Reststromen uit de industrie en de landbouw zouden kunnen worden gebruikt voor de productie van kolen die kunnen dienen als goedkoop adsorbens voor waterzuivering. In haar proefschrift aan de Industrial Doctoral School, Mirva Niinipuu toont aan dat het vermogen van koolstofmaterialen om organische watervervuiling te scheiden over het algemeen laag was, maar dat ze potentieel voor verbetering hebben. Ze verdedigde vrijdag haar proefschrift aan de Universiteit van Umeå, 24 mei.

Om onze watervoorraden te behouden en de verspreiding van milieuvervuiling te voorkomen, we moeten toegang hebben tot efficiënte waterzuivering. Adsorptie met behulp van actieve kool is een veelgebruikte waterzuiveringstechniek, maar de hoge kosten van conventionele actieve kool beperken het gebruik van deze technologie.

Tegelijkertijd, een groot aantal afvalstromen ontstaat, bijvoorbeeld door de voedingsindustrie, landbouw, en industriële processen – die momenteel niet optimaal worden benut. Naast het genereren van adsorbentia voor waterzuivering, de productie van steenkool uit deze residuen zou ook helpen om de kosten voor het hanteren en verwijderen van afval te verlagen. Dit zou zowel economisch als ecologisch voordelig zijn.

Het doel van het proefschrift van Mirva Niinipuu, die werd uitgevoerd aan de Industrial Doctoral School aan de Universiteit van Umeå, was om het vermogen van verkoolde residuen te onderzoeken om milieugevaarlijke organische en anorganische verontreinigende stoffen te scheiden van industrieel water.

De materialen die ze bestudeerde waren steenkool uit tomaten- en olijfpersafval, rijst kaf, paardenmest, gemeentelijke afvalwaterslib, en bioslib en vezelslib uit de pulp- en papierindustrie. Ze evalueerde de effecten van de verkolingstemperatuur en het type uitgangsmateriaal op de oppervlakte-eigenschappen van de gegenereerde kolen en hun vermogen om waterverontreinigende stoffen te scheiden, waardoor duidelijk wordt welke oppervlakte-eigenschappen van belang zijn voor adsorptie. In aanvulling, ze onderzocht verschillende chemische activeringen van koolstofmaterialen om hun functie als adsorbens voor waterzuivering te verbeteren.

"De resultaten toonden aan dat het vermogen van koolstofmaterialen om organische waterverontreinigende stoffen te scheiden over het algemeen laag was, wat te wijten kan zijn aan het beperkte oppervlak van deze materialen. Anderzijds, de scheiding van metalen vond plaats op een niveau dat vergelijkbaar was met dat van commerciële actieve kool. Chemische activering van resterende koolstof liet een grote verbetering zien in de scheiding van zowel metalen als organische verontreinigende stoffen, " zegt Mirva Niinipuu, een doctoraatsstudent aan de afdeling Scheikunde en de Industrial Doctoral School aan de Universiteit van Umeå.

De verkolingstemperatuur beïnvloedde de oppervlaktefunctionaliteit van de koolstofmaterialen zodanig dat de hoge temperatuur de aanwezigheid van zuurstofbevattende functionele groepen op het oppervlak verminderde. Dit zijn de chemische groepen die bijdragen aan de scheiding van de meeste onderzochte verontreinigende stoffen.

Chemische activering verbeterde de scheiding van alle bestudeerde verontreinigende stoffen, en het meest uitgesproken effect werd waargenomen voor organische verontreinigende stoffen. De actieve kolen slaagden erin fluconazol en trimethoprim volledig te scheiden van het percolaat van de stortplaats, en het scheidingsniveau was ook hoog (50-96 procent) voor koper en zink.

De resultaten toonden ook aan dat verschillende verontreinigende stoffen op verschillende manieren kunnen interageren met adsorberende oppervlakken, en dat dit wordt gecontroleerd door eigenschappen zoals porositeit, zuurstofhoudende functionaliteiten, hydrofobiciteit en mineralen. De rol van de watermatrix werd ook geëvalueerd, en de resultaten toonden onverwacht een efficiëntere scheiding van een complexe watermatrix.

"Verdere studies moeten zich richten op een breed scala aan verontreinigende stoffen met relevantie voor het milieu in adsorptiesystemen waarin rekening wordt gehouden met een aantal componenten en die complexe watermatrices omvatten."