Afvalwater zuiveren met zonnelicht en olie

Afvalwater bevat vaak hardnekkige organische stoffen, zoals kleurstoffen, oplosmiddelen en fenolen. Deze zijn met conventionele zuiveringstechnieken lastig af te breken. Onderzoekers van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU) hebben nu een veelbelovende methode ontwikkeld die zonlicht en oliedruppels inzet voor zuivering.

Het onderzoek is gepubliceerd in Science.

De techniek maakt gebruik van zogenoemde fotokatalytische Pickering-emulsies: druppeltjes olie in water, gestabiliseerd door nanodeeltjes. Deze functioneren als minireactoren die vervuilende stoffen afbreken zodra ze met zonlicht worden bestraald.

Een belangrijk nanomateriaal in dit proces is titaniumdioxide (TiO₂). Dit positioneert zich op de grens tussen olie en water, vangt zonlicht op en start reacties die schadelijke chemicaliën omzetten in onschadelijke componenten.

Belang voor industriële sector

Promovendus Zygimantas Gricius onderzocht de werking specifiek op afvalwater uit de petrochemische industrie, chemische productie en textielfabrieken. “We hebben laten zien dat oliedruppels, gecombineerd met nanodeeltjes en slimme additieven, een goedkope en herbruikbare manier vormen om industrieel afvalwater te zuiveren”, aldus Gricius.

De onderzoekers ontdekten dat toevoegingen de efficiëntie en robuustheid sterk beïnvloeden:

• Herbruikbaarheid: TiO₂-gestabiliseerde druppels bleken meerdere cycli bruikbaar.
• Robuustheid: Polymeercoatings (zoals poloxameren) zorgen voor stabiliteit in wisselende waterstromen, maar drukken de efficiëntie iets.
• Efficiëntie: Behandeling met silanen en toevoeging van gouddeeltjes verhoogden de lichtbenutting en stabiliteit van de emulsies.

Nog geen commerciële toepassing

Hoewel de technologie zich nog in een vroeg stadium bevindt, ziet NTNU veel potentie voor toepassing in de industrie. Vooral omdat de methode goedkoop, schaalbaar en grotendeels energieneutraal is: zonlicht levert de benodigde energie.

Er bestaan nog geen commerciële installaties op basis van deze techniek. Toch verwachten de onderzoekers dat de recente doorbraken de weg vrijmaken voor verdere opschaling.

Het project werd uitgevoerd in samenwerking tussen het Ugelstad Laboratory, de Catalysis Group en het Particle Technology Centre van NTNU.