Emulsies mengen en ontmengen na doorleiden van gas

Sauzen en smeersels ontmengen soms ongewenst snel, soms nooit; Amerikaanse en Canadese scheikundigen hebben nu emulgatoren ontwikkeld, die met behulp van koolzuurgas of lucht naar believen aan- en uitgezet kunnen worden. Dat is belangrijk nieuws voor de chemische industrie, omdat er stapsgewijze processen zijn waarbij in de ene keer een emulsie wel, maar in de volgende stap de emulsie niet handig is. (Science, 18 augustus).

Emulgatoren zorgen ervoor dat twee stoffen die onder normale omstandigheden niet mengen (zoals vet en water, keukenvoorbeeld: olie en azijn), toch in een stabiel en homogeen mengsel (mayonaise) bij elkaar blijven.

Emulgatoren zijn ideale moleculaire bemiddelaars tussen de twee ontmengende fasen, omdat ze twee verschillende kanten hebben: een lange, vetminnende staart en een waterminnende, want geladen kop.

Een bekende toepassing van emulgatoren is bij de synthese van kleine latex bolletjes, gebruikt in verf. Zodra de bolletjes gevormd zijn, mogen zieniet aan elkaar kleven. Dat gebeurt door een emulgator toe te voegen die het oppervlak bedekt en de bolletjes van elkaar afschermt. Om de bolletjes echter na afloop van de reactie makkelijk te kunnen afscheiden van het reactiemengsel, zou de emulgator weer geïnactiveerd moeten worden.

Dat is precies wat Yingxin Liu en zijn collega’s van Queens University in Ontario en het Georgia Institute of Technology voor elkaar hebben gekregen. Ze activeren en de-activeren de emulgator met behulp van een gas dat ze door de emulsie borrelen. Door blootstelling aan koolzuurgas krijgt hun emulgator een positief geladen kop, die na het doorvoeren van lucht of argon weer verdwijnt.

Een opvallend neveneffect kwam aan het licht toen de onderzoekers de emulgator toevoegden aan mengsels van lichte aardolie en water. Die vormen al een min of meer stabiel mengsel door de aanwezigheid van natuurlijke emulgatoren in olie. In aanwezigheid van koolzuurgas bleven de mengsels zoals verwacht veel langer stabiel, maar na blootstelling aan argon trad er heel abrupt een volledige scheiding op. Dat opent perspectieven voor toepassing van deze emulgatoren bij het vrijmaken van olie uit teerzanden met behulp van stoom. Rob van den Berg