Wetenschappers hebben een effectievere methode ontwikkeld om zout water om te zetten in drinkwater.

Waterschaarste is wereldwijd een groot probleem. “Het beïnvloedt elk continent op aarde,” zegt onderzoeker Amir Barati Farimani. “Vier miljard mensen heeft minstens één maand per jaar te maken met een ernstig tekort aan drinkwater. Een half miljard mensen kampt zelfs het hele jaar door met te weinig water.” Het zijn flinke cijfers. En terwijl zoveel mensen het zonder veilig drinkwater moeten stellen, liggen oceanen gevuld met ondrinkbaar water binnen handbereik. 71 procent van het oppervlak van de aarde is namelijk bedekt met zeewater. En dus besloten onderzoekers in een nieuwe studie gepubliceerd in het vakblad Nano Letters op zoek te gaan naar een methode om dit zoute en ondrinkbare zeewater om te zetten in zoet water.

Ontzilten
Op dit moment bestaan er enkele manieren om zout zeewater om te zetten in zoet water; een proces dat ook wel ontzilting wordt genoemd. En dat is hoognodig. Veel regio’s op aarde – zoals Israël en Zuid-Californië – hebben namelijk te maken met waterschaarste vanwege het plaatselijk heersende klimaat. Hoewel de oceaan dichtbij is, zijn er in deze gebieden maar weinig zoetwaterbronnen te vinden. “De mensen die hier wonen hebben dus gemakkelijke toegang tot zout water, terwijl het zoeken naar een nieuwe bron van zoet water hier veel moeilijker is,” vertelt Barati Farimani in een interview aan Scientias.nl. “Daarom zijn manieren om zout water in zoet water te veranderen voor hen heel waardevol.”


Redenen voor waterschaarste
Er zijn verschillende redenen voor de huidige waterschaarste. Zo wordt het veroorzaakt door zowel ecologische, als economische redenen. Ecologische redenen hebben te maken met het klimaat, zoals bijvoorbeeld in Israël, Zuid-Californië en Noord-China het geval is. Mensen hebben in deze regio’s maar mondjesmaat toegang tot zoet water. Anderzijds houden economische redenen in dat men wel toegang heeft tot zoet water, maar niet in staat is dit water te zuiveren of te transporteren. Het doel van het ontzilten van water is om korte metten te maken met het gebrek aan zoet water. Dit kan probleemoplossend zijn in sommige regio’s waar waterschaarste wordt veroorzaakt door ecologische redenen. Toch kan het tekort aan drinkwater niet helemaal worden opgelost. Want nieuwe methodes die water ontzilten kunnen helaas niets veranderen aan waterschaarste veroorzaakt door economische redenen.

RO-technologie
Hoewel er dus al wel manieren zijn om water te ontzilten, zijn onderzoekers nog altijd op zoek naar een effectievere methode. “Huidige methodes om water te ontzilten bestaan meestal uit reverse osmosis (RO)-technologieën,” legt Barati Farimani desgevraagd uit. “Dit zijn methodes om zout water onder druk te zetten naar een membraan dat ongewenste ionen eruit kan filteren en zoet water doorlaat.” Met andere woorden: water wordt door een dun membraan met kleine gaatjes gestuwd. Het water stroomt vervolgens door de poriën, maar de zoutionen niet, waardoor aan de andere kant alleen maar zoet water overblijft. Helaas is deze methode niet optimaal. Het gaat namelijk relatief traag, de efficiëntie is laag en het brengt hoge kosten met zich mee. Waarom? Stel je een trechter voor waar je water in giet. Het water beweegt aan het einde van de trechter langzamer door het gat omdat het tegen de zijkanten wordt gedrukt en door een kleinere ruimte wordt geperst. En daarom proberen onderzoekers nieuwe methodes te ontwikkelen om de prestaties van dit RO-proces te verbeteren.

Een geleidend metaal-organisch raamwerk (MOF) is een nieuw type membraan voor ontzilting van water. Afbeelding: College of Engineering

In de studie heeft Barati Farimani gepoogd het probleem op te lossen. Hij onderzocht het potentieel van een nieuw type membraan dat ook wel een metaal-organisch raamwerk (MOF) wordt genoemd. “De organische verbinding en het metaal verbinden zich in een vijfhoekige vorm en laten een gat in het midden achter dat dienst doet als porie,” legt Barati Farimani uit. “Het lijkt een beetje op een honingraat.” En dit nieuwe membraan blijkt heel effectief te zijn. Ten eerste is het ongelofelijk dun en is het slechts enkele atomen dik. Dit betekent dat er heel weinig wrijving is als de watermoleculen door de poriën sijpelen. “Daarnaast hebben MOF-membranen van nature grote poriën die het transport van watermoleculen mogelijk maken terwijl ionen worden tegengehouden,” zegt Barati Farimani. Stel je dit keer een zeef voor waar water in wordt gegoten. Het water beweegt veel sneller omdat het meerdere uitgangspunten heeft waar het door heen valt.

De bevindingen uit de studie zijn een grote stap voorwaarts. “Onze methode is absoluut een verbetering,” stelt Barati Farimani. Toch kan het nog even duren voordat we deze nieuwe methode daadwerkelijk kunnen inzetten. “Op dit moment testen we de methode nog in het laboratorium. Het zal daarom nog enige tijd duren voordat het materiaal in productie kan worden gebracht. Vanwege zijn enorme potentieel om water op een effectieve wijze te ontzilten, verwachten we echter dat het zeker in de nabije toekomst zal worden toegepast.” De onderzoeker hoopt dat zijn studie een grote en positieve invloed zal hebben op het leven van mensen. “Het doel is om vers drinkwater te leveren aan veel kansarme mensen bijvoorbeeld in Afrika,” zegt Barati Farimani. “Dat is onze missie: het proces zo energiezuinig mogelijk maken, zodat we overal ter wereld water kunnen ontzilten.”