Willen we het milieu sparen, dan moet de industrie schoner, energie-efficiënter en duurzamer. Scheikundig ingenieur Maaike Kroon ontwerpt afvalscheidingsmethodes om de wereld een beetje groener te maken.
Heb je enig idee hoeveel processen eraan voorafgaan voordat die grote grijze rookpluimen de fabrieksschoorsteen uit mogen en afvalwater in de natuur geloosd mag worden? Gemiddeld drie tot vijf scheidingsstappen zijn er nodig voordat afvalgassen en -water schoon genoeg zijn om uitgestoten te worden. Dat kost energie, veel energie. En daar wil Maaike Kroon, hoogleraar aan de Technische Universiteit in Eindhoven, iets aan doen. Zij doet onderzoek naar scheidingsmethodes die minder energie en geld kosten. Met haar onderzoek behaalde zij de top 5 van New Scientist Wetenschapstalent 2015.
‘Depressie zit niet alleen in het hoofd, maar in het hele lichaam’
Psychiatrisch epidemioloog Brenda Penninx onderzoekt het verband tussen mentale en lichamelijke gezondheid.
Tegennatuurlijk scheiden
50 tot 80 procent van de fabriekskosten in de chemische industrie zijn toe te schrijven aan scheidingsprocessen. Dit komt doordat scheiden altijd tegen de natuur in gaat. ‘Het omgekeerde van scheiden – mengen – gaat altijd natuurlijk,’ legt Kroon uit. ‘Als je een theelepel zout in een bakje water doet, dan krijg je uiteindelijk een homogene vloeistof, vergelijkbaar met het zout in zeewater. Dit is een spontaan proces, het gaat vanzelf. Wil je het water van het zout scheiden, dan moet je het distilleren. Hierbij verwarm je de vloeistof, waardoor het zout gescheiden wordt van de waterdamp, en dit kost energie.’
Afvalwater zuiveren kost nog meer energie, omdat het een lage concentratie zouten heeft. Het is zelfs minder zout dan zeewater en dat bevat maar 3,5 procent zout en 96,5 procent water. Conventionele methodes om te scheiden richten zich op de verwijdering van het water, de meerderheidscomponent van afvalwater. Het water wordt door middel van verdamping of omgekeerde osmose verwijderd. Omgekeerde osmose is het proces waarbij grote volumes water door een membraan – een soort filter – geperst worden, waarbij de zouten blijven hangen. Bij deze methodes moet het grootste gedeelte van de stroom afvalwater van fase veranderen. En dit kost energie.
Kroon pakt dit anders aan. Haar onderzoek richt zich niet op het verwijderen van het water, maar op het verwijderen van het zout. Hiervoor ontwerpt zij hulpstoffen die selectief de zouten uit het water kunnen verwijderen. Dit scheidingsproces richt zich dus op de minderheidscomponenten van het afvalwater.
Deze scheidingsmethodes zijn geïnspireerd op een proces in ons lichaam. In ons lichaam zitten kalium-natriumpompen. Deze pompen zorgen ervoor dat de concentratie kalium en natrium binnen en buiten onze cellen in balans zijn, en op die manier houden zij de vochtbalans van ons lichaam in evenwicht. Zo selecteert deze pomp specifiek natriumionen om de cel uit te pompen en kaliumionen om de cel in te pompen. ‘Onze scheidingsmethoden selecteren ook specifieke afvaldeeltjes, eigenlijk imiteren we daarmee dus gewoon de natuur’.
Groene welvaart
Kroons onderzoek wordt al toegepast in allerlei takken van de chemische industrie, van ontziltingsprocessen tot CO2-afvang. ‘Maar het is belangrijk om deze methodes nog meer te gebruiken, zodat we in de toekomst een bepaald niveau van welvaart kunnen behouden.’ Een toekomst met een groener milieu.
De finale van New Scientist Wetenschapstalent vindt donderdag 24 september plaats in Pakhuis de Zwijger, Amsterdam. Kijk dan hier voor meer informatie.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: