‘Technologie om zout water te ontzilten dringend gewenst’

Als je al het water op de wereld in een literfles zou kunnen gieten, is de hoeveelheid beschikbaar water die mensen kunnen drinken niet meer dan een theelepeltje. Dat minder dan één duizendste deel bevindt zich in rivieren, meren en grondwater. Veel te weinig voor de menselijke behoefte.

Irrigatie in de landbouw is een grootverbruiker van zoet water (70 procent), naast industrie (22 procent), zodat 8 procent voor menselijke consumptie is. Landbouw en industrie zijn grootverkwisters, bijvoorbeeld door ondoelmatige irrigatietechnieken, verouderde transportstelsels en inefficiënte zuiveringsmethoden. Het oppervlaktewater is vaak ook nog eens vervuild, terwijl de wereldbevolking met de dag groeit. Hoog tijd dus om uit het resterende zout water in de ‘fles’ zoet water te maken.

Elektrochemie

De opbrengst van de huidige ontziltingstechnologieën is niet meer dan 50 tot 60 procent, zodat er grote afvalstromen ontstaan. Prof. Van der Wal ziet in zijn rede ‘Alles is water‘ echter een grote toekomst voor de elektrochemie. “Niet bepaald een vakgebied dat zijn imago mee heeft”, merkt hij op. “Maar met elektrochemische waterbehandelingen zijn waterkringlopen uiteindelijk volledig te sluiten.”

Er zijn verschillende methoden om het zout van het water te scheiden, ieder met zijn voor- en nadelen. Prof. Van der Wal heeft zich daarom het afgelopen decennium toegelegd op een hybride ontziltingstechniek, waarin twee technieken worden gecombineerd, De zgn. capacitieve deïonisatie scheidt het zout (ionen) van het water met behulp van een condensator en een gering elektrisch potentiaalverschil. Het resultaat is een grote schoonwaterstroom en een kleine stroom met verhoogde zoutconcentratie. Door dit te combineren met een aansluitende membraantechnologie wordt er meer zout uit het water gehaald en stijgt  het volume van de schoonwaterstroom sterk.

Energiezuinig ontzouten

Alle bekende ontzoutingstechnologieën kosten echter veel energie en zijn energetisch ook nog eens zeer onrendabel. Zo verdwijnt 98 procent van de energie om het zoute water van het zout te ontdoen in de vorm van warmte. Ter vergelijking: een auto zet 15% van de brandstof om in beweging. “Er zal nog een behoorlijk grote stap gezet moeten worden om het rendement bij ontzouten te verhogen. Maar ik ben hoopvol, omdat we al hebben aangetoond dat met de electrochemische technologie 80 % van de energie voor ontzouting is terug te winnen,” aldus de hoogleraar.

Voor het ontzouten van zeewater via deze standaardtechniek gaat 40% van de middelen op aan energie. Bij capacitieve deïonisatie zijn de kosten per liter schoon water een stuk lager, maar de techniek werkt nu nog het best bij minder zout (brak) water.

Arsenicum

In zijn onderzoek richt prof. Van der Wal zich ook op het verwijderen van arsenicum in drinkwater. Dit element komt op veel plaatsen in de wereld van nature in grondwater voor en is kleur en smaakloos, maar uitermate giftig. Met technieken waarin membranen zijn voorzien van speciale eiwitten die enkel het arsenicum doorlaten, kan mogelijk tot 98 procent van het gif worden verwijderd. Op dit moment kan met capacitieve deïonisatie hooguit 70 procent worden verwijderd, waardoor in veel gevallen, zoals in Bangladesh de norm van de WHO (10 microgram/liter) lang niet wordt gehaald.

Op soortgelijke wijze kan met selectieve membranen dichter bij huis, in Nederlandse kassen, het natrium- en chloridegehalte in kaswater tot bijna nul worden teruggebracht, zodat de watercyclus in de kastuinbouw volledig kan worden gesloten.

Mijnbouw op zee

De capacitieve deïonisatie heeft tenslotte een zeer interessante potentie voor de winning van metalen uit zeewater. Te denken valt aan lithium voor ondermeer de vraag naar batterijen van bijvoorbeeld elektrische fietsen. Zulke metalen wordt nu met milieubelastende mijnbouw gewonnen. Mijnbouw op zee kan veel meer in harmonie met de natuur geschieden. Dat geldt ook voor de winning van kalium, magnesium, zink koper en zilver.