Water verontreinigd met kwik en andere giftige zware metalen is wereldwijd een belangrijke oorzaak van milieuschade en gezondheidsproblemen. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, presenteren een totaal nieuwe manier om verontreinigd water te reinigen door middel van een elektrochemisch proces. De resultaten worden gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Onze resultaten hebben echt de verwachtingen overtroffen die we hadden toen we begonnen met de techniek, " zegt onderzoeksleider Björn Wickman, van Chalmers' Department of Physics. "Onze nieuwe methode maakt het mogelijk om het kwikgehalte in een vloeistof met meer dan 99 procent te verlagen. Hiermee kan het water ruim binnen de marges voor veilige menselijke consumptie komen."

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), kwik is een van de meest schadelijke stoffen voor de menselijke gezondheid. Het kan het zenuwstelsel beïnvloeden, de ontwikkeling van de hersenen, en meer. Het is bijzonder schadelijk voor kinderen en kan ook tijdens de zwangerschap van moeder op kind worden overgedragen. Verder, kwik verspreidt zich heel gemakkelijk door de natuur, en kan in de voedselketen terechtkomen. Vers water vis, bijvoorbeeld, bevatten vaak veel kwik.

In de afgelopen twee jaar, Björn Wickman en Cristian Tunsu, onderzoeker bij de afdeling Chemie en Chemische Technologie in Chalmers, hebben een elektrochemisch proces bestudeerd om kwik uit water te verwijderen. Hun methode werkt door de zware metaalionen uit water te extraheren door ze aan te moedigen een legering te vormen met een ander metaal.

"Vandaag, het lage opruimen, maar schadelijk, kwikniveaus uit grote hoeveelheden water is een grote uitdaging. Industrieën hebben betere methoden nodig om het risico te verkleinen dat kwik in de natuur vrijkomt, ', zegt Björn Wickman.

Hun nieuwe methode omvat een metalen plaat - een elektrode - die er specifieke zware metalen aan bindt. De elektrode is gemaakt van het edelmetaal platina, en door een elektrochemisch proces trekt het het giftige kwik uit het water om een ​​legering van de twee te vormen. Op deze manier, het water wordt ontdaan van de kwikverontreiniging. De legering gevormd door de twee metalen is zeer stabiel, er is dus geen risico dat het kwik opnieuw in het water terechtkomt.

"Een legering van dit type is eerder gemaakt, maar met een heel ander doel voor ogen. Dit is de eerste keer dat de techniek met elektrochemische legering wordt gebruikt voor decontaminatiedoeleinden, ', zegt Cristian Tunsu.

Een sterk punt van de nieuwe reinigingstechniek is dat de elektrode een zeer hoge capaciteit heeft. Elk platinaatoom kan zich binden met vier kwikatomen. Verder, de kwikatomen hechten niet alleen aan het oppervlak, maar ook dieper in het materiaal doordringen, het creëren van dikke lagen. Hierdoor kan de elektrode voor een lange tijd worden gebruikt. Na gebruik, het kan gecontroleerd worden geleegd. Daarbij, de elektrode kan worden gerecycled, en het kwik op een veilige manier afgevoerd. Een ander positief punt van dit proces is dat het zeer energiezuinig is.

"Een ander groot voordeel van onze techniek is dat het erg selectief is. Ook al zitten er veel verschillende soorten stoffen in het water, het verwijdert alleen het kwik. Daarom, de elektrode verspilt geen capaciteit door onnodig andere stoffen uit het water te halen, ', zegt Björn Wickman.

Patentering voor de nieuwe methode wordt gezocht, en om de ontdekking te commercialiseren, het nieuwe bedrijf Atium is opgericht. De nieuwe innovatie is al bekroond met een aantal prijzen en onderscheidingen, zowel in Zweden als internationaal. Het onderzoek en de collega's in het bedrijf hebben ook een sterke reactie van de industrie gekregen.

"We hebben al positieve interacties gehad met een aantal geïnteresseerde partijen, die de methode graag willen testen. Direct, we werken aan een prototype dat buiten het lab kan worden getest onder reële omstandigheden."

Mogelijke toepassingen voor de nieuwe methode

De techniek kan worden gebruikt om de hoeveelheid afval te verminderen en de zuiverheid van afval- en proceswater in de chemische en mijnbouwindustrieën te verhogen, en in de metaalproductie. Het kan bijdragen aan een betere milieureiniging van plaatsen met verontreinigde land- en waterbronnen.

Het kan zelfs worden gebruikt om drinkwater te zuiveren in zwaar getroffen omgevingen, omdat, dankzij het lage energieverbruik, het kan volledig worden aangedreven door zonnecellen. Daarom, het kan worden ontwikkeld tot een mobiele en herbruikbare waterreinigingstechnologie.

Meer over zware metalen in ons milieu

Zware metalen in waterbronnen veroorzaken enorme milieuproblemen en beïnvloeden de gezondheid van miljoenen mensen over de hele wereld. Zware metalen zijn giftig voor alle levende organismen in de voedselketen. Volgens de WHO, kwik is een van de gevaarlijkste stoffen voor de menselijke gezondheid, invloed op ons zenuwstelsel, hersenontwikkeling en meer. De stof is vooral gevaarlijk voor kinderen en ongeboren baby's.

Tegenwoordig zijn er strikte voorschriften met betrekking tot het beheer van giftige zware metalen om de verspreiding ervan in de natuur te voorkomen. Maar er zijn wereldwijd veel plaatsen die al besmet zijn, en ze kunnen in de regen of in de lucht worden vervoerd. Dit resulteert in bepaalde omgevingen waar zware metalen overvloedig kunnen worden, bijvoorbeeld vissen in zoetwaterbronnen.

In industrieën waar zware metalen worden gebruikt, er is behoefte aan betere recyclingmethoden, reiniging en decontaminatie van het aangetaste water.