211service.com
Water opruimen met nanomagneten
Het lijkt misschien een onwaarschijnlijke manier om drinkwater op te ruimen, maar wetenschappers van de Rice University in Houston hebben ontdekt dat nanodeeltjes roest kunnen worden gebruikt om arseen te verwijderen met een simpele golf van een magneet.
Magnetische nanodeeltjes van roest (hier afgebeeld in rood en oranje) hebben de neiging zich te binden aan arseen. Wetenschappers in Texas geloven dat deze eigenschappen ze ideaal maken voor het verwijderen van arseen uit verontreinigd bronwater met weinig meer dan een magneet. (Credit: CBEN Rice University)
Arseen kleeft aan roest, zegt Vicki Colvin , een chemicus bij Rice's Center for Biological and Environmental Nanotechnology. En aangezien roest in wezen ijzeroxide is, heeft het de neiging magnetisch te zijn, zodat het met een magneet met laag vermogen uit het water kan worden teruggetrokken.
De techniek is veelbelovend voor de behandeling van miljoenen putten waarvan momenteel wordt aangenomen dat ze besmet zijn met gevaarlijke hoeveelheden arseen, zegt Colvin.
Volgens de Wereldbank lopen inderdaad bijna 65 miljoen mensen risico op arseengerelateerde gezondheidsproblemen, grotendeels als gevolg van vervuilde putten. De situatie is zo nijpend dat het heeft geleid tot de creatie van een geldprijs van $ 1 miljoen, genaamd de Grainger-uitdaging , uitgereikt aan degene die een praktische oplossing bedenkt om arseen uit putten in arme landen te verwijderen.
Het is niet alleen een probleem in ontwikkelingslanden, zegt Proctor Reid, programmadirecteur bij de Nationale Academie voor Ingenieurswetenschappen , in Washington, D.C., die de Grainger Challenge heeft opgezet. Er zijn zelfs met arseen verontreinigde bronnen in New Mexico, zegt hij.
Roest staat bekend om zijn vermogen om arseen te binden, zegt: Scott Fendorf , een bodemwetenschapper aan de Stanford University. Veel van de bestaande technieken vertrouwen op ijzeroxide als aaseter, zegt hij.
Door nanodeeltjes roest aan water toe te voegen, kan het ijzeroxide nog effectiever zijn en zijn er geen dure hardware en complexe machines nodig, zegt Colvin. Door klein te gaan, krijg je veel oppervlakte, waardoor je minder materiaal nodig hebt om de inhoud te behandelen.
Tot nu toe werd echter gedacht dat dergelijke deeltjes, die een diameter van ongeveer 10 nanometer hebben, krachtige elektromagneten nodig zouden hebben om velden op te wekken die sterk genoeg zijn om de lokale krachten die op de kleine deeltjes inwerken te overwinnen.
Maar het team van Colvin, dat zijn resultaten in het tijdschrift publiceerde, Wetenschap , laat zien dat zelfs magneten met een laag vermogen het lukken. De deeltjes werken magnetisch op elkaar in, legt ze uit. Hierdoor kunnen ze zich, in ieder geval magnetisch, gedragen als een grotere magneet, en daarom als zodanig worden beïnvloed.
Colvin en collega's herhaalden vervolgens hun experiment, dit keer met met arseen verontreinigd water. Ze ontdekten dat toen de nanodeeltjes werden verwijderd, het arseengehalte van het water werd verlaagd tot een niveau dat ver onder het niveau lag dat door de Environmental Protection Agency als veilig werd beschouwd.
Voor het verwijderen van arseen worden momenteel een aantal verschillende technieken gebruikt, variërend van centrifuges tot filtratiesystemen. Aangezien de arseen-saneringstechnologieën vaak moeten worden ingezet in afgelegen gebieden met beperkte toegang tot stroom, is het belangrijk dat ze zo eenvoudig mogelijk zijn en geen elektriciteit nodig hebben, zegt Reid.
De Rice-techniek zou een veel praktischere benadering kunnen bieden. Terwijl Colvins experimenten relatief dure nanodeeltjes gebruikten, is ze ervan overtuigd dat ultrakleine roestdeeltjes gemakkelijk en goedkoop kunnen worden gegenereerd. Wat de magneten betreft, deze kunnen worden teruggevonden op de harde schijven van oude computers, waarvan er veel in Zuidoost-Azië terechtkomen, zegt ze.
Dit is een vooruitgang voor de waterbehandeling in het algemeen, zegt Fendorf. Maar het opdweilen van het arseen is slechts een deel van het probleem, zegt hij. Een grote vraag blijft wat te doen met het arseen als het eenmaal uit het water is gehaald. Het blijft immers een gevaar voor de gezondheid.