar Vervoer
(HOV) systeem. Dat moet er in de toekomst voor zorgen dat meer
mensen met het openbaar vervoer gaan reizen. Initiatiefnemers
van de zelfsturende bus zijn de gemeentes Eindhoven en Veldhoven.
APTS uit Valkenswaard is het bedrijf dat de bus bouwt. De Bruin
heeft de afgelopen jaren gewerkt aan de Phileas. "Door het
gebruik van een multi-gelede bus (harmonicabus-red.) met onafhankelijke
besturing op alle assen kan het openbaar vervoer verbeterd worden.
In het systeem worden de voordelen van railvoertuigen en stadsbussen
gecombineerd. Een voordeel van bijvoorbeeld de tram is dat die
altijd op een vaste afstand van het perron stopt. Het is de bedoeling
dat de Phileas dat ook doet. Daarom moeten er hogere perrons gemaakt
worden. Op die manier wordt het voor passagiers makkelijker om
in en uit te stappen."
Het voordeel dat de Phileas heeft ten opzichte van de tram, is
dat er geen rails voor nodig zijn. "Dit systeem zal uiteindelijk
goedkoper zijn, omdat er geen dure infrastructuur aan te pas hoeft
te komen." De Phileas zal kleiner en flexibeler worden dan
een tram. "Bij een verkeersopstopping kan een chauffeur (die
normaal gesproken alleen gas hoeft te geven - red.) de automatische
geleiding uitschakelen en de besturing overnemen."
De naam van de zelfsturende bus is afgeleid van Phileas Fogg,
hoofdpersoon in het boek 'Reis om de wereld in tachtig dagen.'
Zijn reis wordt gezien als toppunt van stiptheid met een voor
die tijd zeer hoge gemiddelde snelheid. De stiptheid en gemiddelde
snelheid staan model voor het Hoogwaardig Openbaar Vervoer (HOV).
 Steden
Een beter openbaar vervoersysteem zal er volgens de initiatiefnemers
toe leiden dat minder mensen met de auto reizen. "Ik reis
zelf niet met het openbaar vervoer", vertelt De Bruin lachend.
"Vroeger wel, maar nu woon ik zo dicht bij mijn werk, dat
ik met de fiets ga. Ik moet zeggen dat mensen in dorpen niet zo
enthousiast zijn over het openbaar vervoer. Ik kom zelf uit Tiel
en daar komt alleen een paar keer per dag een belbus. Dan ga je
liever met de auto. In een stad als Eindhoven is het veel meer
ingeburgerd om met de bus te reizen." Daarom is het HOV-systeem
bedoeld voor middelgrote en grote steden.
"Ik ben nooit op een speciale manier geïnteresseerd
geweest in verkeer", vertelt De Bruin. "Het onderwerp
speelde al een tijdje in de vakgroep Meet- en Besturingstechnieken
van de faculteit Elektrotechniek. Daarom heb ik mijn onderzoek
gericht op een meetsysteem dat de positie van de bus ten opzichte
van de weg kan bepalen." Daarvoor deed hij eerst uitgebreid
literatuuronderzoek. "Als de metingen uitgevoerd worden met
behulp van camera's, zullen die metingen nooit voor honderd procent
betrouwbaar zijn, aangezien je rekening moet houden met bijvoorbeeld
bladeren op de weg. Als er magnetische velden voor gebruikt worden,
heb je daar geen last meer van. In Amerika is men al lange tijd
bezig met permanente magneetjes in de weg. Daarbij wordt gebruik
gemaakt van look-up tabellen om de meethoogte te elimineren."
De Bruin had het idee dat dat niet nodig zou zijn en ontwikkelde
een meetmethode, ook gebaseerd op permanente magneten, waarbij
de meethoogte door deling van twee magneetvelden geëlimineerd
wordt. "Op deze manier is de meetmethode onafhankelijk van
de sterkte van de magneten. Dit heeft als voordeel dat als de
magneten zwakker worden door veroudering, de methode nog steeds
gebruikt kan worden."
3D-simulatiemodel
"Door een model op te stellen, heb ik inzicht gekregen in
het gedrag van een bus op de weg. Dit model is gebruikt om een
regelaar te ontwikkelen. Deze regelaar berekent aan de hand van
de uitgangen van een meetsysteem, de gewenste stuurhoeken die
nodig zijn om de bus de juiste baan te laten volgen. Verder heb
ik een meetsysteem ontwikkeld, waarmee je met behulp van magneten
ook de afwijking van de bus tussen de magneten kan schatten."
Door middel van versnellingsopnemers en een model van de baan
kan voorspeld worden wat de afwijking van de bus ten opzichte
van de baan is. Met de magneten kan de werkelijke afwijking gemeten
worden. "Die twee resultaten worden met elkaar vergeleken
om het verschil tussen voorspelling en meting te bepalen. Dit
verschil wordt vervolgens in het meetsysteem teruggekoppeld om
de voorspelling te verbeteren."
De Bruin heeft aan de hand van een 3D-simulatiemodel geconstateerd
dat zijn systeem werkt. "Een echte test is tot nu toe nog
niet mogelijk geweest, aangezien er problemen zijn geweest met
de hardware."
Het oorspronkelijke plan van de gemeente Eindhoven was om de
Phileas vorig jaar zijn eerste rit te laten maken. Het bedrijf
dat de bus bouwt, APTS, heeft echter veel later dan gepland groen
licht gekregen om met de bouw te beginnen. "De busbanen die
voor de Phileas bedoeld zijn, worden al een hele tijd door stadsbussen
gebruikt. De gemeente kon namelijk al veel eerder beginnen met
het aanleggen daarvan."
Bij het aanleggen van het HOV-net wordt uitgegaan van het huidige
vervoer-systeem. De Phileas gaat daarom rijden van het centrum
van Eindhoven naar Meerhoven, Eindhoven Airport en Citycentrum
Veldhoven. Het was de bedoeling dat de nieuwe inwoners van Meerhoven
meteen aan het nieuwe vervoerssysteem gewend zouden raken. Aangezien
Phileas voor de komst al flink wat vertraging heeft opgelopen,
sluiten ook de inwoners van Meerhoven nu hoogstwaarschijnlijk
braaf met hun auto's in de Nederlandse files aan.
Toekomst
Momenteel houdt De Bruin zich niet meer bezig met de Phileas.
"Mijn onderzoek wordt gebruikt voor het geleidingssysteem.
Ik werk nu bij het Philips Natuurkundig Laboratorium aan de aansturing
van platte televisies. Ik had vroeger een lijstje in mijn hoofd
van dingen die ik graag wil doen. Toevallig stonden het openbaar
vervoer en televisies daar niet op. Ik kan me nog één
ding van dat lijstje herinneren dat ik graag nog eens zou doen:
iets met medische toepassingen." De Bruin vindt het geen
probleem dat zijn dromen niet geheel zijn uitgekomen. "Ik
was erg nieuwsgierig en geïnteresseerd in de uitkomsten van
mijn onderzoek en dat vind ik de beste reden om een promotieonderzoek
te doen." Een van zijn stellingen luidt dan ook: 'Het doel
van een wetenschappelijk onderzoek mag niet het schrijven van
publicaties zijn'. "Uitkomsten van een onderzoek moeten wel
gepubliceerd worden, maar het mag niet hét doel zijn."/.
|
