Kalkaanslag in leidingen en apparaten is een bekend probleem. Het ontstaat door kristalvorming van calciumcarbonaat, beter bekend als kalk. Dat tast niet alleen de kwaliteit van het water aan, maar zorgt ook voor hogere onderhoudskosten. Promovenda Talie Zarei van Wetsus deed een verrassende ontdekking die kan helpen dit probleem aan te pakken.
De huidige technieken voor waterontharding brengen vaak nadelen met zich mee, zoals een hoog gebruik van chemicaliën (zoals bij ionenwisseling of chemische precipitatie), het ontstaan van zoutstromen (bij ionenwisseling of membraanfiltratie) en/of een hoog energieverbruik (bij membraanfiltratie). Een beter begrip van onderliggende processen kan helpen deze nadelen te beperken, of zelfs leiden tot de ontwikkeling van nieuwe, duurzamere technologieën zoals magnetische ontharding.
Kleine polymeren
In plaats van alleen te kijken naar de bekende oorzaken van kalkaanslag, richtte het onderzoek van promovenda Talie Zarei van Wetsus zich op zogeheten DOLLOPs, vloeibare precursoren die voorafgaan aan de vorming van kalkkristallen. Tijdens dit onderzoek stuitte ze op iets onverwachts: piepkleine CO₂-nanobubbels die vanzelf ontstaan in alkalisch (basisch) water.
Stabiliserende werking
Deze nanobubbels, slechts honderd nanometer groot, bleken een stabiliserende werking te hebben. Ze zorgen ervoor dat kalk zich minder makkelijk afzet op leidingen of in apparatuur. Vooral bij toepassing van magnetische velden neemt het aantal nanobubbels toe, en worden ze effectiever. Daardoor wordt het kristallisatieproces vertraagd en kan kalkaanslag zelfs grotendeels worden voorkomen.
Duurzame waterbehandeling
Volgens eindgebruiker Ruud van Nieuwenhuijze van Brabant Water (inmiddels gepensioneerd) opent dit nieuwe mogelijkheden voor duurzame waterbehandeling. “We zitten nog maar aan het begin, het begrijpen van een nieuw fenomeen, maar als je ziet wat je er mee kunt, dan verbreed je echt de horizon van watertechnologie,” zegt Van Nieuwenhuijze, in een persbericht. Waar traditionele technieken vooral bestaande processen verbeteren, opent dit onderzoek volgens hem de deur naar nieuwe mogelijkheden.
Toekomstbestendig
En dat maakt deze benadering toekomstbestendig. “Ook de waterwinning moet in de toekomst duurzamer”, stelt Van Nieuwenhuijze. Als je bijvoorbeeld chemicaliën moet toevoegen om ijzer of mangaan te laten neerslaan in de drinkwaterwinning, voeg je altijd ballast toe aan het systeem.”
Magnetische waterbehandeling
Magnetische waterbehandeling kan dit soort praktijken in de toekomst wellicht vervangen. En überhaupt is dit soort onderzoek hard nodig, aldus Van Nieuwenhuijze. “Wat je nu hier echt hebt, is serendipiteit. Per toeval stuit je verder op geweldige vondsten. Als we niet in de eerste plaats naar magnetische waterbehandeling hadden gekeken, hadden we nooit DOLLOPs gevonden. En als we niet verder dan DOLLOPs keken, vonden we nooit de nanobubbels.”
Schoner drinkwater
Ook werd vastgesteld dat DOLLOPS, mogelijk de voorlopers van kalk, in drinkwater voorkomen. Door deze beter in beeld te brengen, kunnen waterbedrijven gerichter werken aan schoner en efficiënter drinkwater. De ontdekking biedt volgens de betrokken partijen niet alleen kansen voor de drinkwatersector, maar ook voor andere industrieën waar kalkafzetting een probleem vormt, zoals in koelsystemen en verwarmingsinstallaties.
