Nieuw membraan brengt grootschalige toepassing verwijdering medicijnresten dichterbij

Het oppervlaktewater in Nederland bevat steeds meer medicijnresten, pesticiden en hormonen (onder meer afkomstig van de conceptiepil). STOWA bracht onlangs nog een rapport uit over aangetroffen stoffen en concentraties, de (mogelijke) effecten op mens en dier en op maatregelen om de emissies naar het watermilieu terug te dringen. 
Vooralsnog liggen de concentraties van microverontreinigingen in Nederlands afval-, oppervlakte-, grond- en drinkwater in de orde van nanogrammen tot microgrammen per liter. Daarmee zijn effecten voor de mens, via drinkwater, momenteel onwaarschijnlijk, stelden de onderzoekers van STOWA.
De huidige waterzuiveringsinstallaties zijn niet toegerust om de microverontreinigingen uit het oppervlaktewater te halen. De technologie is beschikbaar, maar vooralsnog te kostbaar om grootschalig toe te passen. Zo becijferde de Unie van Waterschappen eerder dat het 800 miljoen euro zou kosten om alle huidige rwzi’s aan te passen. 

Selectieve polymeerlaag
Het nieuwe type membraan brengt grootschalige toepassing echter een stuk dichterbij. Dat stelt Joris de Grooth die op 4 februari aan de Universiteit Twente op zijn onderzoek is gepromoveerd. “Voor het nieuwe membraan gebruiken wij holle vezels met gaatjes van ongeveer 5 nanometer groot. Dat is op zich niet zo bijzonder, want deze ultrafiltratiemembranen zijn al ver ontwikkeld in de markt. Het bijzondere element zit hem in de aanleg van een selectieve polymeerlaag op deze ultrafiltratiemembranen, om zo holle vezel nanofiltratiemembranen te krijgen.”
Geen voorbehandelingstappen
Het grote verschil met de huidige spiraalgewonden nanofiltratiemembranen is dat De Grooth erin is geslaagd om door middel van een relatief eenvoudig chemisch proces, verschillende dunne laagjes coating van een polymeer (van ongeveer 2 nanometer dik) op een ultrafiltratiemembraan aan te brengen. “Het grote voordeel van deze methode is dat de dunne nanofiltratie laag vanuit water kan worden aangebracht. Dat brengt grootschalige toepassing een stuk dichterbij omdat de productie veel goedkoper is. Er zijn immers geen chemische stoffen vereist. Bovendien zijn er bij de daadwerkelijke toepassing van het nanofiltratiemembraan geen voorbehandelingsstappen, zoals coagulatie en flocculatie, nodig en kun je met het membraan oppervlaktewater in één stap zuiveren.”

Eenvoudig te reinigen
Het nieuwe membraan is eveneens chemisch veel stabieler in vergelijking met spiraalgewonden membranen. “Zo is het bestand tegen hoge en lage pH-waardes en oxidatieve middelen. Het nieuwe membraan is eenvoudig te reinigen met chloorbleekloog en gaat daarvan niet kapot in tegenstelling tot de spiraalgewonden membranen.”
Praktijktesten
Het nieuwe membraan is de afgelopen maanden uitgebreid getest op verschillende locaties, waaronder de pilotlocatie van Pentair X-Flow in Enschede en drinkwaterbedrijven in België en Zweden. Volgens De Grooth is er veel belangstelling voor het nieuwe membraan. “Microverontreinigingen in oppervlaktewater zijn immers een toenemend probleem. De aangetroffen concentraties mogen dan laag zijn, maar ze komen wel in het drinkwater terecht omdat de huidige rwzi’s ze niet effectief verwijderen. En het is volstrekt onduidelijk wat het effect is op de mens  van de gecombineerde blootstelling aan deze stoffen. Ook voor het behalen van de doelstellingen van de Kaderrichtlijn Water kan het nieuwe membraan een uitkomst bieden.”

Deeltijd promotieonderzoek

De Grooth heeft zeven jaar bij Pentair X-Flow gewerkt en combineerde de laatste vier jaar van zijn carrière met een deeltijd promotieonderzoek aan de Universiteit Twente. “Inmiddels werk ik weer full time aan de UT bij het Europees Membraan Instituut. Daar blijf ik mij bezig houden met de ontwikkeling van waterzuiveringsmembranen die zoveel mogelijk microverontreinigingen tegen houden.”