Afvalwaterzuivering en waterstofproductie in één

Het is wetenschappers gelukt om waterstof uit afvalwater te produceren met behulp van zonlicht. In een gatenkaas van zwart silicium splitsen ze water in zuurstof en waterstof. De fotokatalytische techniek combineert waterzuivering met waterstofproductie en is daarbij behoorlijk efficiënt.

Wetenschappers van het Andlinger Center for Energy and the Environment, ontwikkelden een fotokatalitisch systeem dat organische componenten in afvalwater afbreekt en omzet in waterstof.

De techniek gebruikt een speciaal ontworpen kamer met een Zwitserse kaas-structuur van zwart silicium voor de splitsing van water en de isolatie van waterstofgas. Het proces wordt ondersteund door bacteriën die elektrische stroom opwekken wanneer ze organisch materiaal in het afvalwater verbruiken. De stroom helpt op zijn beurt het watersplitsingsproces.

Het team, geleid door Zhiyong Jason Ren, hoogleraar civiele en milieutechniek , koos afvalwater uit bierbrouwerijen voor de test. Ze stuurden het afvalwater door de kamer en gebruikten een lamp om zonlicht te simuleren. Vervolgens zagen ze hoe de organische verbindingen uiteen vielen en de waterstof omhoog borrelde.

Organische vervuiling

De technologie zou goed kunnen worden ingezet in de raffinagesector en petrochemie, waar veel organische afvalstromen zijn. Volgens de onderzoekers is dit de eerste keer dat afvalwater, en geen op het laboratorium gemaakte oplossingen, is gebruikt om waterstof te produceren met behulp van fotokatalyse. Het team produceerde het gas continu gedurende vier dagen tot het afvalwater op was.  Vergelijkbare systemen die chemicaliën uit water produceren werkten tot nog toe niet langer dan een paar uur.

Energiepositief

De onderzoekers maten de waterstofproductie door de hoeveelheid elektronen te meten die de bacteriën produceerden. De resultaten waren zeer positief en de opbrengst was volgens de onderzoekers tweemaal zo hoog als vergelijkbare technologieën.

De technologie is bovendien schaalbaar omdat de kamer die wordt gebruikt om de waterstof te isoleren modulair is. Hoewel de onderzoekers nog geen levenscyclus analyse konden uitvoeren, denken ze dat het proces op zijn minst energieneutraal, zo niet energiepositief, zal zijn.