Een nieuw proces voor waterfiltratie met kooldioxide verbruikt duizend keer minder energie dan conventionele methoden, recentelijk gepubliceerd wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond.

Het onderzoek werd geleid door Dr. Orest Shardt van de Universiteit van Limerick, Ierland samen met Dr Sangwoo Shin (nu aan de Universiteit van Hawaï, Manoa), terwijl ze vorig jaar postdoctoraal onderzoekers waren aan de Princeton University (Verenigde Staten).

Nu de wereldwijde vraag naar schoon water toeneemt, er is een voortdurende behoefte om de prestaties van waterbehandelingsprocessen te verbeteren. Dr. Shardt verwacht dat deze nieuwe methode die gebruik maakt van CO2 kan worden toegepast in een verscheidenheid aan industrieën, zoals mijnbouw, productie van voedsel en dranken, farmaceutische productie en waterbehandeling.

Het onderzoek, gepubliceerd in open-access wetenschappelijk tijdschrift Natuurcommunicatie , geeft aan dat het nieuwe proces gemakkelijk kan worden opgeschaald, "het suggereren van de techniek zou bijzonder gunstig kunnen zijn in zowel de ontwikkelingslanden als de ontwikkelde werelden". De nieuwe methode kan ook worden gebruikt om bacteriën en virussen te verwijderen zonder chlorering of ultraviolette behandeling.

"We bevinden ons in de beginfase van de ontwikkeling van dit concept. Uiteindelijk zullen we deze nieuwe methode zou kunnen worden gebruikt om water voor menselijke consumptie te zuiveren of om afvalwater van industriële installaties te behandelen, ’ verklaarde Dr. Shardt.

Momenteel, waterfiltratietechnologieën zoals microfiltratie of ultrafiltratie gebruiken poreuze membranen om zwevende deeltjes en opgeloste stoffen te verwijderen. Deze processen vangen en verwijderen zwevende deeltjes, zoals fijn slib, door de suspensie door een poreus materiaal te persen met openingen die kleiner zijn dan de deeltjes. Er moet energie worden verspild om de wrijving van het door deze kleine doorgangen duwen van het water te overwinnen. Dit soort filtratieprocessen hebben nadelen zoals hoge pompkosten en de noodzaak tot periodieke vervanging van de membranen als gevolg van vervuiling. Het onderzoek van Drs Shardt en Shin demonstreert een alternatieve membraanloze methode voor het scheiden van zwevende deeltjes die werkt door de colloïdale suspensie bloot te stellen aan CO2.

"Het demonstratieapparaat is gemaakt van een standaard siliconenpolymeer, een materiaal dat veel wordt gebruikt in microfluïdica-onderzoek en vergelijkbaar is met wat wordt gebruikt in huishoudelijke kitten. Hoewel we de kapitaal- en bedrijfskosten van een opgeschaald proces op basis van ons apparaat nog niet hebben geanalyseerd, de lage pompenergie die het vereist, slechts 0,1% van conventionele filtratiemethoden, suggereert dat het proces nader onderzoek verdient, ’ zei dokter Shardt.

"Wat we nu moeten doen, is de effecten van verschillende verbindingen bestuderen, zoals zouten en opgeloste organische stoffen die aanwezig zijn in natuurlijk en industrieel water om te begrijpen welke impact ze zullen hebben op het proces. Dit kan van invloed zijn op hoe we de bedrijfsomstandigheden optimaliseren, ontwerp het stroomkanaal, en het proces opschalen, " hij ging verder.

Sinds zijn toetreding tot het Bernal Institute van 86 miljoen euro aan de Universiteit van Limerick afgelopen september, Dr. Shardt zet zijn onderzoek voort naar de wiskundige modellering en simulatie van het waterzuiveringsproces en de fysische fenomenen waarop het is gebaseerd.

"Als een nieuwe aankomst in Ierland, Ik ben nu op zoek naar gemotiveerde promovendi om samen met mij op dit gebied te werken. Ik ben er zeker van dat creatieve studenten nieuwe manieren zullen vinden om het proces te verbeteren en het op onverwachte manieren toe te passen, ’ concludeerde Dr. Shardt.