Israëlisch-Nederlands team verbetert waterzuivering

woensdag 20 oktober 2021 |  Redactie Israeltoday.nl
In landen met waterschaarste is het ontzilten van zeewater belangrijk. Hiervoor moeten geladen deeltjes, zoals natrium en chloor, met filters worden verwijderd. Recent onderzoek leverde een methode op om giftige boor-ionen te verwijderen.

Israël, een van de droogste landen op aarde, heeft geleerd meer uit een druppel water te persen dan enig ander land ter wereld. Tegenwoordig wordt zo'n 585 miljoen kubieke meter water per jaar - oftewel 80% van de water­voorziening - ontzilt uit zeewater. Het land produceert nu meer zoet water dan het nodig heeft en verkoopt zelfs veel van dat water aan buurland Jordanië, dat door land is ingesloten en waar de mensen in de noordelijke steden slechts ongeveer eens in de twee weken water uit de kraan hebben.

Ontzouten wordt vanwege droogte steeds belangrijker. 'Niet alleen in het Middelandse zeegebied of Midden-Oosten, ook in Nederland zijn nieuwe technieken nodig om te blijven voldoen aan de zoetwaterbehoefte', zegt dr.ir. Jouke Dykstra, Universitair Docent bij de afdeling Milieu­technologie van Wageningen University & Research.

Waterbehandeling is nodig voor een duurzame drink­water­voorziening en kan worden benut om waardevolle elementen te oogsten. Cruciaal voor deze processen is de verwijdering van pH-afhankelijke ladingen uit vervuild water, zoals boor, ammoniak en fosfaat. Ontzilting verwijdert minerale deeltjes (zouten) uit zout water, waardoor het geschikt wordt voor menselijke consumptie en voor irrigatie. Door de chemische eigenschappen van sommige deeltjes is het moeilijker ze te verwijderen dan andere.

Ten zuiden van Tel Aviv ligt de ontziltingsinstallatie van Sorek (foto), de grootste omge­keerde-osmose ontziltings­installatie ter wereld. De meest gebruikte ontziltings­methode is door middel van een membraan - een soort zeef die water doorlaat, terwijl andere deeltjes worden tegengehouden, op basis van hun grootte of lading. Dit membraan is echter duur en moet periodiek worden vervangen.

Boor (of borium), dat van nature in grote hoeveelheden voorkomt in de Middellandse Zee, is een van de moeilijkst te verwijderen mineralen, omdat het door de verandering van de zuurgraad (pH) andere eigen­schappen krijgt. Het is giftig in hoge concentraties en schaadt de plantengroei, wat een probleem is wanneer het water voor irrigatie wordt gebruikt. Het normale verwijderings­proces van boor houdt in dat aan het water een base wordt toegevoegd om het boor gemakkelijker te kunnen verwijderen, gevolgd door verwijdering van de base. 'Maar dat willen we zoveel mogelijk vermijden: er is een sterke trend om minder chemicaliën te gebruiken, aldus Jouke Dykstra.

De richtlijn van de Wereld­gezond­heids­organisatie (WHO) voor de standaard boor­concentratie in drinkwater is 0,3 mg/L in 1990. Het is moeilijk om aan deze norm te voldoen met de mogelijkheden van de beschikbare behandelings­technologie.

Wetenschappers van het Technion-Israel Institute of Technology in Haifa en de Wageningen University & Research en Wetsus, European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology in Leeuwarden, hebben nu een manier ontwikkeld om de kwaliteit van ontzilt water te verbeteren en tegelijkertijd de kosten van het proces te verlagen. De bevindingen van de studie van het internationale team zijn gepubliceerd in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) onder de titel 'Electrochemical removal of amphoteric ions'.

Boor is een essentieel sporenelement voor planten en dieren en een nuttig bestand­deel voor talrijke indu­strieën. Voor groene planten is een kleine hoeveelheid boor nodig voor hun groei en ontwikkeling, maar boor wordt giftig als de hoeveel­heid iets groter is dan nodig.

Het is noodzakelijk boor-arm water te produceren uit ontziltings­installaties met omgekeerde osmose, zowel voor menselijke consumptie als voor de landbouw. Ontzilt zeewater van dergelijke instal­laties bevat vaak een hoog boor­gehalte, en wanneer het voor irrigatie wordt gebruikt, is bewezen dat het schadelijk is voor gewassen zoals braam, citroen en grapefruit.

Israëlische en Nederlandse onderzoekers hebben een nieuwe model­leer­techniek ontwikkeld om het gedrag van boor tijdens ontzilting door middel van capacitieve deïonisatie te voorspellen. Dit is een opkomende techniek voor water­behandeling en ontzilting, waarbij gebruik wordt gemaakt van relatief goedkope poreuze elektroden, in tegen­stelling tot het dure membraan. Wanneer een elektrische stroom wordt aangelegd, worden geladen deeltjes (zoals boor onder hoge pH-condities, dus in een sterk basische omgeving) gead­sor­beerd door de elektroden en zo uit het water verwijderd.

De onderzoekers ontdekten, dat voor een optimale verwijdering van boor, de positieve elektrode stroom­opwaarts van de negatieve elektrode moet worden geplaatst - tegen de gang­bare wijsheid in hun vakgebied in. Zij berekenden ook de optimale toegepaste spanning voor het systeem en ontdekten dat een hogere spanning niet noodzakelijk de doel­treffend­heid van het systeem verbetert.

Het team zei, dat dezelfde methode die zij ontwierpen ook gebruikt kan worden om andere problemen bij waterbehandeling op te lossen, zoals het verwijderen van medicijn­resten en bestrijdings­middelen, die met conven­tionele methoden moeilijk te verwijderen zijn.

Bronnen:
Wetenschappers uit Israël en Nederland vinden een nieuwe manier om lastige ionen uit water te verwijderen,
Israeli-Dutch research team make desalinated water safer and cheaper.

Wilt u meer nieuws ontvangen over Israël? Klik hier voor de dagelijkse gratis e-mail nieuws­brief.

Blijf op de hoogte van de gebeurtenissen in Israël via onze GRATIS nieuws update en aanbiedingen, u ontvangt deze direct in uw email inbox.