Drinking with the wind

In some coastal areas and islands with shortages of fresh drinking water, but enough seawater and wind power, the combination of wind energy and reverse osmosis may provide a sustainable way to produce drinking water.
On 15 November 2007, the universities of Delft and the Netherlands Antilles agreed to cooperate in a project whose common goal was to set up a high-quality knowledge infrastructure in water-system management for the Dutch Antilles, Aruba and Suriname. ‘Drinking with the wind’ is the first project executed in the framework of this agreement.
In February 2008, the first prototype of a ‘water windmill, designed at TU Delft’s Faculty of Civil Engineering’s water management department, was constructed in Delft as part of the MSc degree thesis project of Evgenia Rabinovitch. After pre-testing, the windmill was dismantled and shipped to Curacao to continue the hydraulic and mechanical testing and to research the reverse osmosis process, as well as the water quality and quantity produced, on location.

Reverse Osmosis
Reverse Osmosis is a pressure difference separation technique that is by far the most energy efficient technology for desalinating seawater. It uses the natural osmosis process that occurs when two solutions of different salt concentration are placed at either side of a semi-permeable membrane. At equal pressure and temperature, the water will flow through the membrane from the less concentrated solution to the one with a larger concentration, and will dilute it until the concentrations are equal. When a high-pressure pump is used to apply a pressure greater than the osmotic pressure, the flow goes in the opposite direction, flowing from the more concentrated side to the more diluted solution. This process is called Reverse Osmosis.
After Rabinovitch conducted one year of hydraulic and mechanical testing at the civil engineering faculty lab and on location in Curacao, the windmill was adapted and optimized for use under local conditions. This is how the most recent version of the windmill works (see image):

1. To start the process salt water is pumped to a buffer tank at the top of the windmill, to maintain a constant head for the high-pressure pump.
2. The pump consists of the high-pressure pump and the energy recovery unit. The pump produces the 60 bar pressure, which is needed for the reversed osmosis process. There is no electricity involved because of the connection between the axis of the windmill and the axis of the pump.
3. The reverse osmosis takes place in pressure barrels, which contain the RO membranes through which the salty water is pushed. The fresh water goes to the second buffer tank at the top of the windmill.
4. Fresh flush: when there is no wind, the pump stops and the pressure drops. This causes a natural osmosis process from the fresh water to the feed side of the membrane. The fresh flush is needed to prevent this.
5. After the reverse osmosis process, a concentrate flows out of the system, still under high pressure. The high pressure is used in the energy recovery part of the pump.
6. When the second buffer tank is filled, safe drinking water can be tapped off. The installation can produce between 5 and 10 m3 of fresh water per day.
7. The energy recovery part of the pump functions like a reverse pump. The high pressure of the concentrate is used to drive the high-pressure pump. This significantly raises the efficiency of the pump.

Wanted: Team for Somaliland
In 2008, a team of students worked on a prototype ‘water windmill’ that directly drives a reversed osmosis process in Somaliland. The design of this windmill needs to be revised and adapted to local conditions. A new student team is therefore being assembled to build the new windmill in Somaliland.
Are you enthusiastic about this project. Would you be interested in joining the team or receiving more information? Please send an email to
Sjoerd Dijkstra at dijkstrahs@gmail.com or Miranda Pieron at miranda@students4sustainability.nl.

www.drinkingwiththewind.nl

Ieder jaar lijken er weer meer internationale studenten naar de TU te komen. Dit zorgt voor een flinke verscheidenheid aan culturen binnen het toch al niet zo grote Delft. De integratie met Nederlandse studenten loopt nog wel eens moeizaam. Een interessante plek waar dit te zien is, is de kantine.
De meesten van ons zijn opgegroeid met de ouderwetse, oer-Hollandse boterham voor de lunch. Deze kan belegd worden met een plakje worst of kaas. En wie is er niet groot geworden met Calvé pindakaas? Studenten die nog thuis wonen, krijgen een zak met gemiddeld tien degelijk belegde boterhammen mee van huis.
Studenten die op zichzelf wonen, krijgen ’s ochtends vaker te maken met een leeg keukenkastje. Het plannen van boodschappen doen blijkt lastig. Dat wordt dus een lunch uit de kantine. Ik heb me al vaak verbaasd over de hoeveelheden kroketten, frikadellen en vette gehaktballen die vooral mijn mannelijke medestudenten dagelijks naar binnen werken. Deze lunch is niet af zonder een flinke hoeveelheid mayonaise.
Hoewel de kroketten misschien nog onder de noemer ‘warme lunch’ vallen, staat dit in sterk contrast met wat internationale studenten gewend zijn. In andere landen wordt met een warme maaltijd geluncht. Veel TU-kantines serveren deze niet. Voor de studenten geldt dat ze moeten uitwijken naar de aula of dat ze voor hun eigen maaltijd moeten zorgen. Tupperware-doosjes met de meest uiteenlopende maaltijden worden meegenomen naar de universiteit en daar in de magnetron opgewarmd.
Misschien dat juist hier meer mogelijkheden tot integratie liggen. Geïnspireerd door haar Italiaanse collega’s neemt een van mijn Nederlandse vriendinnen nu ook de restjes van de maaltijd van de dag ervoor mee naar de universiteit. Het meenemen van een bakje zelfgemaakte canneloni leidde tot voldoende gespreksstof met een groep Italianen. Op deze manier heeft ze een leuke groep nieuwe vrienden gevonden.
Ik heb dan ook besloten aan haar een voorbeeld te nemen. Voor iemand die zo van koken houdt als ik, moet dit een gemakkelijke manier zijn om contact te leggen met internationale studenten. Ik ben benieuwd wat ze vinden van mijn boerenkoolstamppot.

Maaike Strijker (23) is zesdejaars studente scheikundige technologie. Ze schrijft voortaan om toerbeurt een column in Delta.