Water kan een goede bron zijn voor het terugwinnen van waardevolle stoffen, zoals fosfor, stikstof en kalium, zolang deze stoffen in pure vorm te scheiden zijn uit het water. Wetenschappers van onder andere de Wageningen University & Research (WUR) en onderzoeksinstituut Wetsus in Leeuwarden werken hiervoor een techniek om selectief zouten uit water te filteren.
Van al het water op de wereld is slechts rond de drie procent zoet en dus bruikbaar als drinkwater. Er is daarom veel onderzoek naar het ontzilten van zout water. Een van de technieken die hiervoor is ontwikkeld is capacatieve deïonisatie, waarbij het zout van het water wordt gescheiden met elektrische spanning.
In water vallen zouten uiteen in de positief en negatief geladen ionen waar ze uit zijn opgebouwd. Bij deze scheidingstechniek wordt het water tussen twee paralelle elektroden geplaatst. Tijdens het aanleggen van een stroom, worden de geladen deeltjes opgenomen door de elektroden en zo onttrokken aan het water. De onderzoekers laten met hun theoretisch werk zien dat deze techniek is te gebruiken om selectief zouten uit het water te halen. Ze berekenden de potentie van deze techniek met behulp van een rekenmodel en publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Energy & Environmental Science.
Brak water
De scheidingsmethode wordt voornamelijk gezien als een manier om kleinschalig brak water te ontzilten. Voor water met hogere zoutconcentratie is deze manier is echter veelal duurder dan andere technieken (lees ook: 'Bellenscherm effectief tegen verzilting' en 'Dunea wil brak water drinkbaar maken').
Volgens de onderzoekers is deze scheidingsmethode wel potentieel lucratief als deze wordt ingezet om specifieke materialen in pure vorm te winnen uit bijvoorbeeld brak water. Hierbij kan het gaan om het filteren van voedingsstoffen, zoals fosfor, maar ook om zeldzame materialen, zoals lithium.
Batterijen
'Onze data laat zien dat scheiding heel goed mogelijk is. Je moet wel goed nadenken over een aantal details, zoals de snelheid waarmee je de scheiding realiseert', schrijft Louis de Smet, een van de onderzoekers, in een persbericht van de WUR.
‘De elektroden worden normaal gesproken gemaakt van actieve kool’, zegt De Smet. ‘De techniek beter maken in het selectief verwijderen van zouten kan vooral door deze methode te combineren met membranen (een soort filter) en nieuwe materialen voor de elektroden.’ Met het werk dat de onderzoekers hebben gedaan, willen ze richtlijnen bieden voor materiaalwetenschappers om de beste elektroden voor deze techniek te ontwikkelen. ‘Daarnaast kunnen we inspiratie halen uit de onderzoeken naar elektroden voor batterijen’, zegt De Smet.
Tuinbouw
Een voorbeeld waar deze techniek nuttig zou zijn is in de gesloten irrigatiesystemen van de tuinbouw. Bij het recyclen van het water kunnen specifieke stoffen worden verwijderd die de planten niet ten goede komen, zoals natrium.
Voorlopig is de scheidingsmethode echter nog niet toe te passen in de praktijk. De techniek moet nog beter worden in het specifiek eruit pikken van bepaalde zouten met een hoge efficiëntie. De onderzoekers in Wageningen richten zich daarbij vooral op het winnen van fosfaat uit water. Ook kijken ze naar manieren om de techniek op te schalen. ‘Bij het opschalen in ons onderzoek gaat het nog steeds niet om kubieke meters water’, zegt De Smet. ‘Maar bekerglazen vol met water zullen plaatsmaken voor jerrycans.’
Beeld: depositphotos
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.