Hotande vattenbrist är en av våra stora framtidsfrågor, liksom att sluta näringskretsloppet för jordbruket. Emma Dalväg och Tobias Jansson skriver om att recirkulera vatten genom industriell symbios.

Denna text om vatten i industriell symbios är den första i en serie blogginlägg. Framtida inlägg kommer bland annat ta upp material och energi i industriell symbios.
Fotografier från ovan Mariusz Prusaczyk/Curioso Photography via Pixabay

Tillgången till rent vatten är en av mänsklighetens stora framtidsutmaningar. 40 procent av jordens befolkning påverkas av vattenbrist och mer än 80 procent av världens avloppsvatten renas inte tillräckligt. FN:s prognos är att det kommer vara ett 40-procentigt gap mellan utbud och efterfrågan 2030. Att nå FN:s utvecklingsmål nummer 6, om rent vatten och sanitet för alla, är förknippat med enorma kostnader.

I Sverige har vattenfrågorna hamnat långt upp på dagordningen efter den varma sommaren 2018. Vattenutmaningarna i Sverige är bland annat kopplade till klimatförändringar, växande befolkning och företagens vattenbehov. I rapporten Sverige och 20-talets vattenutmaningar från WSP anger fyra av tio kommuner att kapacitetsbrist i VA-systemen gör att kommunen inte kan växa i önskad omfattning. Behovet av tekniska lösningar för vattenbesparande system inom industrin nämns som ett av sätten att framtidssäkra vattentillgången.

Fastigheter, stora som små, och stora delar av vår industri skulle kunna cirkulera vatten, exempelvis genom fjärrvärme och recirkulation av avloppsvatten. Siffror från WSP:s rapport Sverige och 20-talets vattenutmaningar.

En sådan teknisk lösning för industrin är så kallad industriell symbios, ett koncept inspirerat av hur organismer i naturen samverkar genom att utbyta material, energi och information på ett ömsesidigt fördelaktigt sätt. Inom industriell symbios har arters sätt att samverka i naturen överförts till mänskliga industriella system. Grundtanken är att en aktörs avfall blir en eller flera andra aktörers råvara, ofta i ett kluster av företag. Denna sofistikerade form av cirkulär ekonomi är väl beforskad och det finns många exempel på industrikluster som gör stora besparingar, både när det gäller ekonomi och miljö genom symbiossamverkan.

”Grundtanken är att en aktörs
avfall blir en eller flera andra aktörers råvara, ofta i ett kluster av företag”

Emma Dalväg har som konsult arbetat med industriell symbios i många år och skrev en introduktion till området här på bloggen 2018 (Industriell symbios skapar värde av restflöden). Texten du läser just nu är den första av flera blogginlägg där vi tillsammans tar ett större grepp om möjligheterna med industriell symbios.

Ett av de områden i Sverige som varit utsatt för vattenbrist under de senaste åren är den sydöstra delen med delar av Kalmar län inklusive Öland som särskilt problematiska. Detta har gjort att Region Kalmar län satt ljuset på frågan, liksom närliggande Region Kronoberg, inom ramen för den gemensamma satsningen CRKKL (Cirkulär ekonomi i Region Kronoberg och Region Kalmar län). Under våren hade vi förmånen att som konsulter arbeta med uppdraget att kartlägga potentialen för industriell symbios med avseende på vatten som resurs inom ramen för CRKKL. Arbetet var mycket stimulerande och en ögonöppnare också för oss, vilket lett oss till att titta mer på hur industriell symbios kan bidra till att skapa motståndskraftiga samhällen där vatten recirkuleras på ett sätt som har potential att motverka vattenbrist. Läs om projektet och vår kartläggning här.

Vatten i industriell symbios

Vatten är en ändlig resurs även om vi har väldigt mycket av det. Det cirkulerar och byter form naturligt på jorden mellan exempelvis vatten i våra hav, vatten i atmosfären och färskvatten av skiftande renhetsgrad. Hur mycket vatten som finns lokalt beror till stor del på var på jorden man befinner sig och vad för vatten man behöver.

När vatten ses som en resurs och ska cirkulera genom industriell symbios är det viktigt att börja lära känna vattnet. Vad har det för salthalt, vilken renhetsgrad har det och i vilket tillstånd är det, exempelvis ånga, is, varmt- eller kallt vatten. För att förstå hela bilden kan det också vara relevant att förstå var vattnet kommer ifrån och var det tar vägen.

Vatten används främst i tre former i industriella symbioser:

1 — som resurs

2 — som bärare av näringsämnen

3 — som bärare av energi

Vatten är i sig, som sagt, en ändlig resurs och med ökad vattenanvändning, vattenbrist och ökade kostnader för att rena vatten är det logiskt att börja cirkulera vatten för att säkerställa lokal tillgång till vatten och minska kostnaderna för vattenanvändning och rening.

Att vatten är bärare av näringsämnen som kväve, fosfor, metaller och kemikalier är både en möjlighet och en utmaning. Idag är det ofta dyrt att rena vatten och vi tar sällan vara på näringsämnena och dess värde. Vi använder i det här sammanhanget ordet näringsämnen i bred bemärkelse, dels för sådant som kan cirkuleras tillbaka till det biologiska kretsloppet inom till exempel jordbruket, dels för sådant som kan cirkuleras tillbaka till någon typ av industriell användning – det är därför vi nämner kemikalier som näringsämnen ovan.

Vatten är också en vanlig bärare av energi genom exempelvis fjärrvärme, fjärrkyla och ånga. Vi har valt att lämna denna dimension av vatten och symbios utanför den här texten och tar istället upp den i ett kommande blogginlägg om energi och industriell symbios.

Vatten som resurs

Tillgång till vatten är avgörande för många verksamheter. När vatten ska börja ses som en resurs och cirkulera i industriella symbioser finns det två huvudperspektiv. Inflödet, det vill säga tillgången till att vatten kommer in i verksamheten och utflödet, det vill säga möjligheten att släppa ut använt vatten.

Kalundborg är en kommun i Danmark som på 1960-talet stod inför utmaningen att deras öppna vattentäkt började sina. Eftersom industrin var en stor vattenanvändare så påverkade detta inflödet av vatten till både företagen och kommunen. Detta ledde till att de största företagen och kommunen satte sig kring samma bord för att försöka lösa frågan. Lösningen blev att när ett av företagen använt vatten skulle det renas lokalt så att nästa företag skulle kunna använda vattnet istället för att använda nytt, vilket man gjorde bland annat med hjälp av filtreringssystem. Att börja samverka kring vatten i en industriell symbios blev startskottet för ett samarbete som gjort att ett 15-tal företag idag delar 25 typer av resurser i form av olika slags vatten, energi och material i Kalundborg Symbiosis. Tillsammans sparar företagen årligen så mycket som 3 miljoner ton vatten och 80 miljoner euro.

”Tillsammans sparar företagen
årligen så mycket som 3 miljoner ton vatten och 80 miljoner euro”

I Sotenäs kommun i Bohuslän finns tre av Sveriges största fiskberedningsindustrier: Marenor, Leröy och Orkla Foods. När dessa industrier för ett antal år sedan ville expandera fanns en begränsning i utflödet genom att kommunens reningsverk inte kunde ta emot den ökade volym processvatten som en expansion skulle leda till. Resultatet blev att företaget Renahav startades, med syfte att bygga en lokal reningsanläggning för vattnet och en biogasanläggning för att röta slammet från vattenreningen och bioavfallet i form av fiskrens. Biogasen går tillbaka till Orkla Foods anläggning och rötresterna blir till KRAV-märkt gödsel som används av traktens största jordbruk.

Från fiskberedningsföretagen kommer processvatten och substrat som till stora delar är fiskrens, och går vidare till Renahavs vattenreningsverk och  biogasanläggning.

Vatten som bärare av näringsämnen

En intressant trend i sammanhanget, med koppling till fiskerinäringen, är att odla fisk på land i recirkulerande vattenbruk, så kallade RAS (Recirculating Aquaculture System). För att minska kostnader för vatten och uppvärmning återcirkuleras stora delar av det vatten som används. Vattnet renas genom olika typer av filtrering och mättas med syre för att ge fisken så god miljö som möjligt och för att minska risken för sjukdomar. Recirkulerande vattenbruk är ytterligare ett exempel på hur resursen vatten används på ett effektivt sätt, som varken belastar vattentäkter (inflöde) eller kommunala reningsverk (utflöde) i särskilt hög utsträckning.

Men recirkulerande vattenbruk är också exempel på den andra kategorin av vattenanvändning i industriell symbios: vatten som bärare av näringsämnen. Fiskens avföring innehåller både kväve och fosfor som är viktiga näringsämnen för jordbruket. Det svenska företaget Gårdsfisk, som har sin verksamhet i Skåne, har skapat vad de kallar ett integrerat lant- och vattenbruk, där fiskodlingen och det lokala jordbruket samverkar i symbios med varandra. Genom ett trekammarbrunnsystem avskiljs näringen från fiskens avföring och kan sedan läggas på åkrarna som ersättning för konstgödsel. Fyra till sex tons fiskproduktion täcker det årliga gödselbehovet för en hektar rapsodling. Gårdfisks strategi för att skala upp är att erbjuda bönder en franchiselösning där bonden odlar fisk som också genererar gödsel till deras åkrar. Gårdsfisk köper sedan fisken av bonden och levererar till handeln.

En majoritet av vår matproduktion är idag beroende av konstgödsel, vilken har stor miljöpåverkan både vid framställningen och i form av övergödning när näringsämnen läcker från åkrarna. Konstgödsel består till stor del av kväve, fosfor och kalium (NPK). Användandet av konstgödsel är ett sätt att dopa jordbruket med fossil energi; för att framställa ett ton kväve krävs drygt två ton fossila bränslen. Fosfor har stor miljöpåverkan i samband med brytning i gruvor. Fosfor diskuteras också utifrån det faktum att ”peak fosfor” närmar sig och att huvuddelen av gruvorna ligger utanför Europa, vilket gör vår matproduktion sårbar för exempelvis handelskonflikter eller pandemier. Utvinningen av kalium sker från havsbottnar och har en negativ påverkan på djur och växter.

”Samtidigt finns de näringsämnen
som konstgödsel innehåller överallt i vårt samhälle, utspädda med vatten
i olika mängd”

Samtidigt finns de näringsämnen som konstgödsel innehåller överallt i vårt samhälle, utspädda med vatten i olika mängd: i vårt avloppsvatten, i vatten från livsmedelsindustrin, i rötresten från våra biogasanläggningar och på våra gårdar. Idag finns bara ett fåtal företag som tar vara på dessa näringsämnen och recirkulerar dem. Vi tror att detta är ett område som kommer explodera de närmaste åren.

Utvinning av näringsämnen ur vatten kan delas upp i två kategorier. Det handlar dels om tekniker som tar all näring som finns i restflödet som den är, lite som en cocktail. Det Gårdsfisk gör är ett exempel på detta. Dels handlar det om tekniker som gör det möjligt att extrahera enskilda näringsämnen.

Fördelen med att använda tekniker som tar ut all näring är att de ofta är ganska low-tech och kostnadseffektiva. Man får en blandning av både så kallade makronäringsämnen (NPK) och mikronäringsämnen, som mineraler. En nackdel kan vara att sådant som finns i restflödet som inte är önskvärt följer med, exempelvis tungmetaller eller höga halter av salt.

Det andra sättet är att utvinna enskilda näringsämnen ur restflöden. Den stora fördelen med det är att specifika blandningar av NPK med olika doser av de ingående näringsämnena kan sättas samman. Bönderna styr själva över doseringen, vilket gör det enkelt att i det moderna precisionsjordbruket byta ut konstgödsel mot gödsel från recirkulerade näringsämnen. Inom detta område pågår ett stort antal forsknings- och utvecklingsprojekt runt om i Europa. Ett nystartat svenskt företag som utvecklat en sådan teknik är Ekobalans. De utvinner bland annat kväve och fosfor ur avloppsvatten från hushåll i det nybyggda bostadsområdet H+ i Helsingborg, liksom från gödsel och industriavfall.

Rötrest från biogasanläggning delas av Ekobalans in i tre delar. Dels utvinns fosfor och kväve som enskilda näringsämnen, dels avvattnas resterande rötrest till en torr produkt.

Möjligheter med att recirkulera vatten

Utmaningarna med vattenbrist och förorenat vatten är en stor potential till innovation och lokal förankring. Hade inte kommuner som Kalundborg och Sotenäs haft problemet med inflödet eller utflödet av vatten hade inte de lokala aktörerna samverkat för att utvecklas till en mer resurseffektiv, mindre miljökrävande och mer lönsam grupp företag. Idag är det ett stort värde för de lokala företagen att vara en del av den lokala symbiosen som också gör dessa kommuner konkurrenskraftiga och starkt minskar risken för att företagen flyttar till annan ort.

Den torra sommaren 2018 har snabbat på utvecklingen mot att tänka om kring vår vattenanvändning. Coronapandemin har gjort det ännu mer aktuellt för Europa och Sverige att bygga starkare resiliens i vår matproduktion, och där är gödsel producerat från restflöden en viktig pusselbit. Projektet CRKKL i Region Kronoberg och Region Kalmar är ett av flera exempel som sätter ljuset på detta, tillsammans med de många innovativa företag som Gårdsfisk och Ekobalans som utvecklas just nu och banar väg för en ny syn på vatten som recirkuleras, som det nya blå.

”Idag är det ett stort värde för företagen att vara en del av den lokala symbiosen som också gör dessa kommuner konkurrenskraftiga”