Scheiden specifieke nutriënten uit afvalwater komt steeds dichterbij

De mogelijkheid om heel gericht specifieke nutriënten uit afvalwater te halen komt steeds beter in beeld. De onderzoeksgroep van Louis de Smet, onderdeel van Organische Chemie bij Wageningen University & Research, publiceert hierover in het prestigieuze tijdschrift Energy & Environmental Science. Het onderzoek werd uitgevoerd door een internationaal consortium van uiteenlopende experts, bestaande uit collega’s van het onderzoeksinstituut Wetsus in Leeuwarden en hoogleraren van de Seoul National University, Yale University, Technion, en Tsinghua University.

In afvalwater zitten stoffen die we kunnen hergebruiken, denk aan de minerale nutriënten fosfor, stikstof en kalium. In dit werk zetten de onderzoekers uiteen hoe capacitieve deïonisatie (CDI) - een van de technieken om brak water te ontzouten - ingezet kan worden om selectief ionen (dat is waar zouten uit opgebouwd zijn) uit water te vissen. Hergebruik is vaak alleen mogelijk als je de nutriënten in zuivere vorm in handen krijgt. Dat maakt deze techniek extra van belang.

Beperkte hoeveelheid zoet water

Ongeveer zeventig procent van de oppervlakte van de aarde is bedekt met water, waarvan het meeste in oceanen zit. Dat is zout water en niet geschikt voor consumptie. Zoet water (slechts drie procent van het totaal) zit in ijskappen/gletsjers en ook grondwater is veelal zoet water. De beperkte hoeveelheid zoet water maakt ontzouten een belangrijke activiteit. En CDI heeft veel potentie om selectief bepaalde zouten te verwijderen. Dit onderzoek beslaat enerzijds een overzicht van het werk dat tot nu toe gedaan is en de duiding hiervan. Verder laten de onderzoekers aan de hand van een rekenmodel zien dat een bepaalde type materiaal (waar nog niet lang aandacht voor is) gebruikt kan worden voor het scheiden van specifieke zouten.

Een dergelijk overzicht ontbrak nog en ook het modelleerwerk is voor het eerst gericht op het scheiden van verschillende soorten zouten in plaats van op ontzouten. Het ERC-project loopt nog ruim een jaar, waarbij speciale aandacht is voor het vissen van lithium (energieopslag), fosfaat en kalium (nutriënten) uit het water.

Selectiviteit CDI verbeteren

Louis de Smet legt uit: “Al deze theoretische krachten zijn in het review samengevat met kleine formules en korte berekeningen om de effecten te illustreren. De berekeningen laat zien dat scheiding heel goed mogelijk is, maar dat je over een aantal details, zoals de snelheid waarmee je de scheiding realiseert, wel goed moet nadenken. Om efficiënt selectief te vissen moeten waarschijnlijk meerdere van de genoemde methodes tegelijk worden ingezet. We verwachten een toenemende groei aan nieuwe elektrodes en membranen en daarmee meer mogelijkheden om de selectiviteit van CDI te verbeteren.”

Maarten Biesheuvel van Wetsus vult aan: “Het betere begrip van ionselectiviteit en iontransport van deze materialen, zoals beschreven in deze Wageningse publicatie, zal fungeren als richtsnoer voor materiaalonderzoekers.”

Het werk is gefinancierd door de ERC Consolidator Grant E-motion van Louis de Smet en Wetsus.

Bron: Wageningen University & Research