Udsigt fra Tokyo Tower. Foto: Colourbox

Vand udfordrer storbyerne

tirsdag 22 sep 15

Kontakt

Peter Steen Mikkelsen
Professor
DTU Miljø
45 25 16 05

Fakta om vand

På verdensplan udledes 80% af vandet uden rensning med store konsekvenser for vores økosystem. (Vandvision 2015)

 

World Economic Forum peger i 2015 på, at overudnyttelse af vandressourcen er den største globale risikofaktor for menneskehedens velbefindende og velstand i de kommende ti år.

 

FN vurderer, at halvdelen af jordens befolkning i 2030 vil bo i områder, hvor adgangen til rent drikkevand er begrænset. På globalt plan anvendes ca. 70 % af ferskvandsressourcerne på landbrug og 20 % i industrien. (Vandvision 2015)

 

I dag lever 750 mio. mennesker uden adgang til tilstrækkeligt rent drikkevand. (Vandvision 2015)

 

Af Jordens ferskvandsressourcer vandprojekter på DTU: er 68,9 % gletsjeris, 30,8 % er grundvand og 0,3 % søer og floder. (FN)

 

Hvert 20. sekund dør et barn på grund af diarré forårsaget af manglende sanitet. (vandvision 2015)

Urbanisering

  • Når en bys indbyggertal når over 10 millioner, er det en såkaldt megacity.
  • Urbanisering er drevet af, at byerne fungerer som magneter for investerings- og jobmuligheder. Et FN-estimat lyder, at 80% af verdens BNP er genereret i byer og byområder.
  • I 1975 fandtes tre megacityer i verden: New York, Tokyo og Mexico City.
  • I 2009 fandtes 21 megacityer, FN estimerede på det tidspunkt, at antallet i 2025 vil være 27.

Kilde: FN

For meget vand, for lidt vand eller forurenet vand. Storbyer verden over oplever store udfordringer på vandområdet. Udfordringerne er forstærket af globale tendenser som urbanisering og klimaændringer. Nu skal vand ændres fra at være et problem til at være et aktiv i fremtidens ’smart livable cities’.

Af Lotte Krull og Christina Tækker 

Verden over samler landenes befolkninger sig i stadig større byer. I 2009 tippede balancen mellem land og bybefolkning ifølge FN, og for første gang i menneskets historie lever flere mennesker nu i byerne end på landet. Denne verdensomspændende urbanisering skaber nye udfordringer på vandområdet. Nogle af de største er at skaffe rent drikkevand, at bortskaffe spildevand og at håndtere ekstreme nedbørsmængder.

”Mange steder i verden er der ikke vand nok. Det skyldes dels klimaforandringer, men især stigende urbanisering. I dag skal mange indbyggere længere og længere væk for at hente vand som f.eks. i Istanbul, hvor man har bygget en vandledning på 160 km for at få rent vand ind til byen. I Californien, der er plaget af tørke, og i Mellemøsten kan man ikke længere levere vand til storbyerne uden at afsalte det,” siger global markedsdirektør for vand Søren Hvilshøj fra den rådgivende ingeniørvirksomhed Rambøll. I de seneste 20 år har han arbejdet med at udvikle den internationale vand- og miljøsektor.

Vi skal løse problemerne tværfagligt

For at løse storbyernes mange vandudfordringer etablerede DTU i 2014 centret Water DTU. Centret skal sikre, at universitetets forskere arbejder på tværs af faggrænser for at finde nye løsninger inden for vandområdet. En særlig taskforce med eksperter fra 11 institutter og DTU Diplom skal koble institutternes ekspertiser sammen. På den måde arbejder bl.a. miljøforskere fra DTU Miljø sammen med statistikere og modellører fra DTU Compute, managementeksperter fra DTU Management Engineering og bygningsingeniører fra DTU Byg.

Forskerne kobler deres viden om f.eks. risikoanalyser med bæredygtighedsteknologier, vandteknologier, simuleringer af nedbør, trafikforhold og systemanalyser for at skabe ’smart livable cities’. Samarbejdet kan også ske i konstellationer, hvor f.eks. DTU Space, DTU Fotonik og DTU Nanotech i fremtiden kan kombinere nye teknikker inden for monitorering, automatisering, varsling og styring af vandstrømme i og uden for byerne.

”Vi løser ikke storbyernes vandproblemer ved kun at kigge på vandproblematikken. Der er mange ekspertiser involveret. Hvis der skal opføres skybrudsveje, skal man samtidig tænke på, hvordan man kan gøre byen til et rart sted at være. Derfor er der brug for nye arbejdsmetoder og software, som understøtter, at byplanlæggere, arkitekter, trafikingeniører og vandingeniører arbejder sammen,” siger Peter Steen Mikkelsen, der er centerleder for Water DTU og professor på DTU Miljø.

Fit for purpose water

Udfordringerne med at skaffe vand nok har fået myndigheder, vandforsyninger, teknologileverandører og videninstitutioner verden over til at tale om ’fit for purpose water’, hvor man anvender vand af en anden kvalitet end drikkevand til f.eks. at vaske tøj, vande græsplæner og vaske bil.

Ifølge Martin Rygaard, lektor ved DTU Miljø, er man i nogle egne af Australien langt fremme og leverer vand i to slags kvaliteter til forbrugerne. Den ene kan man drikke, og den anden – som er opsamlet regnvand eller renset spildevand – bruges til tøjvask og toiletskyl og andet, der ikke kræver drikkevandskvalitet. ’Fit for purpose water’-tanken er nu også nået til Danmark. Som udgangspunkt har Danmark ikke mangel på vand. Men i københavnsområdet er det en udfordring at indvinde tilstrækkelige mængder grundvand til hovedstadens vandforbrug. Samtidig har store nedbørsmængder øget interessen for at anvende regnvand til formål, der ikke kræver vand af drikkevandskvalitet. Danske produktionsvirksomheder er også interesserede i ’fit for purpose water’ som en vej til at nedbringe deres forbrug af drikkevand. Ved at recirkulere og genbruge vand til f.eks. rengøring i virksomheden kan man reducere udgifterne til både rent drikkevand og til afledning og rensning af spildevand.

Spildevand er en ressource
"FN vurderer, at halvdelen af jordens befolkning i 2030 vil bo i områder, hvor adgangen til rent drikkevand er begrænset."
Vandvision 2015

Byernes store vandforbrug medfører også store mængder spildevand. Udfordringerne med at skaffe sig af med det brugte spildevand er i disse år ved at tage en overraskende drejning: fra at være et uønsket produkt, som bortskaffes hurtigst muligt, bliver spildevand i stigende grad betragtet som en ressource, der kan levere både energi, næringsstoffer og nyt drikkevand, fortæller Barth F. Smets fra DTU Miljø.

”Det er muligt at genindvinde fosfor og kvælstof fra spildevand. Det kan vi genbruge som gødning i landbruget. Gennem omhyggelig rensning er det også muligt at indvinde rent drikkevand fra spildevand, hvilket man har gjort i en årrække i Singapore. Derudover kan spildevandets indhold af kulstof omdannes til metan, der kan indgå i strømproduktionen. Man er begyndt at tale om spildevandsanlægget som energiproducerende i stedet for at være energiforbrugende. Det kræver dog stadig en del udvikling og forskning for at nå i mål med dette,” forklarer Barth F. Smets.

En knastør by

Danmarks udfordring med massive nedbørsmængder har siden 2002 betydet, at flere byområder har stået under vand efter kraftige regnskyl. Ifølge professor Karsten Arnbjerg- Nielsen fra DTU Miljø skal de massive regnmasser bekæmpes både over og under jorden:

”Ud fra en ren ingeniørmæssig tankegang vil det billigste være at bygge større og bredere kanaler, veje og tunneller, der hurtigt fører regnvandet videre. Men så vil det blive en kedelig og knastør by, som folk ikke har lyst til at bo i. Det handler om at skabe værdi for de mennesker, der bor i byen. Vi skal udnytte regnvandet til gavn for byen, samtidig med at vi aflaster kloakkerne. Derfor bliver vi nødt til at opstille modeller, der fortæller, hvordan de tekniske løsninger påvirker miljøet, hvordan vi optimerer infrastrukturen, hvordan vi mindsker oversvømmelsesrisikoen, og hvad den samlede effekt er af, at folk er glade.”

Udfordringen ved at skabe ’smart liveable cities’ er ifølge lektor Lotte Bjerregaard Jensen, DTU Byg, at det kræver, at man allerede i de tidlige byplanlægningsfaser inddrager viden fra forskellige sektorer.

”Ofte overvejer man først at arbejde med vand i designprocessen, efter at man har taget beslutninger om, hvordan byrummet skal udformes, hvor det skal ligge i landskabet, og hvordan bebyggelsen skal layoutes. Men vi kunne forhindre problemer i fremtiden, hvis vi designede byer med vand, sol og vind i tankerne fra starten. God klimatisk komfort i byrum er et vigtigt element i ’smart livable cities’, fordi vi skal gøre det attraktivt at gå og cykle. Det er bæredygtigt og skaber en by med flere oplevelser, større kvalitet og tryghed i byrummene.”

Grønne og blå overflader

I den rådgivende ingeniørvirksomhed Rambøll vurderer man, at vand er et af de helt store vækstmarkeder. Virksomheden har bl.a. været med til at udforme en skybrudsplan for København og Frederiksberg. Et forslag er, at der skabes flere grønne og blå overflader – f.eks. beplantede områder og vandløb – som kan tilbageholde regnvand lokalt. Samtidig vil man etablere skybrudsveje, hvor man hurtigt og effektivt leder vandet ud af byen, samtidig med at man tager hensyn til trafikafvikling og byrumskvalitet. Planen vækker interesse i bl.a. Asien og USA.

”Grønne løsninger er attraktive. Folk vil gerne se på noget, der er blåt, grønt og dejligt. Men der er forskel på, hvad indbyggerne rundt om i verden opfatter som en bæredygtig by. I Danmark er det unikt med gode forhold til cyklisterne, og at vi kan bade i havnebassinet. I Mellemøsten handler det om at kunne gå på en strandpromenade. Derfor skal vi finde lokale løsninger,” siger Søren Hvilshøj.

Han forventer en årlig vækst på fire-fem procent for vandrådgivningsydelser på det globale marked. Den vækst kan Danmark få en del af, fremgår det af rapporten ’Vandvision 2015’, som er udarbejdet af Miljøministeriet og Dansk Industri i samarbejde med flere parter inden for vandbranchen, heriblandt DTU. Vand er nemlig en dansk styrkeposition. Professor Hans-Jørgen Albrechtsen fra DTU Miljø uddyber:

”Danmark indvinder vand så blidt som muligt, så vi ikke dræner vandløb og søer, og vi behandler vandet med så få kemikalier og brug af så lidt energi som muligt. Vores teknologier inden for kortlægning og monitorering af vandressourcerne samt vores behandling af vandet er en samlet pakke, som kan være meget interessant for udlandet.”

 

Læs om tre specifikke cases hvor forskere fra DTU arbejder med storbyens udfordringer på vandområdet:

Case 1: Spildevandsanlæg skal styres optimalt

Case 2: Byer skal gøres robuste over for ekstremregn

Case 3: Virksomhederne skal reducere vandforbruget

 

Q & A med Peter Steen Mikkelsen

Peter Steen Mikkelsen, der er centerleder på Water DTU, arbejder for at gøre DTU til en stærkere samarbejdspartner for eksterne institutioner og industrier ved at arbejde på tværes af traditionelle fagdiscipliner.


Hvorfor ser Water DTU dagens lys netop nu, når man har kendt til vandudfordringerne længe?

”Det skyldes, at vandudfordringerne er blevet mere synlige. Både oversvømmelser og andre naturkatastrofer er kommet på borgernes og politikernes radar, ligesom der internationalt er kommet større fokus på manglen på rent vand. Men det skyldes også DTU’s fokus på at udvikle og nyttiggøre naturvidenskab og teknisk videnskab til gavn for samfundet, og et større fokus på at finde bæredygtige løsninger og arbejde på tværs af institutterne.”


Hvordan adskiller I jer fra andre i vandsektoren?

”Det, der adskiller os fra andre - ud over at vi er et teknisk universitet – er, at vi har en bred palette af relevante eksperter på et højt niveau, der er samlet på samme sted. Om fem år vil vi nok have aktiviteter på alle institutter. Det kan vi bl.a. bruge til at uddanne fremtidens vandingeniører, der skal arbejde på tværs af traditionelle fagdiscipliner.”


Hvordan undgår I, at jeres viden bliver en intern ’snakkeklub’?

”Forskningen fra Water DTU kommer som oftest i anvendelse, fordi vi arbejder sammen med erhvervsliv eller myndigheder. Vores stærke fokus på teknik og samfundsnytte betyder, at vi kan udvikle innovative løsninger inden for f.eks. vandbehandlingsområdet, der er i stor vækst. Det kan bl.a. være med fokus på biofiltre, membran-teknologi, pumpeløsninger, styring af varsling af oversvømmelser, matematiske modeller og organisationsmodeller.”

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.