African Water Corridor: waterinnovatie in stedelijk Afrika

De beschikbaarheid van water is een belangrijk thema in de 21e eeuw. Dit is zeker het geval in Sub-Sahara-Afrika. De TU Delft heeft daarom de African Water Corridor (AWC) in het leven geroepen, een multidisciplinair programma waarin een select aantal ‘watercorridors’ centraal staat. Aan het programma nemen diverse partijen deel. Witteveen+Bos is daar één van en is betrokken bij twee projecten: Recharging Kumasi en Offgrid Water Surface Treatment.

Door klimaatverandering, economische groei en een toenemende bevolking worstelen landen in Sub-Sahara-Afrika al enige tijd met de beschikbaarheid van water. Het gaat om water voor menselijke en dierlijke consumptie, landbouw en industrie. Daarnaast is Sub-Sahara-Afrika zeer gevoelig voor waterstress, onder andere door aanhoudende droogteperioden. Kijkend naar de (nabije) toekomst, dan zien de cijfers er niet gunstig uit. Door de voorspelde bevolkingsgroei (van 1 miljard naar 2,1 miljard in de komende 30 jaar) zal de vraag naar water alleen maar verder toenemen. 

Deze watergerelateerde problemen komen met name voor in gebieden die een economische groei doormaken en die daardoor te maken hebben met een enorme bevolkingsgroei. Deze groei concentreert zich in Sub-Sahara-Afrika vooral rondom 33 corridors: wegen, spoorwegen en pijpleidingen die economische centra (havens, industrieterreinen, mijnbouw, landbouw) met elkaar verbinden. Het AWC-programma wil ervoor zorgen dat water geen beperkende factor meer vormt bij de ontwikkeling van menselijke en natuurlijke hulpbronnen langs ontwikkelingscorridors in Sub-Sahara-Afrika. De African Water Corridor richt zich in eerste instantie op drie van deze (water)corridors.

De TU Delft daartoe een wetenschaps- en technologieagenda ontwikkeld en een sterk consortium van multidisciplinaire partners opgericht. Witteveen+Bos, als een van de partners, is betrokken bij twee projecten in Ghana: Recharging Kumasi en Offgrid Water Surface Treatment. Omdat W+B al actief is in Ghana en decennialange ervaring heeft in de watersector, zijn wij goed gepositioneerd om deze projecten onder onze hoede te nemen.

Het eerste project is Recharging Kumasi. De stad Kumasi heeft een snelle economische groei doorgemaakt, waardoor het aantal inwoners in korte tijd flink is toegenomen. De drinkwaterinfrastructuur kan deze groei helaas niet bijbenen, met als gevolg dat veel woningen niet zijn aangesloten op een waternet. Veel huishoudens boren daarom zelf een put om in hun waterbehoefte te voorzien, waardoor de grondwaterreservoirs uitgeput zijn geraakt. Daarnaast heeft de verstedelijking ertoe geleid dat het infiltratievermogen van de bodem is afgenomen.

Managed Aquifer Recharge (MAR) maakt het mogelijk om het grondwater aan te vullen door het gecontroleerd aanvullen van de watervoerende laag. Dit is een bewezen techniek, die met name in Nederland al tientallen jaren wordt gebruikt om de grondwatervoorraad op peil te houden. Hierbij wordt de natuurlijke aanvulling van grondwaterreservoirs ondersteund met water uit alternatieve bronnen, zoals overtollig oppervlakte- en regenwater en behandeld afvalwater, en ondergaat geïnfiltreerd water ook een voorbehandeling.

Witteveen+Bos gaat de haalbaarheid van MAR onderzoeken in Kumasi. Omdat Kumasi duizenden putten telt, is het mogelijk om de bestaande infrastructuur te gebruiken om de grondwaterniveaus weer op peil te brengen. Tijdens het regenseizoen wordt regenwater opgevangen en omgeleid naar ondiepe putten, waar het infiltreert in de watervoerende laag. Bij een aantal huishoudelijke putten worden installaties geplaatst. Elke installatie wordt voorzien van een robuust monitoringssysteem, dat de kwantiteit en kwaliteit van het geïnfiltreerde water controleert en registreert hoeveel water er wordt onttrokken aan een doorsnee put. 

Offgrid Surface Water Treatment

In het tweede project, Offgrid Surface Water Treatment (offgrid waterzuivering), staat een decentrale aanpak voor de voorbehandeling van oppervlaktewater centraal. Het project vindt plaats in Tamale, een snelgroeiende stad in het noorden van Ghana. 

De stad groeide zo snel dat de waterinfrastructuur de groei niet kon bijhouden: een deel van de huizen is daardoor niet aangesloten op het waternet en de oude waterzuiveringsinstallatie uit de jaren zeventig kan maar nauwelijks aan de toenemende vraag voldoen. Veel huishoudens hebben daarom een polytank geïnstalleerd en zijn afhankelijk van watertankwagens. Deze halen het water op bij wateraftappunten van het drinkwaterbedrijf of bij waterputten en leveren het vervolgens aan huis af. Waterputten hebben echter niet de voorkeur, omdat grondwater vaak geen duurzame waterbron is in Noord-Ghana: in droge perioden vallen ondiepe putten droog, het grondwater zit te diep in de grond en kan zilt zijn.  

Dat maakt oppervlaktewater tot de belangrijkste waterbron. Om de inwoners van Tamale en de omliggende dorpen van drinkwater te voorzien, maakt drinkwaterbedrijf Dallun hoofdzakelijk gebruik van water uit de Witte Volta-rivier. Tijdens dit proces gaat echter bijna de helft van het water verloren. Andere dorpen zijn afhankelijk van reservoirs die met behulp van aarden walletjes in een rivierbedding zijn gebouwd. Deze reservoirs vormen een belangrijke drinkwaterbron voor mensen en vee en kunnen ook worden gebruikt voor irrigatie. Vanwege de zeer wisselende hoeveelheid en kwaliteit, is deze bron van oppervlaktewater over het algemeen onbetrouwbaar. Door dit water op een goede manier te zuiveren, kan de positieve impact van deze waterlichamen worden verbeterd. 

Voorbehandeling in de vorm van voorbezinking en coagulatie is nodig om de filtratie te vergemakkelijken. Door water voor te behandelen, raken de filters minder vaak verstopt, waardoor er minder water terugstroomt en extra onderhoud wordt voorkomen. In Noord-Ghana is chemische coagulatie de norm. De benodigde chemicaliën zijn echter duur en moeten worden geïmporteerd. Dit heeft gevolgen voor de prijs die inwoners, boeren en bedrijven moeten betalen voor water. Een ander nadeel is dat deze techniek vaak alleen succesvol kan worden toegepast in grote installaties, dus voor grote steden. Voor kleinere gemeenschappen moet er een andere oplossing komen.

In de komende jaren gaan de TU Delft, Witteveen+Bos, Savanna Agricultural Research Institute (SARI) en de ngo Project Maji daarom onderzoeken of elektrocoagulatie, aangedreven door zonne-energie, een oplossing kan bieden. Daarotoe wordt er een pilotinstallatie gebouwd van een voorbehandelingstechnologie, die kan worden gebruikt in een decentrale setting, zoals in een dorp of op een boerderij, maar die ook kan worden opgeschaald naar een drinkwaterzuiveringsbedrijf. 

Elektrocoagulatie

Elektrocoagulatie is een techniek waarbij water elektrisch wordt geladen, zodat zwevende deeltjes gaan samenklonteren. De pilot-installatie met elektrocoagulatie op zonne-energie heeft een zuiveringscapaciteit van 1000 liter per uur. Het bevindt zich in een van Project Maji's waterkiosken, een verkooppunt van drinkwater. Als de resultaten van de pilot bevredigend zijn, is het de bedoeling dat meer gemeenschappen van een dergelijke installatie worden voorzien. Uiteindelijk moet de capaciteit zodanig worden vergroot, dat de technologie ook kan worden toegepast in grootschalige waterzuiveringsinstallaties bij grotere steden in Ghana.

Deze waterzuiveringstechniek op zonne-energie is uniek op het Afrikaanse continent. Omdat zonne-energie er volop beschikbaar is, ligt de keuze voor de hand. Bijkomend voordeel is dat het systeem ook werkt zonder aansluiting op het net, waardoor het geschikt is voor afgelegen locaties.