Nieuwe op hout gebaseerde technologie verwijdert 80% van de kleurstofverontreinigingen in afvalwater

Onderzoekers van Chalmers University of Technology, Zweden, hebben een nieuwe methode ontwikkeld die verontreinigd water gemakkelijk kan zuiveren met behulp van een op cellulose gebaseerd materiaal. Deze ontdekking kan implicaties hebben voor landen met slechte waterbehandelingstechnologieën en het wijdverspreide probleem van giftige kleurstoflozingen uit de textielindustrie bestrijden.

Schoon water is een voorwaarde voor onze gezondheid en leefomgeving, maar lang niet voor iedereen vanzelfsprekend. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie, WHO, leven er momenteel meer dan twee miljard mensen met beperkte of geen toegang tot schoon water.

Deze wereldwijde uitdaging staat centraal in een onderzoeksgroep aan de Chalmers University of Technology, die een methode heeft ontwikkeld om verontreinigende stoffen gemakkelijk uit water te verwijderen. De groep, geleid door Gunnar Westman, universitair hoofddocent organische chemie, richt zich op nieuwe toepassingen voor cellulose en op hout gebaseerde producten en maakt deel uit van het Wallenberg Wood Science Center.

De onderzoekers hebben gedegen kennis opgebouwd over nanokristallen van cellulose – en hier ligt de sleutel tot waterzuivering. Deze kleine nanodeeltjes hebben een uitstekende adsorptiecapaciteit, waarvan de onderzoekers nu een manier hebben gevonden om ze te gebruiken.

“We hebben een unieke holistische benadering van deze nanokristallen van cellulose gevolgd, waarbij we hun eigenschappen en mogelijke toepassingen hebben onderzocht. We hebben nu een biobased materiaal gemaakt, een vorm van cellulosepoeder met uitstekende zuiverende eigenschappen die we kunnen aanpassen en aanpassen afhankelijk van de soorten verontreinigende stoffen om worden verwijderd”, zegt Gunnar Westman.

Absorbeert en breekt gifstoffen af

Dat blijkt uit een studie die onlangs is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Industrieel en technisch scheikundig onderzoeklaten de onderzoekers zien hoe met de door de groep ontwikkelde methode en materiaal giftige kleurstoffen uit afvalwater kunnen worden gefilterd. Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met het Malaviya National Institute of Technology Jaipur in India, waar kleurstofverontreinigingen in het afvalwater van de textielindustrie een wijdverbreid probleem vormen.

De behandeling vereist geen druk of warmte en maakt gebruik van zonlicht om het proces te katalyseren. Gunnar Westman vergelijkt de methode met het gieten van frambozensap in een glas met rijstkorrels, die het sap opzuigen om het water weer transparant te maken.

“Stel je een eenvoudig zuiveringssysteem voor, zoals een draagbare doos die is aangesloten op de rioolleiding. Terwijl het verontreinigde water door het cellulosepoederfilter gaat, worden de verontreinigende stoffen geabsorbeerd en het zonlicht dat het behandelingssysteem binnendringt, zorgt ervoor dat ze snel en efficiënt worden afgebroken. Het is een kosteneffectief en eenvoudig systeem om op te zetten en te gebruiken, en we zien dat het van groot voordeel kan zijn in landen die momenteel een slechte of niet-bestaande waterzuivering hebben, “zegt hij.

De methode wordt getest in India

India is een van de ontwikkelingslanden in Azië met een uitgebreide textielproductie, waar jaarlijks grote hoeveelheden kleurstoffen in meren, rivieren en beken terechtkomen. De gevolgen voor mens en milieu zijn ernstig. Waterverontreinigingen bevatten kleurstoffen en zware metalen en kunnen bij direct contact huidbeschadiging veroorzaken en het risico op kanker en orgaanschade verhogen wanneer ze in de voedselketen terechtkomen. Bovendien wordt de natuur op verschillende manieren aangetast, waaronder de aantasting van de fotosynthese en de plantengroei.

Het uitvoeren van veldonderzoeken in India is een belangrijke volgende stap, en de Chalmers-onderzoekers ondersteunen nu hun Indiase collega’s in hun inspanningen om enkele van de kleinschalige industrieën van het land de methode in de praktijk te laten testen. Tot nu toe hebben laboratoriumtesten met industrieel water aangetoond dat met de nieuwe methode meer dan 80% van de kleurstofverontreinigingen wordt verwijderd en Gunnar Westman ziet goede mogelijkheden om de zuiveringsgraad verder te verhogen.

“De overgang van het lozen van volledig onbehandeld water naar het verwijderen van 80% van de verontreinigende stoffen is een enorme verbetering en betekent aanzienlijk minder vernietiging van de natuur en schade aan de mens. Daarnaast zien we door het optimaliseren van de pH en behandelingstijd een kans om de proces zodat we zowel irrigatie- als drinkwater kunnen produceren. Het zou fantastisch zijn als we deze industrieën kunnen helpen om een ​​waterzuiveringssysteem te krijgen dat werkt, zodat mensen in de omgeving het water kunnen gebruiken zonder hun gezondheid in gevaar te brengen”, zegt hij .

Kan worden gebruikt tegen andere soorten verontreinigende stoffen

Gunnar Westman ziet ook grote kansen om nanokristallen van cellulose te gebruiken voor de behandeling van andere waterverontreinigende stoffen dan kleurstoffen. In een eerdere studie, heeft de onderzoeksgroep aangetoond dat verontreinigende stoffen van giftig zeswaardig chroom, dat veel voorkomt in afvalwater van mijnbouw-, leer- en metaalindustrieën, met succes kunnen worden verwijderd met een vergelijkbaar type materiaal op cellulosebasis. Ook onderzoekt de groep hoe het onderzoeksgebied kan bijdragen aan de zuivering van antibioticaresiduen.

“Er is een groot potentieel om met dit materiaal goede waterzuiveringsmogelijkheden te vinden, en naast de basiskennis die we bij Chalmers hebben opgebouwd, is een belangrijke sleutel tot succes de collectieve expertise die beschikbaar is in het Wallenberg Wood Science Center”, zegt hij.