Nanodeeltjes voor schoon drinkwater

Een manier om het schadelijke nitraat uit drinkwater te halen, is de omzetting naar stikstof via een katalytische reactie. Nadeel is dat daarbij ook vaak ammoniak wordt gevormd. Door palladium nanodeeltjes te gebruiken als katalysator en de grootte daarvan te beheersen, is dit nadeel terug te dringen. Dat blijkt uit het onderzoek van Yingnan Zhao van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente. Hij promoveerde op 15 januari.

Nitraat in ons grondwater, vooral ten gevolge van overbemesting, is een probleem voor de volksgezondheid als het in het drinkwater terechtkomt. Hoewel de Europese richtlijnen in de afgelopen jaren wel tot een aanzienlijke reductie hebben geleid, is begin januari in Nederland ook het Programma Aanpak Stikstof van start gegaan in natuurgebieden. Aanpakken bij de bron is één, ook het zuiveren van drinkwater blijft nodig. Dat kan bijvoorbeeld via een biologische omzetting door bacteriën naar stikstofgas, maar dat is een langzaam proces. Door palladium als katalysator te gebruiken, is nitraat veel sneller om te zetten in stikstof. Nadeel is dat daarbij ook ammoniak wordt gevormd als schadelijk bijproduct.

De mate waarin dit gebeurt, blijkt af te hangen van de bereidingswijze en uitvoeringsvorm van het palladium. Yingnan Zhao kiest voor colloïdale palladiumdeeltjes die nanometer afmetingen hebben: hiervan is de grootte goed te beheersen. Deze deeltjes worden vastgezet op een oppervlak, ze komen niet in het drinkwater terecht. Wel moet worden voorkomen dat ze samenklonteren: daarvoor worden stabilisatoren toegevoegd zoals polyvinylalcohol. Deze stabilisatoren hebben, op hun beurt, wel de neiging om het oppervlak van de palladiumdeeltjes af te schermen, waardoor ze minder effectief zijn als katalysator. Dankzij extra behandelingen weet Zhao het oppervlak weer helemaal vrij te maken of op een gecontroleerde manier te manipuleren. Het resultaat: palladium nanodeeltjes die wel zorgen voor de omzetting naar stikstof, maar nauwelijks voor de vorming van ammoniak. De verdere ontwikkeling van katalytische drinkwaterzuivering, ook in bijvoorbeeld compacte apparaten voor particulier gebruik, komt daarmee dichterbij.