Nieuw type membraan maakt waterzuivering goedkoper en efficiënter

Nieuwe selectieve membranen in de vorm van dunne holle rietjes, kunnen de waterzuivering verbeteren. Dat komt naar voren uit onderzoek van Joris de Grooth van UT-onderzoeksinstituut MESA+. De membranen die De Grooth mede-ontwikkelde, maken het mogelijk om water in één processtap te zuiveren, terwijl in huidige waterzuiveringsinstallaties altijd een voorbehandeling nodig is. Belangrijkste voordelen van de nieuwe membranen zijn dat ze de drinkwatervoorziening eenvoudiger en daarmee goedkoper en kunnen maken en dat ze microverontreinigingen , zoals medicijnresten, beter kunnen verwijderen. De Grooth promoveert op 4 februari aan de Universiteit Twente op zijn onderzoek.

Het oppervlaktewater in Nederland bevat steeds meer medicijnen, pesticiden en hormonen (onder meer afkomstig van de anticonceptiepil). Met bestaande waterzuiveringstechnieken wordt het hierdoor steeds lastiger om schoon drinkwater te creëren. Ze zijn hier immers niet ontwikkeld om ook deze vervuilingen uit het water te verwijderen.

Een nieuw type membraan, mede ontwikkeld aan de Universiteit Twente, kan uitkomst bieden. Dit selectieve membraan is aangebracht op dunne poreuze rietjes (ook wel vezels genoemd) met gaatjes van ongeveer 5 nanometer groot (een nanometer is een miljoen keer kleiner dan een millimeter). Over de gaatjes worden, met een relatief eenvoudig chemisch proces, verschillende dunne laagjes coating van een polymeer (van ongeveer 2 nanometer dik) aangebracht. Een groot voordeel van de methode is dat de dunne laag vanuit water kan worden aangebracht en chemische oplosmiddelen dus niet nodig zijn. Daarnaast is het creëren van de polymeerlaagjes zeer nauwkeurig te sturen. Afhankelijk van de gewenste toepassing kan het aantal laagjes en de dichtheid en de lading van de laagjes gekozen worden.

De nieuwe membranen hebben enkele belangrijke voordelen. Zo maken ze het mogelijk om water in één enkele processtap te reinigen, terwijl normaalgesproken altijd een voorbehandelingsstap nodig is om ‘grotere bestanddelen’ uit het water te filteren. Dit maakt waterzuivering goedkoper en brengt kleinschaligere goedkopere waterzuiveringscentrales in beeld, waardoor schoon drinkwater in afgelegen gebieden van bijvoorbeeld ontwikkelingslanden bereikbaar wordt. Daarnaast kun je met de nieuwe membranen, vergeleken met bestaande holle vezel membranen, beter microverontreinigingen zoals medicijnresten, hormonen en pesticiden uit het water verwijderen.

Voor grootschaligere waterzuivering worden meer dan 10.000 van de rietjes van ongeveer een meter lang in een module geplaatst. In een waterzuiveringsinstallatie kunnen enkele tientallen tot honderden van deze modules geplaatst worden.

Aan de binnenkant van de rietjes stroomt het vervuilde water naar binnen. Aan de buitenkant van het membraan komt het schone drinkwater door de vezel terwijl de vervuilingen achterblijven. Uit onderzoek met grotere testinstallaties kwam naar voren dat de methode ook op grote schaal goed werkt. Het bedrijf Pentair te Enschede, dat nauw betrokken was bij het onderzoek, neemt verdere productontwikkeling van het membraan over.

De Grooth voerde zijn promotieonderzoek uit bij de Membrane Science & Technology Group van UT-onderzoeksinstituut MESA+. Hij werd hierbij begeleid door prof. dr. ir. Kitty Nijmeijer en dr. ir. Wiebe de Vos. Tijdens zijn promotieonderzoek was De Grooth deels werkzaam bij het bedrijf Pentair. Dit werk maakte deel uit van een groot onderzoeksplatform opgericht voor de ontwikkeling van selectieve holle vezel membranen en dat mede werd gefinancierd door de Europese Unie via het onderzoeksproject LbLBRANE. Op 4 februari verdedigt De Grooth zijn proefschrift aan de Universiteit Twente.