Decentraliseret vandbehandling – løsningen til universelt sikkert drikkevand?

FN definerer adgang til rent vand som "det mest basale menneskelige behov for sundhed og velvære". I mellemtiden stiger efterspørgslen efter vand hurtigt på grund af en kombination af voksende befolkningstal, urbanisering og behovene i sektorer som landbrug, industri og energi (Sustainable Development Goals, 2015). Endvidere er det blevet anslået, at over halvdelen af verdens befolkning vil leve i områder med høj vandstress i 2030 på grund af vandknaphed og klimaændringer (International Decade for Action 'Water for life' 2005-2015). Samtidig kæmper traditionelle centraliserede netværk i byerne, da de ikke er designet til de øgede belastninger, som urbaniseringen forårsager. For at komme tættere på målet om universel adgang er det derfor tid til at besvare et afgørende spørgsmål: Skal vi nytænke vandfordelingen?

Men først er det værd at tage en kort tur gennem historien. Menneskeheden, fra Homo Sapiens og helt op til det 19. århundrede, har altid været klar over, at det at drikke godt vand var nøglen til deres overlevelse. Der var dog en stor fejl: De ignorerede vigtigheden af ordentlig sanitet og stod derfor over for alvorlige konsekvenser for folkesundheden såvel som miljøet.

Dette var ikke altid tilfældet. Der er beviser for, at centraliserede kloakker blev brugt så langt tilbage som 3500 f.Kr. f.eks.i det mesopotamiske rige. Men på trods af disse teknologiske bedrifter lærte folk i store bycentre deres lektie på den hårde måde. Selv under ødelæggende epidemier gennem middelalderen blev den medvirkende faktor af sanitet ikke taget i betragtning.

Det tog indtil begyndelsen af det 19. århundrede, før centraliserede spildevandssystemer fik et comeback - og ændrede folks liv. Spildevandsopsamling alene var eneansvarlig for en øget levetid på fire år.

Den aktuelle tilstand i den globale vandsektor
Så hvorfor har centraliserede kloakker haft det så svært gennem historien? Svaret er ganske enkelt: De er dyre. Selv i dag anslås det, at omkring 70-75 % af de samlede omkostninger inden for vandnet skyldes rør og pumper frem for selve behandlingen eller lagringen. Hvis noget går galt, koster udskiftning af en kilometer af eksisterende rørsystemer omkring en halv million amerikanske dollars.

Ikke desto mindre sker der fremskridt, som dokumenteret af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) i papiret "Progress on household drinking water, sanitation and hygiene 2000-2020: Five years into the SDGs" (2021). Mellem 2000 og 2020 har 2 milliarder mennesker fået adgang til sikkert administreret drikkevand. Denne udvikling betyder, at omkring 74 % af verdens befolkning nu har adgang til sikkert forvaltede vandtjenester, mens mindst 16 % har adgang til basale tjenester. Men i samme tidsperiode voksede den globale befolkning også fra 6,1 milliarder til 7,8 milliarder. Som et resultat kunne vandforsyningen være blevet forbedret for 2 milliarder mennesker, men samtidig er der også 2 milliarder mennesker, der stadig lider af mangel på sikkert styret vand.

Figur 1 : 2 milliarder mennesker har fået adgang til sikkert administreret drikkevand siden 2000. (Kilde: FN)

Et yderligere problem kan findes, når man sammenligner vanddækning i landdistrikter og byer. I 2020 havde 60% af landdistrikterne over hele kloden adgang til sikkert styret vand, mens byer havde en dækning på 86%. På trods af forbedringer siden 2015 (forskellen er i øjeblikket 26%, ned fra 32%), findes to tredjedele af sikkert styret vand stadig i byområder.

Hvad betyder det for fremtiden? Ifølge WHO's forskningspapir er målet om universel adgang til sikkert administreret drikkevand i 2030 urealistisk. For at nå det, ville den nuværende fremskridtshastighed skulle firdobles. Dette afspejles ved, at den globale dækning blot er steget 4% mellem 2015 og 2020. Fremskrivninger fra WHO for 2030 anslår derfor kun en global dækning på 81%, hvilket stadig efterlader et stort antal mennesker.

Figur 2: Med den nuværende fremskridtshastighed er verden i øjeblikket ikke på vej til at opnå universel adgang til sikkert administreret drikkevand. (Kilde: FN)

Dette er ikke kun et tredjeverdensproblem
Det er let at undervurdere omfanget af udfordringen. Manglende tilstrækkelig adgang til drikkevand er bestemt ikke kun et problem i udviklingslandene, som Environmental Protection Agencys (EPA) undersøgelser af amerikansk infrastruktur viser. Faktisk har store dele af landets vandinfrastruktur et aldersproblem. I Philadelphia, for eksempel, er gennemsnitsalderen for rørnettet 76 år, med nogle aktive rør installeret før 1900 (CBS, 2021). Men selv over hele landet ser kvaliteten af netværkene ud til at være faldende. I 1980 blev 69% af drikkevandsrørene klassificeret som "fremragende" og kun 2% som "meget dårlige". 40 år senere i 2020 blev det anslået, at antallet af "fremragende" rør kun er på 33%, og endnu mere bekymrende, at "meget dårlige" rør har oplevet en markant stigning til 23%. Som en konsekvens er der brug for 472,6 milliarder USD for at vedligeholde landets vandinfrastruktur – et mål, der ikke vil blive opfyldt i den nærmeste fremtid (EPA, 2018). Biden-administrationens investering på 111 milliarder USD i vandinfrastruktur, som blev frembragt i 2021, dækker kun 24% af disse omkostninger (US Water Alliance, 2021).

Figur 3: Antallet af meget dårlige rør i den amerikanske vandinfrastruktur forventes at stige dramatisk. (Kilde: Environmental Protection Agency)

For den amerikanske befolkning udgør denne udvikling en alvorlig risiko. I en undersøgelse fra 2018 blev det anslået, at op til 45 millioner amerikanere potentielt har været udsat for usikkert drikkevand (Allaire et al., 2018). Et år senere fandt Natural Resource Defense Council (NRDC) og Environmental Justice Health Alliance (EJHA) ud af, at 44 millioner mennesker modtager vand fra 5.634 vandsystemer, der var ansvarlige for tilsammen 23.040 helbredsovertrædelser over blot tre år (Pullen Fedinick et al. ., 2019). Oven i dette har mere end to millioner amerikanere ingen adgang til vand og spildevand i deres hjem (US Water Alliance, 2019).

Figur 4: I øjeblikket udgør de planlagte investeringer kun lidt over en fjerdedel af omkostningerne til at eftersyn af den aldrende vandinfrastruktur i USA. (Kilde: EPA/US Water Alliance)

Fremtiden tilhører decentralt vand
Mens tallene tegner et bekymrende billede af den nuværende tilstand af den globale vandsektor, er der vigtige udviklinger, der skal overvejes. I forhold til begyndelsen af det 20. århundrede er de tekniske muligheder fuldstændig ændret. I dag kræver forsyningsselskaber ikke 10 kemikere i 10 renseanlæg eller endda 10 pumpeoperatører ved 10 pumper. I stedet tillader en bred vifte af sensorer og datastrømme vandinfrastruktur at blive kontrolleret, overvåget og fjernanalyseret.

Dette ændrer fuldstændigt driftsomkostningerne ved at drive et vandnetværk og kan reducere en enorm del af de førnævnte 75%, der er forbundet med at pumpe vand gennem enorme netværk. Dette koncept er naturligvis ikke nyt og har tidligere set succes i energisektoren. Men ved hjælp af den nuværende teknologi samt deregulering er det muligt at revolutionere vandsektoren: At flytte fra en kæmpende centraliseret infrastruktur til digitalt forbundne mikronet, der er tættere på folks hjem. Koncept hedder distribueret vand.

Distribuerede vandbehandlingsløsninger og mikroforsyninger kan give den nødvendige effektivitet og, vigtigst af alt, fleksibilitet til at håndtere globale vandudfordringer – nu og i fremtiden. De kan bruges af lokalsamfund til at ændre, erstatte eller udvide eksisterende infrastruktur og er velegnede til byer, industri såvel som fjerntliggende steder over hele verden. For at opnå dette bruger de teknologier såsom omvendt osmose, der muliggør produktion af drikkevand fra en bred vifte af råvandskvalitetsniveauer (inklusive brakvand og havvand). Omvendt osmose er en type filtrering, der fjerner opløste ioner fra vand. En semi-gennemtrængelig membran tillader rent vand at passere igennem, men afviser forurenende stoffer eller større molekyler og er i stand til at fjerne 98% af det samlede opløste faste stof (Christina Tuser, 2021). Derudover kan systemer også have sedimentfiltre (mod partikler som snavs eller rust) eller kulfiltre (mod flygtige organiske forbindelser såsom klor).

Faktisk afspejler tallene allerede, at distribueret vand langsomt vinder indpas. Et tilbageblik på eksemplet med USA viser, at 7,8 milliarder USD vil blive investeret i distribuerede vand- og spildevandssystemer i 2023 (Owen, 2020). Selvom dette tal kan være mindre sammenlignet med de 22 milliarder dollars, der i øjeblikket bruges på traditionelle vandnetværk i USA som en del af det femårige investeringsprogram på 111 milliarder dollars, giver konceptet distribueret vand mulighed for meget mere smidighed. Disse projekter kan give hurtigere resultater, hvorimod stor infrastruktur tager år at implementere.

Begrebet decentralt vand kan også tages et skridt videre. Point-of-Use installationer henviser til de mange typer filtrering, der kan opnås i hvert enkelt hjem. I stedet for at stole på forsyningsselskaber kan husejere tage sagen i egen hånd og sikre, at det højeste niveau af drikkevand kommer ud af deres haner. Markedet for Point-of-Use installationer såsom omvendt osmose forventes at tredobles i 2030, og mange systemer er i stigende grad overkommelige, men bliver også mere effektive. Mens omvendt osmosefiltrering måske har afvist to tredjedele af det indkommende vand som affald for et par år siden, er denne mængde i dag mindre end 25%.

For at forstå, hvilken effekt decentralisering har, er det værd at udvide omfanget og også tage et kig på industrivand. Mellem 1985 og 2015 har den amerikanske industrisektor reduceret sit selvforsynende vandforbrug med 43 % (se waterdata.usgs.gov). På trods af ændringer i det industrielle landskab kan en betydelig del af denne reduktion tilskrives moderne teknologier, der gør det muligt at rense og genbruge  vand, samt strenge retningslinjer for bæredygtighed. I praksis betyder det, at industrivirksomheder ikke er afhængige af store forsyninger eller udvinder vand direkte, men derimod outsourcer deres vandbehov. Modeller som Water-as-a-Service gør det muligt for disse virksomheder at blive mere modstandsdygtige, overholde miljøretningslinjer og mindske deres indvirkning på lokalsamfundet. Endelig er decentral genbrug og genanvendelse forbundet med lavere omkostninger. Især i forbindelse med klimaændringer vil denne tendens til decentralisering kun stige i løbet af de kommende årtier.

Konklusion
Gennem historien har mennesker kæmpet for at finde en effektiv måde at skaffe sikkert drikkevand og effektivt håndtere spildevand. I lang tid blev centraliserede netværk anset for at være den bedste løsning, men høje omkostninger og kompleks infrastruktur bremser i øjeblikket verdens bestræbelser på at give universel adgang til sikkert forvaltet vand inden 2030. Derudover beviser tallene, at manglende adgang til vand er et globalt problem og kan ikke løses, medmindre noget ændrer sig. Men distribuerede vand- og spildevandstilgange viser allerede, at decentralisering er den mest effektive vej frem. Disse tilgange er mere fleksible, omkostningseffektive og fremtidssikrede takket være teknologiske fremskridt.

Fremtiden
Det er blevet tydeligt, at der er et voksende skifte mod decentralt vand. Men hvad betyder decentralt vand egentlig? I den næste del af denne artikelserie vil udtrykket komme i centrum. Målet er at besvare tre spørgsmål:

- Hvad tæller som decentraliseret vand?

- Hvordan former moderne teknologi decentraliseret vand?

- Hvilken type decentralt vand vil være fremherskende?

Forfatter:
Antoine Walter, Senior Business Development Manager Spildevandsbehandling hos GF Piping Systems

Kilder:
United Nations, Sustainable Development Goals, Goal 6: Ensure access to water and sanitation for all, 2015, https://www.un.org/sustainabledevelopment/water-and-sanitation/ (Accessed: 22 February 2023)

United Nations, International Decade for Action ‘Water for life’ 2005- 2015, www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml (Accessed: 22 February 2023)

World Health Organization, Progress on household drinking water, sanitation and hygiene 2000‒2020: Five years into the SDGs, 2021, https://www.who.int/publications/i/item/ 9789240030848 (Accessed: 23 February 2023)

CBS, With Aging Infrastructure, Water Main Breaks In Philadelphia Can Take Nearly 8 Months To Repair, 2021, https://www.cbsnews.com/philadelphia/news/philadelphia-water-main-break-aging-infrastructure/ (Accessed: 24 February 2023)

United States Environmental Protection Agency, EPA's 6th Drinking Water Infrastructure Needs Survey and Assessment, 2018, https://www.epa.gov/dwsrf/epas-6th-drinking-water-infrastructure-needs-survey-and-assessment (Accessed: 24 February 2023)

US Water Alliance, President Biden Introduces Plan for $111 Billion in Water Infrastructure Investment, 2021, https://uswateralliance.org/news/president-biden-introduces-plan-111-billion-water-infrastructure-investment (Accessed: 24 February 2023)

Allaire, Maura et al., 2018, “National trends in drinking water quality violations”, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 115, No. 9, https://doi.org/10.1073/pnas.1719805115