Met een membraan van een nieuw soort plastic gaat ontzilting veel beter
De stabiliteit van het membraan op basis van saloplast maakt het ook zeer geschikt voor gebruik in brandstofcellen. Ook repareert het materiaal zichzelf in zout water.
Waterschaarste is een van de grote problemen die in de komende decennia op de wereld afkomen. Ontzilting van zeewater kan een oplossing bieden. Maar het proces is duur en vaak ook instabiel. Dat komt deels door de membranen die daarvoor gebruikt worden. Onderzoekers van de TU Twente hebben echter een nieuwe kunststof, salonlast, uitgevonden. Daarmee kunnen ze zeer stabiele membranen maken, waarmee in elk geval dat probleem is opgelost.
Bij de elektrodialyse voor de ontzilting van zeewater of brak water wordt een ionenuitwisselingsmembraan gebruikt. Dat laat de ionen uit waterig zout door, maar houdt het water zelf tegen. Deze membranen zijn duur en niet stabiel in omgevingen met een zeer hoge of een zeer lage pH. Het membraan dat de TU-onderzoekers maken met hun nieuwe plastic is dat wel.
Mozarella-bol
“Bij het mengen van bepaalde positief- en negatief geladen polymeren in water konden we al een poly-elektrolyt complex (PEC) maken dat het best kan worden omschreven als een mozzarella-achtige bol van plastic”, zegt prof. dr. Wiebe de Vos in een persbericht van de TU Twente over de uitvinding. “Het grootste probleem bleef echter de eenvoudige verwerking van dit complex tot een bruikbaar membraan”, voegt Ameya Krishna B. toe.
De onderzoekers kozen uiteindelijk voor een techniek met een hittepers. Het materiaal wordt in een mal gedaan en in een hittepers geplaatst. In het begin sluit de pers zonder extra druk en warmt op tot een temperatuur van 80° Celsius. Na ongeveer twintig minuten, wanneer het materiaal deze temperatuur heeft bereikt, verhoogt de druk tot 200 bar. Dit is vergelijkbaar met de druk ongeveer twee kilometer onder water. Dat duurt ongeveer 5 minuten. Daarna koelt het materiaal af tot 25° Celsius.
Brandstofcellen
“Het hele proces duurt ongeveer een uur, veel minder dan bij andere gebruikte technieken waarbij het proces tot enkele dagen kunnen duren”, legt Saskia Lindhoud uit. Het eindproduct is een transparante film met hoge dichtheid. De membraan is stevig en flexibel en volledig dicht tot op de nanometerschaal. Bovendien is het proces volledig schaalbaar met uitstekende controle over de grootte, dikte en structuur van het membraan.
Het membraan kan op veel manieren gebruikt worden. De stabiliteit bij zeer hoge en lage pH-waarden maakt het geschikt voor brandstofcellen. Ook hangt het relatief eenvoudige productieproces niet af van organische oplosmiddelen, en repareert het materiaal zichzelf in zout water.
UT-onderzoekers , dr. Saskia Lindhoud en prof. dr. Wiebe de Vos (faculteit TNW / MESA+) publiceerden hun werk in het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Colloid and Interface Science. Het artikel is open access and kan online gelezen worden.
Bron: Innovations Origins
