duikers

Onderzoekers hebben een materiaal ontwikkeld dat zuurstof uit de lucht haalt. Eén theelepel van het materiaal is genoeg om alle zuurstof uit een kamer te halen en op te slaan. Vervolgens kan de zuurstof op een moment en plaats waar deze nodig is, weer worden losgelaten.

Wij mensen hebben doorgaans genoeg aan de 21 procent zuurstof die in de lucht om ons heen zit. Maar soms hebben mensen extra zuurstof nodig. Denk bijvoorbeeld aan de zuurstoftanks die sommige longpatiënten altijd bij zich moeten hebben of auto’s met brandstofcellen: twee voorbeelden waarbij een zuurstofvoorraad noodzakelijk is. Deense onderzoekers hebben nu een materiaal ontwikkeld dat zuurstof in grote hoeveelheden uit de lucht kan halen en op kan slaan. “In het lab zagen we hoe dit materiaal zuurstof uit de lucht om ons heen haalde,” vertelt onderzoeker Christine McKenzie.

Uniek
Een materiaal dat reageert op zuurstof is op zichzelf niets nieuws. Er zijn heel veel materialen die dat doen. Een goed voorbeeld is bijvoorbeeld voedsel dat bederft als het in aanraking komt met zuurstof. “Een belangrijk aspect van dit nieuwe materiaal is dat het niet onomkeerbaar op zuurstof reageert. Het is ook heel interessant dat het materiaal meerdere keren zuurstof kan absorberen en loslaten zonder die vaardigheid te verliezen. Het is alsof je een spons in het water doopt, het water eruit knijpt en dat proces steeds opnieuw en opnieuw herhaalt.”

Tijd
Hoe lang het duurt voor het materiaal de zuurstof uit de lucht heeft gehaald is onder meer afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof in de lucht en de temperatuur. Soms duurt het enkele seconden. Soms enkele uren.

Opwarmen
Zodra het materiaal zuurstof geabsorbeerd heeft, houdt het de zuurstof vast totdat de onderzoekers het weer los willen laten. Om het materiaal zover te krijgen dat het de zuurstof loslaat, hoeven ze het materiaal alleen maar iets te verhitten of aan een lage zuurstofdruk te onderwerpen. “We vragen ons af of licht ook gebruikt kan worden om ervoor te zorgen dat het materiaal de zuurstof loslaat,” vertelt McKenzie.

Het materiaal
Het belangrijkste onderdeel van het nieuwe materiaal is het element kobalt. “Kobalt geeft het nieuwe materiaal precies de moleculaire en elektronische structuur die het in staat stelt om zuurstof uit de omgeving te absorberen. Dit mechanisme is heel bekend van alle ademhalende organismen op aarde: mensen en veel andere soorten gebruiken ijzer, terwijl andere dieren, zoals krabben en spinnen koper gebruiken. Kleine hoeveelheden metalen zijn essentieel voor de absorptie van zuurstof dus het is eigenlijk niet zo verrassend dat we dit ook in ons nieuwe materiaal zien.”

Maar waar kunnen we dit nieuwe materiaal nu voor gebruiken? Er zijn verschillende mogelijkheden, zo leggen de onderzoekers uit. “Wanneer het materiaal verzadigd is, kun je het vergelijken met een zuurstoftank met daarin pure zuurstof, het verschil is dat dit materiaal drie keer zoveel zuurstof kan opslaan. Dat kan waardevol zijn voor longpatiënten die vandaag de dag zware zuurstoftanks met zich mee moeten dragen.” Ook duikers kunnen baat hebben bij het nieuwe materiaal. “Zij kunnen op een dag wellicht hun zuurstoftank thuislaten en in plaats daarvan zuurstof uit dit materiaal halen terwijl het materiaal zuurstof uit de omringende lucht of het omringende water ‘filtert’ en concentreert. Een paar korrels bevat genoeg zuurstof voor één ademhaling en als het materiaal zuurstof uit het water om hem heen kan absorberen en dat aan de duiker kan geven, hoeft die duiker niet meer dan een paar van deze korrels mee te brengen.”