Nieuws

Koolstofdioxide filtert water

Arjen Dijkgraaf | woensdag 10 mei 2017

Water kun je simpel ontdoen van zwevende deeltjes door er extra koolstofdioxide in op te lossen. Geen membraanfilter meer nodig, claimt een publicatie in Nature Communications.

Princeton-onderzoeker Howard Stone maakt gebruik van een proces dat soms diffusioforese wordt genoemd. Je vervangt de lucht boven het water door pure CO2. Het gas lost op in de bovenste waterlaag, direct onder het grensvlak, en vormt daar H+- en HCO3-ionen die vervolgens naar beneden diffunderen. En omdat H+ zich daarbij veel sneller verplaatst dan HCO3- krijg je een tijdelijke ladingsgradiënt: onderin raakt de vloeistof positief geladen, bovenin negatief.

De vaste deeltjes, die in het water rondzweven, zijn eveneens geladen. Dat is een van de redenen dat ze zweven in plaats dat ze vanzelf naar de bodem zakken: ze stoten elkaar af. Onder invloed van de ladingsgradiënt gaan ze echter alsnog één kant op bewegen: positief geladen deeltjes gaan omhoog en negatieve gaan omlaag.

Uiteindelijk kun je ze heel eenvoudig verwijderen: de positieve schep je weg van het grensvlak, de negatieve blijven op de bodem liggen wanneer je de vloeistof voorzichtig afgiet.

Essentieel is wel dat je geen turbulentie in je water krijgt, en de publicatie suggereert dat je de scheiding daarom het beste kunt uitvoeren in een speciaal daarvoor ontworpen microreactor. Stone en collega’s hebben al zoiets ontworpen, met wat procestechnische verfijningen, dat aardig lijkt te werken. Om op te schalen hoef je alleen maar een groot aantal van die reactoren parallel te zetten.

Ongetwijfeld is de productie van die microreactoren een stuk duurder dan die van de huidige membranen voor waterfiltratie. Maar daar staat een enorme energiebesparing tegenover omdat je je water niet meer onder hoge druk door zo’n membraan hoeft te persen; door de microreactor vloeit het vrijwel vanzelf. Ook de CO2-druk hoeft maar heel laag te zijn; tijdens de proeven werd 136 kPa (1,3 atmosfeer) gebruikt, en dat bleek meer dan voldoende. En van verstoppende membranen heb je óók geen last meer.

bron: University of Limerick (waar tweede auteur Orest Shardt onlangs naartoe is verhuisd)