Update 15-11-2009
Het Amerikaanse technische instituut MIT maakte op 15 november 2009 bekend dat ondiepe putten die zijn gegraven door mensen de belangrijkste bron zijn van arsenicum in het grondwater van Bangladesh. Een team milieuwetenschappers ontdekte dat organisch koolstof door de putten de kans krijgt om dieper in de bodem te komen, waar het door microben wordt opgenomen en verwerkt. De producten van dit proces zorgen voor de ideale chemische omstandigheden voor natuurlijk voorkomend arsenicum om op te lossen uit de grond en zo in het grondwater terecht te komen.
Op deze manier wordt niet alleen het drinkwater van Bangladesh vervuild met arsenicum, maar ook de irrigatiesystemen en komt het gif ook in het voedsel. De wetenschappers van MIT verwachten dat dit probleem is op te lossen door diepere putten te graven.
- Lees meer over het MIT onderzoek bij het Chemisch2Weekblad
‘Arsenicum is verantwoordelijk voor de massale vergiftiging van een bevolking’, stond op de site van de wereldgezondheidsorganisatie (WHO). Meer dan 85 miljoen mensen in Bangladesh drinken het vervuilde grondwater, omdat ze gebruik maken van de ondiepe waterpomp naast hun huis.
Voordat de mensen het grondwater gingen drinken, gebruikten ze de rivieren en meertjes als waterbron. Maar dit zogenoemde oppervlaktewater is bevuild met bacteriën die ziektes kunnen veroorzaken met verschijnselen als diarree. Om deze ziektes te voorkomen hielpen veel organisaties vanaf de jaren tachtig met het slaan van waterputten naar het bacterievrije grondwater. De ideale oplossing, dacht iedereen. Maar volgens de WHO kwamen wetenschappers er in 1992 achter dat dit grondwater te hoge concentraties aan arsenicum (of arseen) bevatte.
Gif
Een hoge dosis van het gif arsenicum is direct dodelijk. Een lage dosis arseen innemen is op de lange termijn heel schadelijk voor het lichaam. Na tien jaar kan er zelfs kanker ontstaan in longen, huid, nieren en blaas. De enige manier om niet ziek te worden van arseen is om innemen te voorkomen. Dus niet drinken of de rijst erin koken, omdat het arseen dan tegelijk met het water in de rijst trekt.
Veel organisaties die geen winst willen maken (NGO’s) zetten zich in om het arseen uit het grondwater te halen of mensen te overtuigen van het gebruik van andere, veiligere, waterbronnen. Er zijn soms diepe putten beschikbaar, maar dat is vaak een eind lopen of het is lastig om ervoor te zorgen dat iedereen in het dorp mee betaalt en de put netjes houdt. Er zijn verschillende opties om arseen te verwijderen uit de dichtstbijzijnde put, één hiervan is een waterfilter in huis.
Emmer
De Family Filter van Unesco-IHE is een zandfilter met ijzeroxide, ofwel roest, om het arsenicum uit het water te verwijderen. Wetenschappers ontwikkelden een filtertechnologie om arseen aan zand met een ijzeroxidelaagje te laten plakken (adsorberen). Hoe dit adsorberen in z’n werk gaat lees je in het kader verderop.
De onderzoekers hebben verschillende filters al in Bangladesh getest, waaruit bleek dat de filters het arseen goed verwijderen. Maar de gebruikers zijn niet enthousiast over de moeite die het kost om de filter schoon te houden. Ook is de bovenste emmer eigenlijk te hoog voor de korte Bengaalse vrouwen. TU Delft afstudeerstudent Gabrielle Uitbeijerse pakte de gebruikersproblemen aan in een herontwerp van de filter.
Riksja
‘Door te kijken naar de gebruiker van de filter in plaats van vanuit de technologie te denken is de filter enorm verbeterd,’ vindt onderzoeker Branislav Petrusevski van Unesco-IHE. ‘De verbeteringen in het afstudeerontwerp ‘UPani Filter’ zijn met name gericht op gebruik en transport. En daarnaast heeft de student een plan ontwikkeld om de filter betaalbaar te maken voor armen.’ De nieuwe UPani Filter is makkelijker schoon te maken dan het oude ontwerp: klik de slangen eraf en je kunt de emmer omspoelen en weer terugzetten en vastklikken. Dit kliksysteem is vergelijkbaar met de Gardena wateraansluitingen voor het besproeien van tuinen.
Bovendien kan de filter in Bangladesh worden gemaakt, waardoor er weinig transportkosten zijn. Het frame en de emmers zijn compact op elkaar te stapelen. Het vervoer van de filter over de ongelijke weggetjes in Bangladesh met het gangbare vervoersmiddel, de ‘riksja’, is daardoor efficiënter: de mannen kunnen meer filters tegelijk meenemen.
Arseen eruit filteren
S.O.S Bangladesh
Wat gebeurt er in de PVC-buis van de UPani filter? Het ijzeroxide-gecoate zand adsorbeert het arsenicum uit het water. Adsorptie is het verzamelen van een gas of vloeistof op het oppervlak van een vaste stof of vloeistof. Dit is niet hetzelfde als absorberen, daarbij lost de stof namelijk op in de andere stof.
Het vervuilde water (A) sijpelt heel langzaam langs het ijzergecoate zand (B). Het arsenicum hecht zich aan het oppervlakte van ijzeroxide ( C ). Daarna zakt het arsenicum zich steeds verder in het ijzeroxide (D), waardoor het oppervlakte weer vrij komt voor andere arsenicumdeeltjes. Ook die deeltjes komen wat dieper te liggen. Uiteindelijk is het hele oppervlakte van het ijzeroxide vol. In dit geval is de filter verzadigd na ongeveer anderhalf jaar filteren van water met een hoge concentratie arsenicum in het grondwater.
Helaas is arsenicum niet het enige stofje dat gevaarlijk is in het grondwater, ook verhoogde concentraties van mangaan zijn aangetroffen in het ‘schone’ filterwater van de Unesco-IHE prototypes. De wetenschappers doen onderzoek naar natuurlijke mogelijkheden om het mangaan te verwijderen.
Kliksysteem
‘Industrieel ontwerpers letten meer op wat de mensen echt willen, in plaats van te kijken naar wat de technologie kan,’ denkt inmiddels afgestudeerde Gabrielle Uitbeijerse. Ze probeerde de gebruiker aan het woord te laten en het ontwerp makkelijk in gebruik te maken. ‘Om te zien wat de gebruikers deden met de prototypes, heb ik een dag meegelopen bij twee gezinnen. Daar zag ik dat ze de met hun kolshi (soort emmer) tegen de balk van hun hutje aanstootten en dat ze niet bij de bovenste emmer konden.’ Nu zijn de emmers direct op elkaar geplaatst en ziet het frame er een stukje compacter uit.
Groepjes Bengaalse vrouwen gingen in discussie over welke concepten beter, handiger en mooier waren. ‘De vrouwen vinden het leuk om hun mening te geven en het heeft me ook richting gegeven in waar ik in de volgende ontwerpstappen op moest letten.’
Uitbeijerse heeft vanuit Nederland een set afbeeldingen gemaakt met een computermodel en foto’s van het prototype opgestuurd naar een Bengaalse onderzoeker om mensen te vragen wat ze van het eindontwerp vinden. ‘De mensen hadden het kliksysteem nog niet eerder gezien. Het leek hen nog steeds complex, maar ook zeker handig.’
Onderhoud
Wat de arme mensen natuurlijk vooral belangrijk vinden is de prijs. Een leasing systeem maakt het mogelijk voor arme mensen om maar 3 euro per maand te hoeven betalen om de UPani filter te kunnen gebruiken. De filter blijft eigendom van de winkel, en de mensen hoeven zelf geen grote investeringen te doen of lang te sparen.
De winkel zorgt ook voor het grote onderhoud: het filterzand vervangen wanneer dat verzadigd is na anderhalf jaar of grondig schoongemaakt na een half jaar. Daardoor is gegarandeerd dat de filter veilig te gebruiken blijft, ook op de lange termijn. Nu worden na een paar maanden of jaren de huisfilters gewoon niet meer gebruikt, bijvoorbeeld omdat de mensen geen zin hebben om de filter schoon te maken.
Ook Top Technologisch Instituut op gebied van water, Wetsus, is geïnteresseerd in de toevoeging van de insteek vanuit de gebruiker en de toepassingomgeving aan het doorontwikkelen van watertechnologie. Vooral in ontwikkelingslanden, zoals Bangladesh, is het effectief en efficiënt om systemen zonder waterleidingen in de markt te zetten.
Zelfvertrouwen
‘Het ontwerp bevat ook een voorstel voor het veranderen van de houding die mensen hebben ten opzichte van moeilijke filters die veel aandacht nodig hebben,’ voegt Uitbeijerse nog toe. Ze deed nog een tweede studie van wetenschapscommunicatie (Science Education and Communication) aan dezelfde universiteit.
De communicatiestrategie die ze daarom bij de UPani filter bedacht, besteedt in acht stappen aandacht aan het bewust maken van mensen van het gevaar van arsenicum, via het uitproberen van een filter op de markt, tot aan het kopen van de filter en veilig gebruiken. Hierdoor kunnen de mensen vertrouwd raken met meer eenvoudige filters, en zelfvertrouwen krijgen dat ze de filter veilig gebruiken.
Ook al is het ontwerp nog niet perfect, het zou zo geproduceerd kunnen worden in Bangladesh. De combinatie van een gebruiksvriendelijker ontwerp, de service van een onderhoudsman en het betaalbare leasing systeem maakt het een realistische optie om arme mensen in Bangladesh van schoon drinkwater te voorzien. Gewoon gebruik makend van de pomp direct naast hun huis, met een PVC-pijp met roest.