En zou miljoenen mensen over de hele wereld van veilig drinkwater kunnen voorzien.
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. Wetenschappers zijn dan ook naarstig op zoek naar oplossingen. En aangezien we omringd worden door oceanen, proberen ze met behulp van nieuwe technieken van dit zoute water, drinkwater te maken.
Bestaande technieken
Het omzetten van zout in zoet water is op zich niet 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. “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. En dus blijven wetenschappers zoeken naar nieuwe manieren om zout water effectief én duurzaam om te zetten in zoet drinkwater.
Nieuwe methode
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. 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. En met behulp van deze nieuwe techniek waren de onderzoekers niet alleen in staat om schadelijke deeltjes uit het water te filteren, maar ook nog eens om 139,5 liter schoon water per kilogram MOF per dag te generen.
De Wereldgezondheidsorganisatie stelt dat drinkwater van goede kwaliteit een TDS-waarde (total dissolved solids) moet hebben van minder dan 600 ppm (deeltjes per miljoen). 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 benodigde MOF’s waren daarnaast binnen vier minuten weer klaar voor gebruik.
Zonlicht
De nieuwe methode is ook nog eens ontzettend energiezuinig. Want de onderzoekers
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. “Bovendien kan het ook kleinschalige zoetwatervoorzieningen in energie voorzien.”
Probleemoplossend
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. Het doel van het ontzilten van water is om korte metten te maken met het gebrek hieraan. Dit kan probleemoplossend zijn voor vele regio’s waar mensen kampen met waterschaarste. “Onze methode maakt mogelijk deel uit van een globale oplossing voor het probleem,” zegt Wang. Maar dat niet alleen. “De op zonlicht reagerende MOF’s kunnen mogelijk nog verder worden ontwikkeld,” gaat Wang verder. “Mogelijk kan het leiden tot het ontwerp van functionele materialen voor het gebruik van zonne-energie om aan onze groeiende energiebehoefte te voldoen.”
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. “Bovendien is onze methode ook nog eens goedkoop,” onderstreept Wang. 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. Maar als het zover is, zal het uitkomst bieden voor miljoenen mensen op de wereld die het momenteel nog met weinig schoon drinkwater moeten stellen.
