Zout Water Omzetten in Drinkwater: Technieken en Innovaties

De wereld zit vol water, maar bijna al het water op aarde is zout en ongeschikt om te drinken. Hoewel 70 procent van onze planeet uit water bestaat, is slechts een klein deel daarvan zoetwater, en daarvan is slechts een fractie toegankelijk voor menselijk gebruik. Het groeiende tekort aan drinkwater zet overheden, bedrijven en wetenschappers wereldwijd onder druk.

Traditionele Ontziltingsmethoden en Hun Uitdagingen

Het omzetten van zout in zoet water is op zich geen een nieuw fenomeen. Er bestaan op dit moment al enkele manieren om zout zeewater om te zetten in drinkwater; een proces dat ook wel ontzilting wordt genoemd. Toch zijn deze systemen niet optimaal. Traditionele ontziltingsinstallaties zoals omgekeerde osmose of thermische distillatie zijn namelijk zeer energie-intensief. Ze vragen om krachtige pompen, complexe filters en/of het verhitten van water, wat kostbaar is en vaak afhankelijk van fossiele brandstoffen.

“De kosten van deze methodes en de energie die nodig is voor ontzilting zijn de belangrijkste hindernissen,” legt onderzoeker Huanting Wang aan Scientias.nl uit. Bovendien bestaan huidige methodes meestal uit reverse osmosis (RO)-technologieën. En dat werkt niet altijd even doeltreffend. Zo gaat dit relatief traag, de efficiëntie is laag en het brengt hoge kosten met zich mee. “Andere hebben een hoog energieverbruik of behoeven chemicaliën voor het reinigen van membranen,” vertelt Wang.

Innovatieve Technieken voor Ontzilting

Wetenschappers zijn dan ook naarstig op zoek naar oplossingen. Aan het begin van dit jaar kwamen onderzoekers al met een nieuwe methode die mogelijk het einde betekende voor het ernstige tekort aan drinkwater. En daar borduurt een nieuw onderzoeksteam nu op voort. Bovendien brengen ze enkele belangrijke verbeteringen aan.

Aerogel Technologie

Volgens de studie, gepubliceerd in ACS Energy Letters, hebben onderzoekers van The Hong Kong Polytechnic University een sponsachtig aerogel ontwikkeld dat met passieve zonne-energie efficiënt zout uit zeewater kan verwijderen. Onderzoekers van The Hong Kong Polytechnic University hebben een innovatief materiaal ontwikkeld dat die oplossing dichterbij kan brengen. De aerogel bestaat uit een composiet van koolstofnanobuisjes en cellulose nanovezels. In tegenstelling tot traditionele hydrogels, die zacht en vloeistofrijk zijn, is deze aerogel juist relatief stijf met vaste, doorlopende kanalen.

Het 3D-geprinte materiaal neemt zeewater op en zuivert het tot zoutvrij drinkwater. De innovatie zit hem in de eenvoudige maar doeltreffende manier waarop het werkt: het aerogel-materiaal wordt op zeewater geplaatst en bedekt met een simpele, gebogen plastic hoes. De waterdamp stijgt op, condenseert aan de binnenkant van de plastic hoes en wordt opgevangen in een reservoir, klaar om te drinken. Tijdens tests bleek dat dit systeem binnen zes uur zonlicht ongeveer drie eetlepels drinkwater produceert uit een klein stuk aerogel. Met een bekerglas zeewater, zwart aerogel en een gebogen plastic dop verdampt zonlicht het water, waarna het condens in een trechter wordt opgevangen.

Metaal-Organische Raamwerken (MOF's)

In de nieuwe studie presenteren onderzoekers een veelbelovende nieuwe techniek die zee- en brak water binnen een halfuurtje omzet in veilig, schoon drinkwater. De benodigdheden? MOF’s (metaal-organisch raamwerk) en zonlicht. Ons materiaal werkt als een keukenspons,” legt Wang uit. “Alleen absorbeert het alleen zouten.” Wetenschappelijk gezien resulteert de combinatie van MOF’s met lichtgevoelige polymeer in een omkeerbare zoutabsorptie. MOF’s (Metaal-organische raamwerken) zijn een klasse van verbindingen die bestaan uit organische stof en metaalionen.

In ongefilterd water zitten namelijk veel opgeloste stoffen. En hoe meer opgeloste stoffen in water, hoe viezer en minder drinkbaar het water is. De onderzoekers verzamelden water uit een rivier dat een TDS-waarde van 2233 ppm had. Vervolgens wisten ze dit water met behulp van hun nieuwe methode te filteren tot een TDS-waarde van minder dan 500 ppm. En dat ook nog eens razendsnel: in slechts een halfuurtje.

De nieuwe methode is ook nog eens ontzettend energiezuinig. Ze wekten de benodigde elektriciteit met behulp van zonlicht op. “Zonlicht is de meest voorkomende en de belangrijkste hernieuwbare energiebron op aarde,” zegt Wang. “Daarom gebruikten we in onze studie zonlicht als een energie-efficiënte en ecologische oplossing. De energiebehoefte voor ons ontziltingsproces is op deze manier minimaal.” Volgens de onderzoeker is het gebruik van de zon als energiebron heel belangrijk. “Nu kunnen we water ontzilten in afgelegen gebieden of in regio’s zonder goede infrastructuur,” zegt hij.

Monash Universiteit MOF's techniek

Onderzoekers van Monash Universiteit in Melbourne, Australië, hebben een nieuwe techniek ontwikkeld voor het maken van drinkwater. Ze gebruiken metaalorganische raamwerken (MOF’s) die opgeloste ionen uit brak of zout water verwijderen, zodat zoet water ontstaat. De MOF’s kunnen snel worden geregenereerd, met zonlicht. Zodat uiteindelijk met behulp van zonlicht zoet water uit zout water wordt gemaakt.

De nieuwe methode heeft veel voordelen ten opzichte van de bestaande praktijk. Het proces gaat snel, kan goed worden uitgevoerd op basis van zonne-energie en heeft geen uitgebreide infrastructuur nodig. En het werkt ook op kleine schaal. Met deze techniek zullen we dus ook water kunnen ontzilten in afgelegen gebieden zonder goede infrastructuur. ‘Onze methode is misschien een deel van een wereldwijde oplossing voor het waterprobleem,” zegt onderzoeksleider Huanting Wang tegen scientias.nl.

De Noodzaak voor Nieuwe Oplossingen

Een derde van de wereldbevolking leeft in gebieden waar de aanwezigheid van water een onzekere factor is. Bovendien zal dit in de toekomst zelfs toenemen. Zo is de voorspelling dat in 2025 1,8 miljard mensen in landen of gebieden leven waar absolute waterschaarste heerst. En tegen die tijd zal water voor twee derde van de mensen op aarde geen zekerheid meer zijn.

Nederlandse Initiatieven en Brak Water

Het water waarvan drinkwaterbedrijven kraanwater maken is zoet. Maar de zoetwatervoorraad in Nederland staat onder druk. Daarom experimenteert onder andere Dunea met de inname en zuivering van brak water, een mengsel van zoet en zout water. Terwijl door bevolkingsgroei en economische activiteiten de drinkwatervraag in Nederland toeneemt, daalt de beschikbare hoeveelheid zoet water. Tegelijkertijd zorgt droogte in combinatie met zeespiegelstijging voor verzilting van grond- en oppervlaktewater. Door deze ontwikkelingen zijn drinkwaterbedrijven genoodzaakt verder te kijken dan alleen de inname van zoet water.

Zout water maak je zoet door middel van ontzilting. Er was nog geen noodzaak om het anders te doen. In droge gebieden, zoals het Midden-Oosten, hebben ze geen keus.

Minder schadelijk voor het milieu, goedkoper en daarmee meer voor de hand liggend in Nederland is het zuiveren van brak water - een mengsel van zout en zoet water. Begin dit jaar startte Dunea bij hun productielocatie in de Scheveningse duinen een pilot voor het winnen en zuiveren van brak water.

Toekomstperspectief en Uitdagingen

Of dit echt het “einde aan de waterschaarste” betekent, hangt natuurlijk af van verdere ontwikkelingen en opschaling. De resultaten zijn veelbelovend. Zeker aangezien veel mensen op aarde geen toegang hebben tot schoon drinkwater en in vervuilde omgevingen leven. Bovendien zorgt ook het plaatselijk heersende klimaat in sommige regio’s voor waterschaarste. Denk bijvoorbeeld aan die gebieden op aarde waar er vaak droogte heerst. Mensen hebben in deze regio’s maar mondjesmaat toegang tot zoet water.

Dit kan probleemoplossend zijn voor vele regio’s waar mensen kampen met waterschaarste. Met de studie tonen de onderzoekers aan dat het nu mogelijk is om zout water op een energiezuinige en effectieve manier om te zetten in veilig en schoon drinkwater. Wanneer we deze techniek daadwerkelijk kunnen gaan toepassen, is koffiedik kijken. “Het hangt af van de voortgang van de materiële opschaling,” legt de onderzoeker uit.

labels:

Zie ook:

• Hennep Koken met Zout: Tips & Recepten voor Thuis
• Zoutloze soep: Gezond genieten zonder zout!
• Gebakken Aardappelen Kruiden Zonder Zout: Heerlijke Alternatieven
• Ontdek De Beste Glutenvrije Restaurants in Enschede Voor Een Zorgeloze Eetervaring!
• Varkenswangetjes Bakken: Simpel Recept voor Malse Wangetjes