Membrane processes for the next decades challenges in the water sector

Membraner kan brukes til å skille ut partikler eller ioner fra løsninger, noe som er typisk i produksjonen av drikkevann fra sjøvann. Nyere teknologiske fremskritt har forbedret både de tekniske og økonomiske aspektene ved å tilrettelegge for dette konseptet i en rekke andre bruksområder innen vann- og avløpsrensing, slik som fjerning av farge fra råvann fra innsjøer. Etter at første fase av MEMPREX-prosjektet ble avsluttet i 2019, gjennomførte samarbeidspartnere fra ledende forskningsmiljøer i USA, Canada, Kina og Japan sammen med NMBU den andre fasen i 2024. I andre fasen fokuserte partnerne på å undersøke behovene og potensialet for membraner i å løse vannsektorens utfordringer, som inkluderer: (1) membranfouling, (2) høyt energiforbruk, (3) den kommende revisjonen av EU-direktivene som vil kreve fjerning av nye mikroforurensende stoffer, (4) deltakelse i digitaliseringen av vannbransjen samtidig med håndtering av cybersikkerhetstrusler, og (5) muligheten for større synergi gjennom bruk av ikke-tradisjonelle hybridløsninger. MEMPREX-II har inkludert både master- og doktorgradsstudenter i meningsfulle og ettertraktede forskningsaktiviteter i bransjen og hos sluttbrukere, noe som bidrar til å øke nyutdannedes attraktivitet i arbeidsmarkedet. Ambisjonen er å veilede kandidatstudentene i å velge forskningsområder innen de fem nevnte retningene, samtidig som man forbedrer læreplaner og undervisningsverktøy. Målet med MEMPREX-II er å bygge videre på det tverrfaglige forsknings- og utdanningssamarbeidet som ble etablert i fase I, og utvikle et virtuelt nettverk for membranekspertise som adresserer utfordringene i vannsektoren de neste ti årene. Et viktig resultat av dette har vært at faggruppen ved NMBU har satser på opprettelsen av et avansert membransenter, støttet av forskningsrådets infrastrukturinitiativ.

Outcomes: • Graduate students armed with the latest knowledge of membrane processes • Teaching staff involved in active knowledge sharing and continuously updating via seminars • Graduate research on low energy membranes and fouling management concepts are published • Graduate research on efficient solutions for emerging pollutants removal with membranes published • Active and frequent dialogue with industrial partners and end-users • Increased R&D& in projects involving industrial partners and end-users • Awareness and options to increase process safety and stability are enhanced among graduate students • Establishing a large-scale membrane research facility in Norway with RCN infrastructure funding is initiated Impacts: • Membrane processes will be more actively used by end-users instead of expensive alternatives • Graduate education will be more actively based on research and updated with the latest R&D&I results • More stable and secure processes and better preparedness against cyberattacks • A tradition to involve future employers and end-users in education and university research • A state-of-the-art national membrane centre will be established in Norway, with the RCN INFRA funding.

Membrane processes are increasingly applied in the water sector worldwide, but Norway is yet to embrace the technology. The relatively weaker national R&D capacities, high energy consumption, fouling and ageing of membranes are causing frequent replacements, and the dominance of conventional treatment methods are the main cause for this slower entrance. The MEMPREX-I project (2015-2019) built a strong Virtual Membrane Center of Excellence at the Norwegian University of Life Sciences in excellent collaboration with the leading research groups from the US, Canada, China and Japan. The network is attracting international/EU funding, increasing the mobility of student and staff, and increasing the visibility of NMBU’s as well as the MEMPREX team’s research in the international membrane arena. Partners noted the need and potential of membranes in solving the challenges in the water sector during phase I; (1) Membrane fouling and (2) high energy consumption which are still considered unsolved; (3) The anticipated revision of the EU Directives requiring the removal of emerging micro-pollutants. (4) Engage in digitalisation of the water industry while managing cybersecurity threats. (5) Potential for greater synergy was noted when performing non-traditional hybrid solutions. MEMPREX-II shall promote the involvement of graduate students in useful and highly sought-after research activities in the industry and end-users, thereby increasing the attractiveness of the young graduates in the job market. Thus the ambition is to guide the graduate students to choose research topics from the above mentioned 5 directions, while also strengthening the curricula and teaching tools. The ambition of the MEMPREX-II is to further develop the interdisciplinary research and educational collaboration established during phase I to a Virtual Membrane Excellence Network addressing the next decade's challenges in the water sector.