Aftrap Europees onderzoek naar recycling fosfaat uit afvalwater

Deze zomer verhuisde De Smet voor zijn Europese onderzoek van de TU Delft naar de Universiteit in Wageningen. Op zijn nieuwe stek wil De Smet fosfaat gaan terugwinnen met capacitieve deionisatie (CDI) en speciaal ontworpen polymeren. Vernieuwend aan deze methode is dat het selectief nutriënten scheidt van andere. Op dit moment wordt fosfaat teruggewonnen door toevoeging van chemicaliën, waardoor de fosfaten neerslaan. Door de chemicaliën en onzuivere samenstelling is het teruggewonnen fosfaat nu niet altijd geschikt voor landbouw.

Grijparmen
De Smet gaat de polymeren van receptoren voorzien die specifieke herkenning mogelijk maken. ‘Zie het als een soort grijparmen. Als je de vorm van de grijparmen passend maakt voor een specifiek ion, kan je de ionen door binding uit afvalwater halen’, vertelt De Smet in het WUR-blad Resource. De polymeren worden als een ultradunne laag aangebracht op een poreuze elektrode. De bedoeling is dat alleen de gewenste ionen zich aan de elektroden gaan binden. Door deze elektroden met gebonden ionen uit het afvalwater te halen krijg je een oplossing met de gewenste nutriënten.

Complex
De komende jaren gaat de onderzoeksgroep de polymeren vanuit het laboratorium onderzoeken. Volgens De Smet is fosfaat is het meest complexe ion dat in het onderzoeksprogramma uit afvalwater moet worden herwonnen. De Smet: ‘We beginnen met relatief eenvoudige ionen, zoals natrium en kalium. Van daaruit bouwen we verder uit naar fosfaat.’

Afvangen, maar ook terugwinnen
Eerder zei de onderzoeker in een artikel op Waterforum dat er nog een hoop uitdagingen zijn. ‘De fundamentele vragen richten zich met name op het transport van de geladen deeltjes door de coatings. Selectiviteit gaat vaak gepaard met een sterke binding tussen de receptor en datgene wat de receptor bindt (het ion). Maar ik wil transport en recycling bewerkstelligen. De afgevangen ionen moet je dus ook weer los zien te krijgen. De uitdaging is om de juiste balans te vinden tussen selectiviteit (sterke binding) en de omkeerbaarheid van de binding (de ionen moeten ook weer los). En wat doet een elektrisch veld met dit alles?’

Fundamenteel onderzoek
Een andere uitdaging zal zijn om de stap van laboratorium naar praktijk te maken. ‘De komende vijf jaar richt ik me vooral op fundamenteel onderzoek, maar afvalwater uit de praktijk is nog een stuk complexer en dat maak specifieke scheidingen extra lastig.’ Met de beurs kan de onderzoeker apparatuur aanschaffen, waaronder een supergevoelige microbalans. De Smet: ‘Dit is niet alleen nuttig voor het maken van de coatings, maar ook voor stabiliteitsmetingen en de opname van ionen in de coatings.’