Plantaardig poeder zuivert water snel en duurzaam

Chemie

Door twee vaste stoffen in poedervorm met elkaar te mengen en flink te schudden ontstaat een vloeibaar oplosmiddel.

De twee vaste stoffen op de achtergrond zijn de ingrediënten voor het maken van een waterafstotend oplosmiddel; twee varianten rechts op de voorgrond. Foto Bart van Overbeeke

Met een nieuw soort oplosmiddel kan water snel en duurzaam gezuiverd worden. De middelen bestaan uit twee poeders die samen een vloeistof vormen. Dannie van Osch promoveerde vorige week op de ontwikkeling ervan bij de Technische Universiteit Eindhoven.

Oplosmiddelen worden veel gebruikt in de chemische industrie. Ze vormen de basis van onder andere verf, parfum en schoonmaakmiddelen. En ze worden gebruikt voor de productie van medicijnen en het zuiveren van water. De meeste oplosmiddelen hebben flinke nadelen. Alcohol is brandbaar en oplosmiddelen op basis van fossiele brandstoffen zijn vaak giftig voor mens en milieu, vertelt Van Osch aan de telefoon.

Van Osch onderzocht of mengsels van twee poeders de vervuilende oplosmiddelen kunnen vervangen. Het voordeel van poedermengsels is dat ze niet snel verdampen. Dus geen giftige dampen, zoals bij veel van de huidige vloeibare oplosmiddelen.

Samen vormen de poeders een vloeistof. „Je voegt ze bij elkaar, mengt ze door te schudden of te roeren. En na een paar uur wachten bij kamertemperatuur zijn ze vloeibaar”, vertelt Van Osch. Deze vloeistof is het oplosmiddel waarin vervolgens stoffen opgenomen kunnen worden.

De poeders worden vloeibaar doordat ze chemische verbindingen aangaan en zo samen een nieuwe stof vormen. Het smeltpunt van deze nieuwe stof is veel lager dan die van de poeders apart. Daardoor verandert het bij dezelfde temperatuur in een vloeistof. Deze vloeistoffen heten DESs (diep-eutectische oplosmiddelen). In die vloeistoffen blijken bijvoorbeeld zware metaalionen goed op te lossen.

Dannie van Osch, met oplosmiddelen gevormd door twee poeders die samen een vloeistof worden door enkel te schudden.

Foto Bart van Overbeeke

Een van de oplossingsmiddelen die van Osch ontwikkelde, bestaat bijvoorbeeld uit menthol en thymol, die respectievelijk uit munt en tijmplanten gewonnen worden. Deze poeders zijn niet schadelijk voor de gezondheid en niet-brandbaar. Menthol wordt bijvoorbeeld gebruikt in tandpasta en kauwgum. Zowel menthol als thymol heeft een sterke, herkenbare geur. „Het oplosmiddel krijgt daardoor ook best een lekker geurtje”, zegt Van Osch lachend.

Er zijn inmiddels meer dan honderd verschillende wateroplosbare DESs bekend. Maar om vervuilende stoffen uit water te halen, heb je liever een oplosmiddel dat niet mengt met water. Als het water en het oplosmiddel met de vervuilingen twee gescheiden laagjes vormen zijn ze namelijk gemakkelijk van elkaar te scheiden. Sinds 2015 is Van Osch daarom opzoek naar nieuwe hydrofobe (waterafstotende) DESs en onderzoekt hij hun eigenschappen.

Van te voren weten onderzoekers niet zeker of twee poeders samen een vloeistof vormen. Dat is dus uitproberen. „Door 507 combinaties van twee poeders te testen, hebben we zeventien duurzame nieuwe hydrofobe DESs gemaakt”, zegt Van Osch.

Vetzuren

De resultaten in het laboratorium van Eindhoven zijn tot nu toe veelbelovend. De oplosmiddelen kunnen bijvoorbeeld in seconden zware metaalionen uit water halen. Het oplosmiddel met de vervuiling vormt vervolgens een makkelijk af te scheiden laagje bovenop het gezuiverde water. De efficiëntie waarmee dit gebeurt verschilt per stof. Maar voor het verwijderen van vetzuren zijn de oplosmiddelen 5 tot 10 procent efficiënter dan de huidige industriële standaard.

De poeders zijn duurzaam omdat ze gemaakt kunnen worden van plantaardig materiaal. Die zijn vaak minder milieubelastend en minder ongezond voor mensen dan de huidige, op aardolie gebaseerde oplosmiddelen.

Het zal nog enkele jaren duren voordat deze oplosmiddelen in de industrie gebruikt kunnen worden. Veel fundamentele eigenschappen zijn nog onbekend, maar worden op het moment onderzocht in Eindhoven.

    • Dorine Schenk