Innovatiecontract Watertechnologie

Transcriptie

1 Pagina 1 van 60

2 Innovatiecontract Watertechnologie Voorwoord De sector watertechnologie binnen de Topsector Water richt zich op drink en industriewater, zuivering van afvalwater, riolering, sensoring en hergebruik/terugwinning van water, energie en/of nutriënten. De sector bestaat uit de waterleveranciers en afvalwaterbehandelaars, kennisinstellingen en aan de sector gerelateerde toeleveranciers zoals gespecialiseerde adviesbureaus, producenten van hardware en technologie, aannemers, en financiële en overige dienstverleners. Tevens zijn sectorbrede organisaties zoals het NWP, Aqua NL en VLM betrokken. De afgelopen periode heeft de sector watertechnologie een intensief proces van samenwerking doorlopen bij de totstandkoming van het innovatiecontract watertechnologie. Voor de verdere invulling van de verschillende programma onderdelen wordt intensief overleg gevoerd met zowel publieke als private partijen over de invulling, alsmede de financiering van de kennis en innovatieagenda voor de toekomst onder het motto Kennis van Water, Kassa voor Later. Het resultaat is een innovatiecontract met een evenwichtige kennisagenda. In deze agenda komt wetenschappelijke, commerciële en maatschappelijke vraagsturing samen. Het is een mix van fundamenteel onderzoek, toegepast onderzoek en valorisatie die in de behoeften van de markt voorzien. Water als randvoorwaarde voor allerlei processen vraagt om crosssectorale samenwerking met andere topsectoren die middels deze agenda wordt versterkt en tot nieuwe dynamiek zal leiden. Het Topconsortia voor Kennis & Innovatie Watertechnologie (TKI) zorgt voor samenhang in de uitvoering waarmee het bedrijfsleven wordt verzekerd van maatwerk in onderzoek en valorisatie en samenwerking met alle partijen in de Gouden Driehoek wordt gefacilliteerd. Pagina 2 van 60

3 Leeswijzer Het Innovatiecontract Watertechnologie is een uitgewerkte agenda voor de kennis die de sector watertechnologie de komende jaren, als Topconsortium Kennis & Innovatie Watertechnologie, wil ontwikkelen, en de stappen die zij wil zetten om haar kennis en innovaties te valoriseren. Doel hiervan is de concurrentiepositie van de sector te verbeteren. Het contract geeft de agenda, de samenwerkingsvormen en de financiering van het TKI Watertechnologie weer. Hoofdstuk 1 beschrijft de markt voor watertechnologie, de actoren binnen de Nederlandse sector watertechnologie, en de positie van de sector op de markt. Hoofdstuk 2 vat de visie en strategie van de sector samen, en introduceert de acht kennisthema s waarbinnen de sector opereert en de vier speerpunten (innovatiethema s) die de pijlers vormen van dit innovatiecontract. Hoofdstuk 3 beschrijft hoe ontwikkelde kennis via technologie tot producten op de markt komt. Daarbij worden drie stromen onderscheiden, die de uitgangspunten vormen van het innovatiecontract: wetenschappelijke vernieuwing, commerciële vraagsturing en maatschappelijke vraagsturing. In de hoofdstukken 4 t/m 7 worden de vier speerpunten en de daarmee verbonden kennisthema s beschreven. Binnen de kennisthema s worden voorbeelden van kansrijke innovaties genoemd. Ook worden als business cases enkele voorbeelden van valorisatie genoemd. Hoofdstuk 8 geeft de relatie aan van de kennisthema s van de sector watertechnologie met enkele thema s die voor meerdere topsectoren relevant zijn, en met enkele topsectoren die nauw met de topsector water zijn verbonden. Hoofdstuk 9 beschrijft de relatie met thema s die binnen Europa spelen en vat enkele internationale netwerken samen die essentieel zijn voor de valorisatie van door de Nederlandse watersector ontwikkelde kennis en technologie. De financiering van de realisatie van de kennisagenda in dit innovatiecontract staat in hoofdstuk 10, en de belangrijkste aspecten van de governance van dit contract staan in hoofdstuk 11. Proces Het innovatiecontract Watertechnologie is een kennisagenda van, voor en door de sector. Eind 2010 heeft de sector watertechnologie, middels een sectorbreed proces, een visie en ambitie ontwikkeld die zich richt op het verzilveren van marktkansen. Deze visie bouwt deels voort op het Innovatieprogramma Watertechnologie De strategische roadmap vormt, als onderdeel van deze visie, het vertrekpunt voor de uitwerking van het innovatiecontract. Het contract is in een open proces met sectorpartijen, binnen de gouden driehoek van overheid, bedrijfsleven en kennisinstellingen, waaronder directe betrokkenheid van het MKB, opgesteld en zal in een vervolgfase verder worden uitgewerkt. Pagina 3 van 60

4 Inhoudsopgave 1. De sector watertechnologie 1.1. Een sterke internationale focus 1.2. Publieke thuismarkt, proeftuin voor innovaties 1.3. Kennisinfrastructuur van wereldwijde topkwaliteit 1.4. Samenwerking tussen de verschillende actoren 2. Visie en strategie 2.1. Maatschappelijke en economische uitdagingen 2.2. De positie van de sector watertechnologie 2.3. Van technology push naar market pull 2.4. Strategische roadmap Watertechnologie 2.5. Speerpunten kennisagenda 2.6. Multidisciplinaire aanpak 3. Van strategie naar uitvoering 3.1. Kennis Kunde Kassa 3.2. Posities binnen de innovatiecyclus 3.3. Uitgangspunten innovatiecontract 4. Water for All 4.1. Inleiding 4.2. Kennisthema s en kansrijke innovaties 4.3. Business cases 5. More Crop per Drop 5.1. Inleiding 5.2. Kennisthema s en kansrijke innovaties 5.3. Business cases 6. Water & Energie 6.1. Inleiding 6.2. Kennisthema s en kansrijke innovaties 6.3. Business cases 7. Water & ICT 7.1. Inleiding 7.2. Kennisthema s en kansrijke innovaties 7.3. Business cases 8. Relatie met doorsnijdende thema s en andere topsectoren 8.1. Nanotechnologie 8.2. Biobased Economy 8.3. Samenwerking Topsectoren 9. Relatie met Europese thema s en internationale netwerken 9.1. Europese thema s 9.2. Internationale netwerken en samenwerking 9.3. Implementatie/valorisatie 10. Financiering Initiatieven en samenwerkingsvormen Instrumentarium 11. Governance Samenhang en afstemming Intellectueel Eigendom Ondersteuning valorisatie door overheid Jaarlijkse evaluatie Pagina 4 van 60

5 1 De sector watertechnologie Watertechnologie is, naast Deltatechnologie en Maritieme Technologie, een van de drie deelsectoren binnen de Topsector Water. De Nederlandse watertechnologie sector heeft van nature altijd een sterke technologie en kennispositie gehad, zich kenmerkend door hoogopgeleide werknemers, veel knowhow bij de kennisinstellingen en veel aandacht voor onderzoek en technologieontwikkeling. Deze onderzoeksinspanningen hebben door de jaren heen geleid tot meerdere (doorbraak )technologieën die inmiddels wereldwijd worden toegepast. 1.1 Een sterke internationale focus De Nederlandse watertechnologie sector is een hoogwaardige en volwassen markt. In de sector zijn ruim bedrijven actief met ruim werknemers. Een belangrijke groep bedrijven (222 in totaal, 16%) zijn de technologieleveranciers, zoals Pentair en Paques, die innovatieve technologie ontwikkelen en internationaal vermarkten. Het Nederlandse bedrijfsleven in de watersector is toonaangevend in het buitenland; het deel van de omzet die zij in het buitenland verdienen, is gestegen van 32,8% in 2003 tot 42% in 2009 (EIM, 2010). De huidige wereldmarkt voor watertechnologie bedraagt ruim 156 miljard (GWI, 2011). Deze markt omvat procesequipement voor industriële en municipale watervoorziening (waterbehandeling, instrumenten en monitoring apparaten) en zuivering. Met een totale omzet van 9,7 miljard heeft Nederland hierin een wereldwijd marktaandeel van 6,2%. Er zijn ook kansen voor de beheermarkt. Zo heeft DHV na leverantie van crystalactors in Taiwan een grote concessie voor 15 jaar productie en levering van drink en proceswater verworven. Daarmee is de wereldwijde marktpotentie nog groter dan 156 miljard. Naast een aantal grotere bedrijven is een grote groep kleinere MKB bedrijven in de sector actief: ca. 43% van de bedrijven heeft mensen in dienst. Het MKB in de watersector genereert 30% van zijn omzet in het buitenland, voornamelijk Europese landen (24 29%) als Verenigd Koninkrijk, België, Duitsland en Frankrijk, en in mindere mate China (12%). Een aanzienlijk deel van de MKB ondernemers houdt zich bezig met internationale samenwerking onder meer op het gebied van R&D. 1.2 Publieke thuismarkt, proeftuin voor innovaties De Nederlandse thuismarkt wordt gedomineerd door publieke organisaties die in de periode respectievelijk 300 miljoen en 1,5 miljard hebben geïnvesteerd in drinkwatervoorziening en afvalwaterafvoer en zuivering, waaronder aansprekende projecten met nieuwe technologieën. Europese regelgeving is in veel gevallen leidend voor de regelgeving en implementatie daarvan in Nederland. Met wet en regelgeving schept de Rijksoverheid de voorwaarden voor de waterbedrijven om goed drinkwater te leveren. Het Rijksbeleid wordt door de provinciale overheid omgezet naar maatregelen en uitgewerkt in plannen. Zij werkt daarbij nauw samen met de waterleidingbedrijven. De provincie is ook de vergunningverlener voor de onttrekking van grondwater. De waterschappen zijn, samen met Rijkswaterstaat, verantwoordelijk voor de kwantiteit en kwaliteit van de regionale oppervlaktewateren en dus ook voor de afvalwaterzuivering. De Pagina 5 van 60

6 gemeenten verzorgen de verzameling en de afvoer van afvalwater via het rioolstelsel en dragen zorg voor de inrichting van het stedelijke gebied en buitengebied. Technologisch is er sprake van een hoogwaardige thuismarkt, onder andere ontstaan door stringente (milieu)regelgeving. In de afgelopen decennia hebben ontwikkelingen op het gebied van biotechnologie en membraantechnologie geleid tot innovaties die voortkomen uit samenwerking tussen technologiebedrijven en launching customers in de thuismarkt. Deze samenwerking heeft in belangrijke mate geleid tot een vooraanstaande internationale concurrentiepositie van de Nederlandse watersector. Om deze positie te verbeteren is het van groot belang om in de thuismarkt referentieprojecten te blijven ontwikkelen. De Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) biedt een extra stimulans om te kiezen voor innovatieve oplossingen op de thuismarkt. De buitenlandse markt vraagt immers veelal om proven technology. In Nederland vormen de waterschappen en drinkwaterbedrijven een groot deel van de thuismarkt. Zij hebben als launching customer een essentiële rol in de keten van technologie tot productontwikkeling en toepassing. Probleem is dat zij vanwege hun publieke taak beperkte (technische en economische) risico s kunnen lopen. Daarom is het lastig om referentieprojecten van nieuwe technologieën op te bouwen. Om toch te zorgen dat waterschappen en drinkwaterbedrijven hun belangrijke rol als launching customer spelen, is het van belang om potentiële risico s die ontstaan bij implementatie weg te nemen. 1.3 Kennisinfrastructuur van wereldwijde topkwaliteit Technologie is een belangrijke succesfactor voor Nederlandse bedrijven in de mondiale watermarkt. Onderzoek van het Rathenau Instituut naar de wetenschappelijke output van Nederlandse kennisinstellingen ten opzichte van de rest van de wereld geeft aan dat Nederland een bovengemiddelde output heeft in het veld Waterresources. Excellent onderzoek in combinatie met een hoogwaardige thuismarkt heeft zich in de afgelopen decennia vertaald tot vele nieuwe (doorbraak )technologieën en grensverleggende wetenschap. Bij de kennisinfrastructuur voor watertechnologie zijn universiteiten en onderwijsinstellingen, onderzoeksinstellingen en onderzoeksconsortia, het bedrijfsleven (waaronder technische leveranciers, ingenieursbureaus en drinkwaterbedrijven) en koepelorganisaties betrokken. Daarnaast spelen overheden en bedrijven een belangrijke rol als kennisvragers. Universiteiten en onderwijsinstellingen actief op het gebied van watertechnologie zijn: TU Delft, UNESCO IHE, Universiteit Twente, Wageningen University, Eindhoven University, VU Amsterdam, Hogeschool Zeeland, Hanzehogeschool Groningen, Hogeschool Utrecht, Hogeschool Larenstein, Saxion, Van Hall Instituut. Daarnaast zijn er onderzoeksinstellingen en onderzoeksprogramma s, zoals TTI W Wetsus, KWR Watercycle Research Institute, TNO, Deltares en RIVM. Diverse koepelorganisaties, zoals STW, STOWA en de stichting RIONED, spelen een rol in het programmeren en financieren van toegepast onderzoek. De publieke onderzoeksinstellingen KWR, STOWA en RIONED hebben net de samenwerking geïntensiveerd en een gezamenlijke kennisagenda voor innovaties in de waterketen opgesteld. In het verlengde van de kennispartijen zijn nieuwe spelers als Helixer ontstaan, een marktgericht consortium dat nieuwe businesskansen creëert. Naast deze Pagina 6 van 60

7 instellingen complementeert het bedrijfsleven de kennisinfrastructuur van de Nederlandse watersector 1.4 Samenwerking tussen de verschillende actoren Een goed samenspel tussen de publieke sector, kennispartijen en de markt is van groot belang. Enerzijds om oplossingen te ontwikkelen voor een efficiënte levering van voldoende en kwalitatief goed water, om te voldoen aan Europese regelgeving (KRW) en om proactief in te spelen op de gevolgen van klimaatverandering. Anderzijds om een sterke thuismarkt te ontwikkelen Nieuwe technologische ontwikkelingen, opkomende markten, nieuwe spelers en spelers die sterker worden door consolidatie en gerichte nationale industriepolitiek vragen dat de Nederlandse sector en overheid proactief en gezamenlijk inspelen op wereldwijde markttrends, wil het haar internationale positie behouden en versterken. Het behouden en verbeteren van de technologische voorsprong van de sector door middel van innovatie is een noodzakelijke randvoorwaarde om de huidige marktpositie te behouden en te verbeteren, en de sterk groeiende internationale concurrentie het hoofd te bieden. De sector watertechnologie werkt al intensief samen, onder andere via organisaties als NWP, Aqua Nederland, VLM en binnen het TTI W Wetsus, en via programma s zoals het Innovatieprogramma Watertechnologie en het Innovatieprogramma Kader Richtlijn Water. Er is veel ervaring met samenwerken binnen de Gouden Driehoek van bedrijfsleven, overheid en kennisinstellingen. De sector watertechnologie werkt al intensief samen, onder andere via netwerkorganisaties (NWP), brancheorganisaties (Aqua Nederland en VLM) en belangenorganisaties (o.a. Vewin, VNG en Unie van Waterschappen). Programma s zoals het Innovatieprogramma Watertechnologie, waaronder TTIW Wetsus, en het Innovatieprogramma Kader Richtlijn Water hebben de samenhang binnen de sector versterkt en tot nieuwe samenwerkingsverbanden voor innovatie geleid. Er is veel ervaring met samenwerken binnen de Gouden Driehoek van bedrijfsleven, overheid en kennisinstellingen. Pagina 7 van 60

8 2 Visie en strategie De watertechnologiesector heeft de ambitie zich te ontwikkelen als één van de top drie innovatieregio s voor watertechnologie. De sector wordt gekend door een hoog wetenschappelijke gehalte, een hoogwaardige thuismarkt en een lange traditie. Technologie is een belangrijke succesfactor voor de Nederlandse bedrijven en continue kennis en technologieontwikkeling is diepgeworteld in de sector. Nederland kan zich in de kennismarkt van watertechnologie meten met de rest van de wereld. Die positie gaat de sector uitbouwen met een excellente kennisinfrastructuur en een uitdagende kennisagenda die leidt tot economische groei en nieuwe bedrijvigheid en innovatieve oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen. 2.1 Maatschappelijke en economische uitdagingen Mondiaal De groei van de wereldbevolking leidt, in combinatie met toenemende verstedelijking, tot grote deltasteden waar de druk op de beschikbare zoetwaterbronnen en verzilting steeds verder toenemen. De gevolgen van de klimaatverandering zullen de beschikbaarheid van zoetwater en de veiligheid en kwaliteit van de leefomgeving verder onder druk zetten, en zullen de onzekerheid hierover, door grotere extremen in droogte en neerslag, versterken. Daarnaast worden veel grondstoffen schaarser en neemt de behoefte aan een groter aandeel duurzame energie toe. Op grote schaal wordt de draagkracht van de aarde aangetast door het overmatige gebruik van natuurlijke hulpbronnen voor de productie van goederen en diensten. Na gebruik resteert vaak afval dat de aarde en haar hulpbronnen vervuilt. Een voorbeeld is het overmatig gebruik van water waardoor op veel plaatsen watervoorraden uitgeput raken terwijl het geproduceerde afvalwater waterbronnen kan verontreinigen, bijvoorbeeld met nitraat afkomstig uit de landbouw. Naast directe schade aan hulpbronnen en ecosystemen, kan deze vervuiling een gezondheidsrisico opleveren, bijvoorbeeld door aanwezigheid van pathogene micro organismen. De maatschappelijke en economische uitdagingen om enerzijds de wereldbevolking van een acceptabele levensstandaard te voorzien en anderzijds de draagkracht van de aarde niet verder aan te tasten en zelfs te herstellen, kunnen met de huidige technologie onvoldoende het hoofd worden geboden. Wereldwijd is er behoefte aan nieuwe technologische oplossingen die enerzijds aan stijgende kwaliteitseisen (ecosystemen, gezondheid) tegemoet komen en anderzijds een kleiner beroep doen op schaarse hulpbronnen (energie, water, chemicaliën). Ook moet de technologie betaalbaar blijven. Er is, kortom, nieuwe technologie nodig die betaalbaar, doelmatig en duurzaam is. Deze uitdaging is niet uniek voor de watersector maar speelt ook een belangrijke rol in andere topgebieden. Pagina 8 van 60

9 2.1.2 Nationaal In Nederland is ten gevolge van het gebruik van hoogwaardige technologie in de gehele watercyclus sprake van een voldoende aanbod van water met geschikte kwaliteit en een adequate verwerking van afvalwater. Echter de situatie is nog niet af er ontstaan steeds nieuwe uitdagingen zoals de ongewenste aanwezigheid van medicijnresten en verdroging ten gevolge van klimaatverandering. Binnen Nederland de uitdaging voor drinkwater, bijvoorbeeld, als volgt geformuleerd: 50% meer water productie tegen dezelfde prijs (bijdrage waterschaarste) 25% reductie van de water en energie footprint (bijdrage aan klimaatverandering en waterschaarste) 50% recycling van grondstoffen (sluiten van grondstofkringlopen) 100% verwijdering van prioritaire stoffen (bijdrage aan milieu en gezondheid) 10% bijdrage door inzet van technologie aan efficiency doelstellingen in de waterketen. Technologie die de dubbele uitdaging van economische groei en verduurzaming weet te combineren, zal wereldwijd een groot afzetgebied hebben. De kennisagenda waaraan de sector watertechnologie zich committeert, komt tot stand door vraagsturing langs twee lijnen te combineren: maatschappelijke en commerciële vraagsturing. Dit kader is van belang voor de uitwerking van de thema s en samenwerkingsvormen in dit innovatiecontract. 2.2 De positie van de sector watertechnologie Nederland is een wereldspeler op het gebied van water en beschikt over een uitstekende kennisbasis voor internationaal succes. In vergelijking met de internationale concurrentie opereert Nederland echter zeer gefragmenteerd op het wereldtoneel. De sector levert hoogwaardige technologie maar het gerealiseerde marktvolume tot nu toe is beperkt. De slag moet worden gemaakt van Technology Driven Only naar High Tech Businesses. Daar moeten barrières voor worden aangepakt zodat de technologisch hoogwaardige positie kan worden uitgebouwd. Er is, vooral dankzij het eerste Innovatieprogramma Watertechnologie, al wel een eerste stap gezet om de fragmentatie te reduceren (consortiavorming). De problemen waar de sector nog tegenaan loopt, zijn: een te lange time to market. Er is een technology push benadering van onderzoek en ontwikkeling in plaats van een market pull, waardoor de valorisatie van kennis te langzaam verloopt; een nog onvoldoende sterke branding van Nederland als Partner voor Water ; een (soms) te kleine thuismarkt om als referentie te kunnen dienen omdat deze bijvoorbeeld te klein is, waterschaarste minder pregnant is of omdat deze onvoldoende snelle dynamiek laat zien; te weinig focus in de exportactiviteiten. Focus op aantrekkelijke segmenten (zowel geografisch als inhoudelijk) kan de kans op succes aanzienlijk vergroten. Pagina 9 van 60

10 2.3 Van technology push naar market pull De internationale markt voor watertechnologie is groot en biedt vooral kansen voor lokale en integrale oplossingen voor de watervoorziening, en voor technologie voor (her)gebruik van zoetwater en het gebruik van alternatieve bronnen. Er is veel behoefte aan kosteneffectieve technologie voor het sluiten van kringlopen voor het watergebruik in zowel de industrie, de land en tuinbouw, als voor de productie van energie en voedsel. De nexus water energie voedsel staat bij de uitwerking van het innovatiecontract watertechnologie centraal (figuur 1). Voedselzekerheid wordt vooral bepaald door de beschikbaarheid van water en energie. Daarnaast zijn water en energie wederzijds afhankelijk. Zo leidt een grotere vraag naar energie tot toename van waterverbruik en andersom. Door de groei van de wereldbevolking neemt de vraag naar voedsel, water en energie toe en staan gezonde ecosystemen onder druk. Dit vraagt om duurzame oplossingen. De mondiale watermarkt staat voor grote uitdagingen. Water for All More Crop per Drop Water & Energy Figuur 1. De thema s water, energie en voedsel staan in hun onderlinge samenhang bij de uitwerking van het innovatiecontract watertechnologie centraal. Het Nederlandse bedrijfsleven is toonaangevend in het buitenland dankzij innovatieve technologieleveranciers en een hoogwaardige thuismarkt. Om de concurrentiepositie verder te versterken, wordt ingezet op de continue ontwikkeling van kennis en valorisatie om marktkansen te kunnen verzilveren. Het afgelopen jaar is door de sector watertechnologie een toekomstvisie ontwikkeld op de economische ontwikkeling van de sector en het verzilveren van de investeringen van de afgelopen jaren. Hierbij wordt voortgebouwd op het fundament dat is gelegd in het Innovatieprogramma Watertechnologie 1. 1 Het Innovatieprogramma Watertechnologie ( ) wordt uitgevoerd door het Innovatiebureau Watertechnologie (NWP), AgentschapNL en TTIW Wetsus. Het programma wordt ondersteund door het ministerie van Economische Zaken, Landbouw & Innovatie. Pagina 10 van 60

11 In het innovatiecontract wordt nadrukkelijk de verbinding gelegd tussen de technologisch vernieuwende ontwikkelingen in kader van Kennis & Innovatie en de marktgerichte activiteiten Export & Clustering (figuur 2). Export & Clustering Kennis & Innovatie Figuur 2. Het model van Ansoff: de verbinding tussen de technologisch vernieuwende ontwikkelingen in kader van Kennis & Innovatie en de marktgerichte activiteiten Export & Clustering). Deze aanpak leidt van Kennis naar Kunde naar Kassa, door de verbinding tussen enerzijds fundamenteel en toegepast onderzoek, en anderzijds marktactiviteiten die leiden tot vraagsturing van (toekomstig) onderzoek en aandacht voor valorisatie van onderzoeksresultaten. Daarmee komen Technology Push en Market Pull samen, een strategie om te komen van business Technology Driven Only naar High Tech Businesses (figuur 3). Figuur 3. Naar een strategie van High Tech Businesses door de combinatie van Technology Push en Market Pull. Pagina 11 van 60

12 2.4 Strategische roadmap water technologie Het model van figuur 3 is voor watertechnologie uitgewerkt in een Strategische Roadmap 2. Figuur 4 toont het resultaat. Het is een overzicht van de kansrijke en veelbelovende markten en bevat product marktcombinaties (PMCs) van verschillende aard: geografische (linksboven), industriële markten (centraal boven), technologische ontwikkelingen (rechtsboven/ onder) en natuurlijk PMCs waarbinnen de Nederlandse watertechnologiesector al sterk is ontwikkeld (drink, industrie en afvalwater: linksonder). De markten zijn gekozen op basis van marktaantrekkelijkheid (volume, concurrentie en toetredingsbarrières) en kracht aan aanbodzijde (huidige omzet en/of kennis en technologieontwikkeling). De behoeften aan fundamenteel en toegepast onderzoek verschillen per PMC. Valorisatie is vooral van belang voor (technologische) ontwikkelingen in de rechterhelft van het model (Technology Push), terwijl de linkerhelft vooral gericht is op marktactiviteiten (Market Pull). In de volgende hoofdstukken wordt de kennisagenda ten behoeve van deze marktkansen verder uitgewerkt. Figuur 4. De strategische roadmap voor de sector watertechnologie (omzet in miljard /$). 2 Innovatieprogramma Watertechnologie 2.0, visie Pagina 12 van 60

13 2.5 Speerpunten kennisagenda De kennisagenda voor dit Innovatiecontract richt zich op de gehele waterketen van waterbereiding via transport & opslag tot en met afvoer en waterzuivering. Dit heeft geleid tot het vaststellen van acht kennisthema s waarop innovaties mogelijk zijn die het verdienvermogen van de sector vergroten: Drinkwater & Industriewater Afvalwaterbehandeling Transport & Opslag Nieuwe Waterbronnen Terugwinning van mineralen Winning van Energie Sensoring & control Watersystemen Deze kennisthema s zijn verbonden met vier speerpunten uit het advies Water verdient het van het Topteam Water (juni 2011): 1. Water for All 2. More Crop per Drop 3. Water & Energie 4. Water & ICT In dit Innovatiecontract Watertechnologie zijn deze speerpunten, de pijlers van dit innovatiecontract, als innovatiethema s uitgewerkt. De eerste drie innovatiethema s vormen samen de nexus Water Energie Voedsel. Water for All omvat de productie van drink en industriewater en de zuivering van afvalwater tegen minimale kosten. De omvang van deze markt wereldwijd wordt geschat op miljard per jaar. De sterke groei van de markt volgt uit de stijgende mondiale behoefte aan zoetwater als bron voor drink en industriewater. Alternatieve bronnen dienen daarmee aandacht te krijgen. Nieuwe afvalwaterzuiveringtechnologie is nodig om duurzaam water van goede kwaliteit te kunnen leveren waarbij het milieu niet wordt belast. De vraag naar deze technologie wordt mede gedreven door meer en strengere regelgeving en hogere kwaliteitsstandaarden. More Crop per Drop stelt een hoogwaardige zoetwatervoorziening voor de productie van voedsel centraal. Door de inzet van innovatieve en duurzame technologieën en integrale oplossingen voor het sluiten van waterkringlopen en hergebruik in de land en tuinbouwsector is veel te winnen. In het verlengde van de land en tuinbouwsector ligt binnen de voedingsmiddelenindustrie een uitdaging voor het efficiënt omgaan met schaarse grondstoffen en de verduurzaming van processen als voorwaarde voor de License to Produce. Water & Energie richt zich op de verduurzaming van processen voor de energieproducerende industrie en op nieuwe vormen van schone energie op basis van watertechnologie. De sector watertechnologie heeft een goede uitgangspositie om met duurzame en efficiënte oplossingen aan die ontwikkelingen bij te dragen. Het waterverbruik in de energiesector blijft toenemen en met de Pagina 13 van 60

14 groei van de wereldbevolking en de vraag naar energie moet deze trend gekeerd worden en moeten energiezuinige watertechnologieën worden ontwikkeld. De verwachting is dat alternatieve vormen van energieopwekking op basis van watertechnologie een bijdrage zullen gaan leveren aan de energietransitie van fossiel naar schoon Water & ICT richt zich op het vergroten van de efficiency van watertechnologie door gebruik te maken van automatische sensing & monitoring van de waterkwaliteit en het optimaal kunnen regelen van de waterketen (process control). Dit biedt mogelijkheden voor een sterke verbetering van de procesvoering van installaties waar water behandeld, en voor decentrale waterbehandeling fit for use. In de hoofdstukken 4 t/m 7 wordt de kennisagenda die ten grondslag ligt aan de maatschappelijke en economische uitdagingen binnen deze innovatiethema s verder uitgewerkt. Naast deze innovatiethema s worden in hoofdstuk 8 thema s uitgewerkt die voor meerdere Topsectoren relevant zijn: nanotechnologie en Biobased Economy, en wordt crosssectorale samenwerking belicht met andere Topsectoren die relevant zijn voor de watertechnologiesector. De kennisagenda waaraan de sector watertechnologie zich committeert, komt tot stand door vraagsturing langs twee lijnen te combineren: maatschappelijke en commerciële vraagsturing. In hoofdstuk 10 worden deze twee lijnen van sturing nader belicht. 2.6 Multidisciplinaire aanpak Veel wetenschappelijke disciplines zijn betrokken bij de ontwikkeling van de benodigde doorbraaktechnologieën en grensverleggende wetenschap om bovenstaande maatschappelijke en economische uitdagingen aan te kunnen gaan. Funderend wetenschappelijk technisch onderzoek richt zich op verdieping binnen specifieke disciplines. Daarnaast ontstaan veel nieuwe ideeën voor onder andere doorbraaktechnologie op het raakvlak van verschillende disciplines. Daarbij wordt ook gebruik gemaakt van wetenschappelijke disciplines en technologieën uit andere sectoren zoals de procestechnologie (bijv. katalyse) en materiaalkunde (bijv. membraantechnologie). De biotechnologie en de nanotechnologie spelen hierbij een cruciale rol. De betrokkenheid van een veelheid aan disciplines is een karakteristiek van het watertechnologie onderzoek en een voorwaarde voor voortgaande innovatie. Onderzoek vanuit verscheidene disciplines vindt plaats binnen het kader van de kennisthema s. Deze thema s omvatten de belangrijkste kennisvragen voor de sector watertechnologie. Een verdere verfijning van de kennisvragen vind plaats via vraagsturing door bedrijven binnen de verschillende programma s (NOW, Wetsus, KWR, RIONED, Stowa, TNO). Het onderzoek binnen de kennisthema s wordt dus vastgesteld op basis van de vraagsturing in het bedrijfsleven, en inhoudelijk gevoed vanuit een groot aantal disciplines bij kennisinstellingen. Figuur 5 laat dit schematisch zien. Pagina 14 van 60

15 Figuur 5. De kennisthema s worden uitgewerkt met een multidisciplinaire aanpak waarbij een grote verscheidenheid aan wetenschappelijke disciplines worden ingezet. Er worden 8 kennisthema s onderscheiden binnen het innovatiegebied watertechnologie: Drinkwater & Industriewater De drinkwatersector moet een doelmatig antwoord vinden op de verouderende ondergrondse infrastructuur, een verscherpende (Europese) waterregelgeving (zoals de Kaderrichtlijn Water) en een veranderend klimaat en onderzoekt innovatieve technologieën en decentrale oplossingen voor Nederland. De Nederlandse drinkwatervoorziening hoort tot de beste van de wereld. De waterbedrijven staan wereldwijd bekend om hun toepassing van innovatieve winnings en zuiveringstechnologieën. De uitdagingen voor de drinkwatervoorziening van goede kwaliteit zijn 3 : de toenemende druk op het watersysteem door verstedelijking en intensieve landbouw (ruimtelijk en qua verontreiniging met gezondheidsschadelijke contaminanten), de afnemende beschikbaarheid van oppervlaktewater van voldoende kwaliteit in de zomer, hydrologische extremen door neerslagpieken en verzilting van de waterwinning en het inspelen op zowel gebieden met een groeiende watervraag als gebieden met krimp. 3 Toekomstverkenning Drinkwatervoorziening in Nederland, RIVM, nov Pagina 15 van 60

16 Er liggen kansrijke innovaties voor watertechnologie op het gebied van geavanceerde zuiveringstechnologie (o.a advanced oxidation, ondergrondse membraanfiltratie, keramische membranen, ion exchange, nanotechnologie) om toxische stoffen en ziekteverwekkers te verwijderen. Door beter te begrijpen hoe prioritaire stoffen zich in de zuivering gedragen is het nodig zogenaamde QSARs (quantitative structure activity relationship) te ontwikkelen. Hierdoor is het mogelijk op grond van de eigenschappen van de stoffen (bijvoorbeeld medicijnresten) de verwijdering te voorspellen zonder (uitgebreid) pilot onderzoek. Hier moet veel kennis voor worden ontwikkeld. Een van de projecten op dit gebied is: AquaPriori A decision supporting database facility for predicting removal of priority compounds from water (Investment subsidy NWO large). Ook de productie en levering van chloorvrij drinkwater is een sterke asset van de Nederlandse drinkwatervoorziening. De in Nederland ontwikkelde benadering zou vertaald moeten worden in technologie voor de export. Het gaat hier zowel om (sequentie van) nieuwe zuiveringstechnologie, als om monitoring en controlesystemen voor drinkwaternetwerken. Kansrijk zijn vooral de monitoring van microbiële groei in leidingnetwerken met bijvoorbeeld flow cytometrie en genomic of proteomic tools. Tools voor distributiemodellering zullen een belangrijke rol spelen bij het waarborgen van de hoge drinkwaterkwaliteit in een groot afzetgebied. Ontzouting voor drinkwaterbereiding wordt gekenmerkt door hoge energiebehoeften en kosten. Daarnaast is in afgelegen gebieden in bijvoorbeeld Afrika vaak geen electriciteitsnet aanwezig om ontzoutingsinstallaties te voeden. Met de ontwikkeling van membraanfiltratie installaties op basis van duurzame energie (bijv wind en zonne energie) zijn deze problemen te tackelen. Hierbij is de uitdaging om zoveel mogelijk energieverlies te verminderen en opslag van elektrische energie (in batterijen) te voorkomen. Dit kan door geen gebruik te maken van de omzetting naar elektrische energie en water als energie drager te laten functioneren. De te ontwikkelen technologie kan dan ingezet worden in landen waar wind en zon voldoende aanwezig zijn en waar schoondrinkwater een groot probleem is. Naast drinkwater is water ook een cruciale productiefactor voor de industrie en landbouw. Hierdoor is een grote behoefte aan de ontwikkeling van innovatieve technologieën voor efficiënt hergebruik van afvalwater door de productie van water fit for use voor industriële en agrarische toepassingen. De gangbare praktijk is om bij de productie van drinkwater, industriewater én de reiniging van afvalwater voor lozing in het oppervlaktewater uit te gaan van generieke waterkwaliteiten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van cascades van geavanceerde, breedwerkende zuiveringsstappen om zoveel mogelijk onzuiverheden te verwijderen. Dit leidt tot hoge kosten. Zowel de kosten als de schaarste aan geschikt zoet water kunnen worden verminderd door bij bepaalde toepassingen water met een lagere kwaliteit te gebruiken. Dit betekent een paradigmaverschuiving in het watergebruik. Door dedicated technologieën in te zetten, die zich alleen richten op specifieke verontreinigingen die storend zijn voor de beoogde toepassingen, kan water fit for use worden geproduceerd met lage kosten en betere milieuprestaties. Deze aanpak sluit aan bij de ambities van de topsectoren Water, Chemie en Agrofood. In het STW programma SMARTwater wordt deze aanpak in samenhang uitgewerkt, waarbij een unieke combinatie van excellente fundamentele en toegepaste wetenschappers samenkomen. De interesse van industriële partijen en eindgebruikers is groot. Pagina 16 van 60

17 2.6.2 Afvalwaterbehandeling Door de wereldwijde bevolkingsgroei en verstedelijking groeit ook de vraag naar duurzame en efficiënte oplossingen voor de behandeling van afvalwater. Nationaal en internationaal is er behoefte aan oplossingen die meerwaarde weten te creëren uit de stroom communaal en industrieel afvalwater, en waarmee de waterkringloop zoveel mogelijk kan worden gesloten. Door deze ontwikkelingen ontstaat een markt voor decentrale eenheden voor afvalwaterbehandeling waarbij afvalwater opgewerkt kan worden en ingespeeld kan worden op de vraag naar water fit for use. Een voorbeeld van benodigde technologie is de korrelslibtechnologie waarmee afvalwater op een compacte wijze en met laag energieverbruik kan worden gereinigd. Sinds de jaren 70 is Nederland koploper in deze technologie. De huidige ontwikkeling van aerobe korrelslib technologie (70 % minder ruimte, 30 % minder energie en 25 % minder kosten) maakt dat Nederland haar positie op de markt van waterprocestechnologie kan verstevigen en uitbreiden. Daarnaast zijn op allerlei nieuwe gebieden kansen voor ontwikkeling van korrelslibtechnologie voor anammox toepassing in de hoofdstroom van de waterzuivering, denitrificatie met methaan en sulfaat reducerende reactoren. Hier is verder onderbouwend onderzoek voor nodig (microbiologie, stromingstechnologie), alsmede specifieke toepassing van sensoring en procesregeling voor dit type reactoren. Met name de uitbouw van de anammoxtechnologie voor koude en verdunde stromen is een randvoorwaarde voor het succes van technologieën om energie en chemicaliën uit afvalwater te halen. Belangrijke verder kennisvragen liggen onder meer op het terrein van de gescheiden inzameling en verwerking van huishoudelijk afvalwater (urine, feces, grijs water), het hergebruik van afvalwater voor industriële toepassingen (proceswater) en de verduurzaming van behandelingsprocessen om het verbruik van energie en chemicaliën, de productie van slib en de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen. Ook zijn innovaties kansrijk waarmee kan worden ingespeeld op de veranderende samenstelling van afvalwater met inachtneming van nieuwe prioritaire stoffen (hormoonverstoorders, microverontreinigingen). Onder de kennisthema s Terugwinnen nutriënten, mineralen en componenten en Winnen van energie worden enkele kansrijke innovaties benoemd die aan het kunnen terugwinnen van energie en reststoffen uit afvalwater zijn verbonden Transport & Opslag Voor de huidige situatie met een gecentraliseerde watervoorziening en afvoer zijn vooral de lange termijn investeringsplanning en de vertaling naar de planning van beheersmaatregelen op kortere termijn een grote uitdaging. Nederland kent, bijvoorbeeld, ondergrondse leidingnetten voor drinkwaterdistributie en waterafvoer via de riolering, beiden meer dan km lengte met een gezamenlijke vervangingswaarde van naar schatting miljard. Er wordt een piek verwacht in de benodigde investeringen; er is veel behoefte aan een instrumentarium waarmee investeringsbeslissingen kunnen worden onderbouwd. Daarnaast hebben zowel falen van, als ingrepen in de infrastructuur een grote invloed op het functioneren van het stedelijk gebied. Overlast van werkzaamheden voor verkeer, omwonenden en ondernemers wordt steeds minder geaccepteerd. Door de renovatie van boven en ondergrondse voorzieningen in de openbare ruimte integraal uit te voeren, kunnen directe en maatschappelijke kosten worden bespaard. Voor efficiënt beheer van de assets in de watersector is informatie over hun juiste ligging, functioneren en toestand door de jaren heen essentieel. Kansrijke innovaties liggen onder meer op het terrein van het asset management Pagina 17 van 60

18 voor het vinden van de juiste balans voor onderhoud/vervanging, risico s en kosten, met het oog op de lange termijn. Daaraan verbonden zijn innovaties voor het bepalen van de conditie van de (ondergrondse) infrastructuur, onder meer met het oog op faal en verouderingsmechanismen, op basis van een detectiemethode (destructief dan wel niet destructief) en (statistische) faalanalyse. Ook gaat het hierbij om innovaties waarmee de ligging van leidingen kan worden vastgesteld (bijvoorbeeld met geo radar), geregistreerd (met GIS) en toegepast (augmented reality). Innovaties op het gebied van sensoring biedt kansen voor smart management van de kwaliteit van drinkwater tijdens distributie (intelligente watervoorziening), en de hydraulische functie van riolering (intelligente waterafvoer). Decentrale inrichting waterketen In Nederland zijn op diverse plaatsen initiatieven ontstaan gericht op een decentrale inrichting van de stedelijke waterketen. Bij deze kleinschaliger inrichting staan een nauwere interactie met de directe omgeving en zuiniger omspringen met water, energie en grondstoffen centraal. Op dit terrein liggen nog vele vragen, die een integrale aanpak vereisen. Feitelijk moet een nieuwe waterketen worden uitgedacht binnen de randvoorwaarden van gezondheid, leveringszekerheid, kosteneffectiviteit, ruimtelijke inbedding en duurzaamheid. De decentrale inrichting vraagt om innovatieve manieren van waterberging in de stad of een slimmer gebruik van natuurlijke systemen. Andere voorbeelden van kansrijke innovaties zijn het winnen van thermische energie uit rioolwater en systemen voor de opvang en zuivering van verschillende afvalwaterstromen op wijkniveau (bijvoorbeeld Sneek Waterschoon) Nieuwe waterbronnen Grond en zoet oppervlaktewater zijn niet onbeperkt beschikbaar. Wereldwijd zal de vraag naar schoon water blijven stijgen en zal het probleem van droogte, mede door de klimaatverandering, toenemen. Het is daarom een belangrijk maatschappelijk belang om nieuwe, klimaatbestendige waterbronnen te benutten waarmee de gevolgen van de klimaatverandering opgevangen kunnen worden. Alternatieve bronnen zijn onder andere: condensatiewater uit de atmosfeer, hergebruik van afvalwater en zeewater. Afhankelijk van het type bron en de gewenste toepassing zijn er specifieke technologieën nodig. Kansrijk zijn onder meer innovaties voor de verhoging van de energie efficiency en het behandelen van het ontstane brijn met hoge zoutgehaltes bij het winnen van zoet water uit zeewater. Naast het ontwikkelen van nieuwe ontzoutingstechnologie is direct gebruik van zeewater een interessante optie om dure ontzouting te voorkomen. Kansrijk zijn ook innovaties voor het kosteneffectiever en duurzamer hergebruik van afvalwater met (nieuwe) technologieën waarbij, bijvoorbeeld, membranen een belangrijke rol spelen; via nanotechnologie kunnen deze waterdamp selectief worden gemaakt, waardoor de energiebehoefte daalt. Via, bijvoorbeeld, forward osmosis kan drinkwater uit afvalwater worden geproduceerd Terugwinnen mineralen Afvalwater is een potentiële bron voor onze natuurlijke hulpbronnen zoals fosfaat en metalen als platina, koper en lithium. Voor fosfaat en stikstof in afvalwater zijn oplossingen nodig die, bijvoorbeeld, direct hergebruik in de landbouw, als meststof, mogelijk maken. Metalen zijn vaak in lage concentraties aanwezig; de uitdaging is deze selectief te verwijderen tegen relatief lage kosten Pagina 18 van 60

19 en met een beperkt gebruik van chemicaliën en energie. Nuttige metalen in een vorm die hergebruik mogelijk maakt en de overige (zoals arseen) in een vorm die veilige verwerking mogelijk maakt. Vanuit de cradle to cradle gedachte is het noodzakelijk om te komen tot processen waar organisch stof in het afvalwater wordt teruggewonnen als chemicaliën. Voor sommige componenten (cellulose) kan dat wellicht direct, voor andere is conversie naar polymeren of (hogere) vetzuren en alcoholen noodzakelijk om een herbruikbaar product te krijgen. De eerste mogelijkheden hiervoor komen nu uit het universitair onderzoek en de richting om Nederland ook hier een leidende positie te geven, wordt krachtig ondersteund. Voor dit project en het project energie uit afvalwater is een investment subsidie NWO roadmap programma aangevraagd met de WU (SYMBIONT; prof. H. Rijnaarts). Andere mogelijkheden van kansrijke innovaties om nutriënten, mineralen en componenten terug te winnen zijn biologische en niet biologische omzettingen met daaraan gekoppelde scheidingsprocessen (zoals de combinatie van sulfaatreductie en metaalprecipitatie), scheiding door middel van fysisch chemische processen (zoals superkritische extractie), en de productie van chemicaliën uit het afval door middel van microbiële fermentaties (zoals bio polymeren uit de organische stof aanwezig in afvalwater) Winnen van energie Bij een verschuiving van olie als bron voor grondstoffen naar biobased is voor de grondstoffenvoorziening, door de water footprint van gewassen, meer water nodig en moet voor de nieuwe (biobased) processen meer water worden ingenomen. Ook is er een verschuiving gaande van solvent based chemie naar water based processen voor ontsluiting (lycaat) en conversie (fermentatie). Bij elk industrieel proces treedt bovendien verlies op van water en energie. De uitdaging is afvalwarmte en proceswater in de industrie integraal te hergebruiken en de netwerken van water en energie met elkaar te verbinden voor toepassingen in eco industrial parks of stedelijke gebieden. Voorbeelden van kansrijke innovaties om deze uitdagingen te realiseren zijn innovatieve scheidingsen zuiveringsprocessen voor waterige systemen (in samenhang met de in situ herwinning van stoffen uit afvalwater), en nieuwe technologische concepten voor het integrale hergebruik van industrieel afvalwarmte en proceswater, en voor het upgraden van waterbronnen in de afvalstromen. Ook zijn er kansen voor innovaties om de organische bestanddelen in het afvalwater te benutten voor het opwekken van warmte en elektriciteit voor huishoudens, industrie, of de eigen waterzuivering Watertechnologie kan ingezet worden voor een duurzame productie van alternatieve energie, bijvoorbeeld door gebruik te maken van verschillende zoutconcentraties bij de menging van zoet en zout water. Innovaties kunnen op kleine en grote schaal worden ingezet. Zeker daar waar op grote schaal uit concentratiegradiënten energie wordt opgewekt, is er een duidelijke verbinding met de Deltatechnologie die zich richt op Energiedijken. Het aanwezige CZV (Chemisch Zuurstof Verbruik) in afvalwater kan potentieel worden omgezet naar andere energiedragers. Een belangrijk voorbeeld is methaangas. Op deze technologie is Nederland wereldmarktleider. Middels productvernieuwing en nieuwe technologie (bijv. gebaseerd op membraantechnologie) kan deze positie verder worden uitgebouwd. Het gaat hier deels om het ontwikkelen van toepassingen van deze technologie op afvalwater, waarvoor dit momenteel moeilijk is, het procestechnisch verbeteren van bestaande reactoren en het vinden van mogelijkheden om Pagina 19 van 60

20 slecht afbreekbaar materiaal toch geschikt te maken voor methanogenese. Voor dat laatste zou met name gekeken moeten worden naar natuurlijke mineralisatieprocessen van deze verbindingen en hoe deze in te bouwen in zuiveringsconcepten. Daarnaast is het kunnen toepassen van extreme condities in bio reactoren van belang om vergaande sluiting van de industriële proceswaterkringloop mogelijk te maken. Ook slib en slurries geproduceerd bij afvalwaterbehandeling zijn energierijk, maar tot dusver kan slechts een klein deel worden aangewend voor energieproductie in de vorm van CH4. Momenteel worden nieuwe (enzymatische) ontsluitingstechnieken onderzocht die het rendement van de energieopbrengst significant kunnen verhogen. Nederland heeft hier mondiaal een trekkersrol in. Om effectief alle organisch stof om te kunnen zetten zal de anammoxtechnologie moeten worden ontwikkeld zodat die ook toepasbaar is binnen de reguliere huishoudelijke afvalwaterzuivering. Op het gebied van Blue Energy zijn verder innovaties kansrijk waarmee energie wordt gewonnen die vrijkomt bij het mengen van twee zoutoplossingen met verschillende concentraties. Belangrijke innovaties op dit terrein zijn, bijvoorbeeld, MemPower en Reversed Electrodialysis (RED), die gebruik maken van membraantechnologie om via de membraanpotentiaal energie op te wekken. Zowel in huishoudens als industrie gaat veel warmte verloren via het geloosde water. Er zullen nieuwe technologische concepten worden ontwikkeld en geëvalueerd voor het integrale hergebruik van industrieel afvalwarmte en proceswater, en als upgrading van waterbronnen in de afvalstromen Sensoring & Monitoring & Proces Control Aan de kwaliteit, kosten en doelmatigheid van complexe systemen van winning, reiniging en transport van water, afvalwater en reststromen worden steeds hogere eisen gesteld. Om hieraan te voldoen wordt controle op systeemniveau steeds belangrijker en daar zijn zowel data als procesgebaseerde modellen voor nodig. De beschikbaarheid van voldoende metingen van, bijvoorbeeld, de aanwezigheid van ziekteverwekkers en toxische stoffen is cruciaal. Het is de uitdaging de benodigde informatie continue, snel en tegen lagere kosten beschikbaar te krijgen. Dit kan, bijvoorbeeld, worden bereikt met innovaties op het gebied van sensoring door (combinaties van) ontwikkelingen in nano en biotechnologie, en mechanistische modellen die in een latere fase voor optimalisatie/controle doeleinden kunnen worden gebruikt. Miniaturisatie van metingen verlaagt de kosten, maakt de meting sneller, selectiever en gevoeliger, en maakt zo een bredere toepassing van dergelijke sensoren mogelijk. Ook maakt miniaturisatie het mogelijk continue (online) te meten, dit in tegenstelling tot de huidige sensoren waarbij het tot een aantal metingen (monsters) per tijdseenheid beperkt blijft en/of specifieke analyse alleen in laboratoria kunnen worden uitgevoerd. Bij innovatieve mechanistische modellen kan, bijvoorbeeld, worden gedacht aan biofilmmodellen voor biofouling en korreltechnologie Watersystemen De grootste uitdagingen voor stedelijk waterbeheer zijn de gevolgen van klimaatverandering. Extreme neerslag en perioden van grotere droogte hebben zichtbaar gevolgen voor het stedelijk waterbeheer en de drinkwatervoorziening. Extreme neerslag leidt steeds vaker tot overlast, zoals afvalwater op straat, water in gebouwen en stremming van wegen. Het vergroten van de berging in de huidige systemen is duur. Dat vraagt om innovatieve manieren voor opvang, berging en afvoer in Pagina 20 van 60