Hoe maken we ons water in de stad klaar voor de toekomst?

Steden staan voor grote uitdagingen. Flinke stortbuien of juist extreme hitte en droogte. Een toenemende druk op ruimte – zowel boven- als ondergronds. Riolen en drinkwaterleidingen die nodig aan vervanging toe zijn. Invulling geven aan de energietransitie. Het terugdringen van watergebruik. En dan is de opsomming nog niet eens compleet.

Circulaire proeftuinen

Het lokaal sluiten van de watercyclus in het stedelijk gebied is één van de oplossingsrichtingen. Zo is KWR betrokken bij ‘circulaire proeftuinen’: pilots die in de praktijk onderzoeken hoe je het water in de stad circulair kunt gebruiken. Dit onderzoek maakt deel uit van het programma Water in de Circulaire Economie (WiCE). Het gaat bijvoorbeeld over de kwestie om watervraag en -aanbod met een passende waterkwaliteit op elkaar af te stemmen. Een maatschappelijke opgave waar Roberta Hofman – expert in waterzuivering en hergebruik – zich dagelijks mee bezighoudt.

“Tijdens Bouwtafelgesprekken ontmoet ik aannemers, projectontwikkelaars en leveranciers van allerlei systemen voor waterhergebruik”, vertelt ze. “Vanuit KWR vinden we dat je bij zulke innovaties het uitvoeren van pilots voorop moet stellen. Niet omdat we dingen willen tegenhouden, maar omdat het nodig is de discussie te voeren. Waarop moet je letten? Wat moet je op voorhand geregeld hebben? En welke risico’s vinden we aanvaardbaar?”

Regenwater door het toilet

Bij hergebruik van water in de stad denk je al snel aan het toilet doorspoelen met regenwater, in plaats van gezuiverd drinkwater. Bestuurders en politici zijn erg gecharmeerd door deze gedachte, weet Hofman. Want het lijkt goedkoop en milieuvriendelijk. Maar ze maakt ons attent op een andere kant van de medaille.

“Wanneer je huizen met zulke systemen gaat voorzien, wordt toiletgebruik tien keer zo duur en gaat de milieu-impact met een factor vier omhoog. Dat komt omdat er veel meer materialen voor nodig zijn. Een betonnen opvangtank voor regenwater van vijf kuub, leidingsystemen, pompen. En het vraagt meer energie. Moet je die kosten op de huiseigenaren afwentelen? Maar dat is niet het enige waarom ik niet enthousiast ben. De huizen krijgen twee leidingnetten, het valt niet te voorkomen dat bij het aansluiten af en toe fouten worden gemaakt. Wanneer vuil water het schone leidingnet wordt ingepompt, kunnen mensen ziek worden.”  

Huishoudwater

Daarom moet goed worden gesproken over risico’s, vindt Hofman. “In Nederland is wettelijk geregeld dat we het acceptabel vinden dat hooguit 1 persoon op de 10.000 per jaar ziek wordt door het drinken van kraanwater. Het gehalte aan pathogene micro-organismen is zo laag, dat er bij wijze van spreken twee stuks mogen zitten in een heel zwembad, gevuld met kraanwater. Het is de vraag of we ditzelfde lage risico willen hanteren wanneer je met regenwater het toilet gaat doorspoelen.”

Het draait dus om de kwestie: wanneer kun je spreken van veilig water uit alternatieve bronnen? De aandachtspunten waarop je moet letten bij gebruik van een lagere waterkwaliteit dan drinkwater, heeft KWR onlangs in een H2O-artikel op rij gezet, samen met het RIVM. “Het vaststellen van aanvaardbare risico’s is een maatschappelijke discussie,” zegt Hofman. “Als onderzoekers gaan we daar niet over, maar we leggen die risico’s wel op tafel.”

Gevolgen voor drinkwaterbedrijven

Een ander belangrijk punt dat Hofman aanstipt, is wat de overschakeling bij toiletgebruik van drink- op regenwater kan betekenen voor drinkwaterbedrijven. “Omdat regenwater niet op commando valt, gaan mensen bij droogte hun tank bijvullen met kraanwater. Uit Vlaanderen, waar regenwatersystemen al veel in huizen worden toegepast, horen we de gevolgen. Enorm stijgende piekvragen, waardoor er niet kan worden bezuinigd op de installaties. Maar tegelijkertijd afnemende inkomsten door een lagere totale watervraag. Mensen moeten dan dus meer voor hun drinkwater gaan betalen. Bovendien neemt de waterkwaliteit mogelijk af, omdat het zelfreinigend vermogen van de leidingen daalt wanneer er – bij voldoende regenval en dus lagere vraag – minder water doorheen stroomt.”

Bij onze zuiderburen gaan nu ook stemmen op dat ze wellicht beter hadden kunnen kiezen voor wijkniveau, in plaats van elk huishouden apart. Hofman: “Zulke ervaringen laten zien dat we niet hals over kop dingen verplicht moeten stellen waar we achteraf spijt van kunnen krijgen. Aan de Bouwtafel zie ik hoe goed de Water Alliance bezig is, door haar achterban van bedrijven in de water- en milieutechnologie richting te geven met allerlei certificering. Maar we zijn er nog niet.”

Dalende grondwaterstanden

Wat betreft de bestemming van hemelwater in de stad brengt collega Gijsbert Cirkel andere ideeën aan het licht. Deze onderzoeker richt zich onder meer op de opgave om met natuurinclusief waterbeheer te komen tot een klimaatrobuuste stedelijke omgeving. “Ik ben er groot voorstander van om afstromend hemelwater de bodem in te brengen”, zegt hij. “Daarmee houd je het grondwaterpeil op peil. Het punt is, dat het stedelijk gebied gevoelig is voor verdroging. Er is veel verharding, waardoor weinig infiltratie optreedt van hemelwater.” 

Grondwaterstanden dalen en de bodem klinkt in, legt Cirkel uit. “Dit veroorzaakt schade aan de bebouwing en infrastructuur maar ook aan stedelijk groen. Neem bijvoorbeeld het Amsterdamse Vondelpark. Omdat de monumentale bomen niet mogen verdrinken, wordt het park bemalen en blijft het zakken ten opzichte van de omgeving. Dit trekt grondwater uit de omgeving aan, waardoor het grondwaterpeil te laag wordt en er risico is op schade aan funderingen. De gemeente komt dan met de vraag: kunnen we met infiltratie dit grondwaterpeil omhoog krijgen?” 

Drinkwaterkennis vertalen naar de stad

Een van de oplossingsrichtingen om deze problemen te ondervangen, is actief grondwaterpeilbeheer. “In Amsterdam en Dordrecht kijken we bijvoorbeeld hoe bestaande infiltratiesystemen functioneren”, vertelt Cirkel. “In de afgelopen twintig, dertig jaar zijn door gemeenten veel infiltratiesystemen aangelegd, maar van een flink deel is niet bekend of deze nog werken. KWR brengt expertise in over infiltreren en aanvullen van grondwater. Want de kennisontwikkeling rond zoetwaterbeschikbaarheid is een van onze maatschappelijke opgaven.”

Deze kennisontwikkeling begon bij de drinkwaterbedrijven, waar KWR decennialang expertise heeft opgebouwd over de operatie en het beheer van infiltratieputten, bijvoorbeeld hoe je verstopping tegengaat. “Vervolgens namen we die kennis mee naar het landelijk gebied, waar behoefte is aan droogtebestrijding”, licht Cirkel toe. “Daar werkten we bijvoorbeeld aan hergebruik van industrieel restwater. Zo deed KWR prijswinnend onderzoek naar omgekeerde drainage bij een boerenbedrijf met proceswater van brouwerij Bavaria. Nu maken we de stap naar de stad. Want hoewel de doelen steeds verschillend zijn, zijn de systemen eigenlijk best vergelijkbaar.” 

Straatwater

Hoe noodzakelijk het is om met dit soort vraagstukken kruisverbanden te leggen tussen onderzoek, technologieleveranciers en eindgebruikers, blijkt uit het feit dat Cirkel is betrokken bij veel TKI-projecten. Een mooi voorbeeld van een cross-over tussen Deltatechnologie en Watertechnologie is het project Straatwater Filtratie voor Infiltratie. Hierin wordt onderzocht wat nodig is om afstromend hemelwater geschikt te maken voor infiltratie, zodat het kan worden gebruikt voor stedelijk groen en aanvulling van het grondwater. Groen in de stad is een belangrijke schakel in het tegengaan van hittestress. Door verdamping en beschaduwing warmt de stenen omgeving minder snel op.

Cirkel: “Het is inmiddels bekend dat afstromend hemelwater helemaal niet schoon is. Zeker niet wanneer dit bijvoorbeeld van een straat af komt. Wist je dat in de auto-industrie alleen al zo’n 6.000 stoffen worden gebruikt die in potentie in het milieu kunnen terechtkomen? Met het Straatwater-project proberen we beter zicht te krijgen op de samenstelling van afstromend hemelwater. Welke organische microverontreinigingen zitten er bijvoorbeeld in, zoals PFAS? Tot nu toe worden die stoffen nog niet of nauwelijks door gemeenten gemeten. Wat kan je vervolgens aan zuivering doen die niet te ingewikkeld en goed te beheren is? En die een positieve bijdrage levert aan de waterkwaliteit, voordat het hemelwater het grondwater aanvult of afstroomt naar het oppervlaktewater?”

Cirkel vindt het een grote winst om te merken dat dankzij het Straatwater-project de aanwezigheid van microverontreinigingen in afstromend hemelwater tussen de oren is gekomen bij beleidsmakers. “Ook nieuwe Europese regelgeving maakt dat zij zich bewust zijn dat ze hier iets mee moeten. De beweging is in gang gezet.”

Energietransitie

Een andere discipline van KWR om te kijken naar de problematiek rond water in de stad heeft te maken met de energietransitie. “De infrastructuur van warmtenetten en elektra wordt verzwaard”, vertelt Karel van Laarhoven. Hij is onder meer coördinator van de themagroep Distributie binnen Waterwijs, het collectieve onderzoeksprogramma van de drinkwaterbedrijven. “Die infrastructuur straalt warmte uit en daardoor stijgt de temperatuur van de ondergrond. Het drinkwater in het leidingnet kan dan ook opwarmen. Daarnaast speelt klimaatverandering een rol in deze eventuele opwarming. De vraag doet zich voor: hoeveel afstand moeten we met die warmtenetten en elektra tot drinkwaterleidingen bewaren om onder de wettelijke grens van 25 graden Celsius te blijven?”

In het TKI-project ENGINE is dit voor warmtenetten onderzocht. Modellen zijn opgetuigd om allerlei situaties door te kunnen rekenen, ook voor steden in zijn geheel. Van Laarhoven: “We waren eropuit om de afstand te bepalen waarbij de opwarming beperkt blijft. Op basis van de inzichten zijn sectorafspraken gemaakt tussen Vewin en Energie Nederland over afstanden tussen hun infrastructuren. Drinkwaterbedrijven bouwen de modellen nu ook in bij hun eigen digitale tweelingen – de modellen van hun leidingnet. Daarmee analyseren ze bijvoorbeeld hoe de watertemperatuur zich ontwikkelt wanneer verstedelijking toeneemt of de wereld juist groener wordt. Digitale technologie helpt drinkwaterbedrijven om hier grip op te krijgen. In een vervolgstap gaan we nu ook voor elektriciteitskabels dezelfde onderzoeksvragen beantwoorden.”

Streefstructuren

Ook noemt Van Laarhoven de uitdaging van de ondergrondse ruimtelijke ordening. “Binnen Waterwijs bestaat veel aandacht om bij distributie-onderzoek voorbij je eigen grenzen te kijken. Tussen alle infrastructuur die op een meter onder onze voeten in de grond ligt, treden allerlei interacties op. Over het algemeen is bekend hoe we de conditie van drinkwaterleidingen goed kunnen houden.”

Een ander punt dat samenhangt met de drukte in de ondergrond is het afstemmen van het eigen onderhoud op de momenten dat voor andere infrastructuur de grond open moet. “Die afstemming is al complex genoeg”, weet Van Laarhoven. “Daarnaast is het ook van belang om onderhoudsmomenten te gebruiken om het leidingnet te laten meegroeien met de stedelijke inrichting. Elke keer wanneer drinkwaterbedrijven iets willen aanpassen, gebeurt dit vanuit het lange termijn ontwerp van de streefstructuur: het eindplaatje dat zij in hun hoofd hebben. Om dat eindplaatje te kunnen vormen is het wel essentieel dat je goed nadenkt over het toekomstige gebruik van water.”

In dit verband maakt Van Laarhoven een passende vergelijking. “Uiteindelijk vormt het leidingnet een kunstmatig rivier waar we als mensen aan wonen, We halen er voor allerlei doeleinden ons water uit. Als je van plan bent radicaal anders met dat water om te gaan, moet de streefstructuur daarop worden aangepast. Daarbij moet je net zo goed rekening houden met waterbesparing en waterbewuste bouw als met vergroening en infiltratie voor het afkoelen van de steden. Dat is een flinke puzzel.”

Meegroeien met stedelijk ontwerp

Het kan decennia duren voordat een structurele verandering in het leidingnet is ingebouwd, waarschuwt Van Laarhoven. En je kunt ook niet steeds van gedachten veranderen. Daarom moeten oplossingen worden gezocht die makkelijker kunnen meegroeien met het stedelijk ontwerp.

Het kan decennia duren voordat een structurele verandering in het leidingnet is ingebouwd, waarschuwt Van Laarhoven. En je kunt ook niet steeds van gedachten veranderen. Daarom moeten oplossingen worden gezocht die makkelijker kunnen meegroeien met het stedelijk ontwerp.”

Leren in actie

Het gepuzzel dat Van Laarhoven noemt, heeft veel raakvlakken met de verhalen van zijn collega’s Hofman en Cirkel. De uitdagingen voor water in de stad zijn zo ingewikkeld en veelzijdig, dat je het samen moet doen. Maar hoe zorg je gelijktijdig voor gezond en verkoelend groen, voor grondwater dat niet is verontreinigd, voor koele drinkwaterleidingen en veel meer? Hoe verpak je dat proces?

Ontwerpend onderzoeken, zoals gebeurt binnen Public design for water, biedt handvatten voor co-creatieve en transdisciplinaire kennisontwikkeling waar men in de stad behoefte aan heeft. “Het is belangrijk om de oplossingsruimte te vergroten door breed te kijken”, zegt onderzoeker Fabi van Berkel. “Wanneer je aan tafel zit met partijen die betrokken zijn bij een stedelijke wateropgave, de juiste gesprekken voert en de problematiek dus gezamenlijk verkent, ontstaan nieuwe perspectieven. Door te leren in actie en mee te reflecteren over wat wel en niet werkt, help ik bijvoorbeeld gemeenten en nutspartijen met concrete vraagstukken: hoe ontwerp je gezamenlijke streefstructuren? En hoe kom je stapsgewijs tot goed afgewogen besluiten over infrastructurele en vitale systemen, zoals drinkwaterleidingen? Deze integrale planvorming is anders dan hoe dit traditioneel gebeurt. Je bent een nieuwe ruimte aan het creëren waarin de spelregels nog niet altijd zijn bepaald.”

Integraal gebiedsplan

Hoe werkt zoiets in de praktijk? Van Berkel licht dit toe aan de hand van een voorbeeld in Amsterdam. Hier wordt momenteel een hoogstedelijk gebied ontwikkeld: Haven-Stad. “Er moeten 70.000 mensen gaan wonen. Dit roept vragen op, zoals: waar moeten die woningen komen? En waar is plek voor verschillende voorzieningen in de openbare ruimte, zoals die van de infrastructuur. Behalve dat aan de drinkwatervraag moet worden voldaan, moeten bijvoorbeeld ook waterberging of warmte- en energienetten een plek krijgen in de boven- en ondergrond.”

Door bij zulke opgaven een integraal gebiedsplan op te stellen, kunnen strategische doelstellingen naar een tactisch niveau worden vertaald. Verschillende infrastructurele opgaven kunnen daardoor invulling krijgen in de beschikbare ruimte. Van Berkel: “Verschillende nutspartijen zien de vraag naar drinkwater en warmte toenemen. Ze gaan aan de slag om te bedenken waar nieuwe leidingen moeten komen. Als ieder voor zich dit achter een bureau gaat uitwerken, kan het zijn dat veel geld en denkkracht verloren gaat omdat de plannen onuitvoerbaar zijn omdat iedereen met zijn infrastructuur in dezelfde straat wil liggen. Bij een integraal gebiedsplan brengen we alle zienswijzen samen en maken we één grote tekentafel

Meervoudige waardecreatie en waardecases

Het begrip ‘meervoudige waardecreatie’ is ook een vertrekpunt dat bij drinkwaterbedrijven leeft om integraler of breder te kijken en te sturen op meerdere doelen en opgaven, vertelt Van Berkel. “Met meervoudige waardecreatie verbreed je de blik van financiële waarde naar brede waarde. Binnen de muren van drinkwaterbedrijven moeten plan- en besluitvormingsprocessen ook anders worden ingericht om in de stad leidingen te kunnen aanleggen. Daarnaast kunnen drinkwaterbedrijven veel meer waarde creëren door bij te dragen aan andere stedelijke opgaven, zoals de energietransitie, biodiversiteit of waterberging. Als drinkwaterbedrijven intensiever willen samenwerken met waterschappen of gemeenten aan vraagstukken in de stad, moeten ze zodanig zijn georganiseerd dat ze hierin mee kunnen komen.”

Het uitwerken van waardencases kan hierbij helpen, vervolgt Van Berkel. “Maar dit is nog geen geaccepteerde werkwijze. Drinkwaterbedrijven zijn nog ingericht op de technische kanten van de opgaven, terwijl bij de aanleg en het beheer van leidingen ook andere waarden kunnen worden gecreëerd. Momenteel verkennen we binnen een drinkwaterbedrijf hoe processen anders ingericht kunnen worden. Middels een interventie tijdens de ontwikkeling van een grote productielocatie testen we hoe het integraal ontwerpen de plannen kan verrijken. Assetmanagers zijn gewend om eerst hun technische plannen helemaal uit te werken, voordat ze anderen erbij betrekken. Daarmee missen ze het kansenperspectief om andere waarden een bijdrage te laten leveren. Door ontwerpsessies in te richten nodig ik mensen uit om hun perspectieven te delen. Om niet vanuit één persoon te denken, maar dit proces open te breken. Zodat ze van elkaar kunnen horen, leren en zien waar de mogelijkheden liggen.”

Ontwerpend onderzoek

De kwaliteit van ontwerpend onderzoek bij KWR kenmerkt zich door een aantal punten, licht Van Berkel toe. “Ten eerste is de context altijd belangrijk. Zo werken dingen in Amsterdam anders dan in Rotterdam, bijvoorbeeld als je kijkt naar de historie en cultuur. Ook maken we het onzichtbare tastbaar door middel van verbeeldingskracht, zoals onderliggende normen en waarden. Daarnaast gaat het in ontwerpend onderzoeken altijd om: verkennen en co-creëren mét. Dit betekent dat we samenwerken met praktijkpartners. Andere kenmerken zijn iteratie en reflexiviteit: het stapsgewijs ontwikkelen van kennis, visies en methoden, waarbij we ook dieper liggende aannames bespreekbaar maken. Samen met partners vormen we in hoofdlijnen een plan, in de wetenschap dat we na verloop van tijd toch links- of rechtsaf zullen slaan. Dat is anders dan onderzoek waarbij je een vooraf uitgestippelde route volgt om tot nieuwe inzichten te komen. Want er zijn veel onzekerheden in de praktijk en daarin moet je meebewegen.”

Leren door te doen

Het fascineert het Van Berkel om te zien hoe professionals leren door te doen. “Bij het ontdekken van nieuwe werkwijzen in de praktijk gaat het eerst best stroef. Mensen zoeken naar hoe het werkt, waar het naartoe gaat en wat voor gesprekken ze moeten voeren. Maar de tweede of derde keer verloopt het al een stuk soepeler. Ook merk ik dat kennis niet alleen in kennis zit, maar ook in vaardigheden. Door professionals te helpen reflecteren op hun gedrag en handelen, sta ik hen bij in het navigeren in processen waarbij zij ontdekken hoe ze iets op een nieuwe manier kunnen aanpakken.”

Rijker resultaat

Van Berkel benadrukt dat mensen vertrouwen en bemoediging nodig hebben om met plezier nieuwe stappen te zetten en te leren. “Vaak zijn de intenties al goed. Zonder iets op te leggen, ontstaat enthousiasme wanneer mensen zelf zien dat het resultaat daar rijker door wordt. En dat ze op die manier een bijdrage kunnen leveren aan maatschappelijke vraagstukken. Zo lukt het ons steeds beter om Nederland te helpen versnellen in alle opgaven rond water in de stad.”