Je leest:

Bliksemse waterzuivering

Bliksemse waterzuivering

Auteur: | 26 april 2006

Het slim toepassen van een corona-ontlading, een soort bijna-bliksem, kan de zuivering van industrieel afvalwater in de toekomst milieuvriendelijker maken en welicht nog een stuk goedkoper ook.

Het slim toepassen van een corona-ontlading, een soort bijna-bliksem, kan de zuivering van industrieel afvalwater in de toekomst milieuvriendelijker maken en welicht nog een stuk goedkoper ook. Ir. Lucas Grabowski promoveerde maandag 24 april aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) op het opschalen van de methode van corona-zuivering.

De groep Elementaire Processen in Gasontladingen (EPG) van de TU/e is gespecialiseerd in laboratoriumbliksems en aanverwante zaken. Met een indrukwekkend instrumentarium kunnen de onderzoekers gasontladingen produceren en analyseren. En dat niet alleen voor de wetenschappelijke lol, maar ook voor nuttige toepassing. Zoals TL- en neonlampen bijvoorbeeld, die grote industriële buur Philips al jaren produceert. Of voor plasmatelevisies, ook zo’n bekend product. Maar ook op compleet andere terreinen zijn gasontladingen van belang. Lucas Grabowski werkte de afgelopen vier jaar aan een methode om industrieel afvalwater te zuiveren met behulp van een ozonproducerende corona-ontlading.

De bliksem (corona) springt door de lucht van een elektrische bron naar verschillende plekken op een metalen oppervlak. Op soortgelijke wijze kan het in water haar reinigende functie uitoefenen. Beeld: TU/e

Ozon

Wie tussen twee elektroden een flinke spanning zet kan de luchtmoleculen die er tussen zitten behoorlijk te grazen nemen. Als het elektrische veld sterk genoeg is kunnen ze zelfs elektronen kwijtraken. Daarmee is de lucht geleidend geworden en kan er een ‘bliksem’ of vonkoverslag ontstaan; een effect dat ook te zien is in de elektrische aanstekers die de branders van een gasfornuis ontsteken. De corona is de toestand van het gas vlak vóór het optreden van de vonkoverslag.

Corona’s kunnen ook ‘zelfstandig’ optreden. In berg- en zeelucht komen ze relatief veel voor; op schepen kreeg het verschijnsel zelfs een naam: ‘St.-Elmsvuur’. Technologen zijn er inmiddels in geslaagd corona’s gecontroleerd op te wekken voor een breed scala aan toepassingen. Een van de bekendere is de laserprinter, waar de corona elektrische lading aanbrengt op de drum (die vervolgens na laserbelichting de inktdeeltjes van de toner op het papier overbrengt).

In een gepulste corona ontlading ontstaan vrije elektronen met voldoende energie om moleculen te splitsen tot radicalen. In het geval van zuurstof leidt dat ondermeer tot de vorming van ozon (O3). Dat is waar het Lucas Grabowski om te doen was. Ozon is een reactieve vorm van zuurstof die in water nuttig werk doet door chemische verontreinigingen te verwijderen (zuiveren) en micro-organismen te doden (desinfecteren).

Blik in het hart van de opstelling van Lucas Grabowski. Dit is de reactor waarin boven doorstromend afvalwater een corona wordt geproduceerd. De reactor is doorzichtig om er onderzoek aan te kunnen doen. Beeld: TU/e

Continuopstelling

In een eerder onderzoek hadden de Eindhovense onderzoekers al laten zien dat dat je met pulstechnieken vlak boven de waterspiegel een corona kunt opwekken waarin voldoende ozon ontstaat om het water te zuiveren. Ook UV-licht dat in de corona ontstaat bleek bij de reiniging te helpen. Maar dat was allemaal in een laboratoriumopstelling waarin nauwelijks meer water kon dan in een borrelglas. Met steun van de Europese Unie toog men in het YTRID project aan het werk om grotere volumes te kunnen behandelen.

Grabowski ontwierp een installatie die in staat is maar liefst tweehonderd liter water per uur te zuiveren. Het is een continuopstelling waar het water doorheen stroomt en die in principe uitstekend geschikt is voor industriële toepassingen. Om te onderzoeken hoe goed de zuivering verliep voerde de promovendus experimenten uit met afvalwater verontreinigd met fenol. Dat bleek zeer efficiënt te worden omgezet in onschadelijke verbindingen. En dat ook nog eens tegen veel lagere kosten dan de gebruikelijke chemische behandeling. Daarbij ontstaan namelijk vervelende bijproducten die in een extra biologische reinigingsstap door bacteriën moeten worden afgebroken. Met de ozonbehandeling is dat niet meer nodig.

Opname van de corona in de onderzoeksreactor. Beeld: TU/e

Commercieel interessant

De installatie van Grabowski is niet veel meer dan een prototype; er is nog geen kant-en-klare installatie die zo de markt op kan. Wellicht dat die nog een grotere capaciteit zou moeten hebben, maar dat is mogelijk: volgens berekeningen is tweeduizend tot zelfs twintigduizend liter per uur technisch gezien mogelijk. Het ziet er ook naar uit dat zo’n apparaat tegen commercieel interessante prijzen geleverd zou kunnen worden. Voorwaarde is wel dat er dan vele duizenden per jaar geproduceerd worden. Of dat valt te realiseren is de vraag, maar gezien de te behalen besparingen ten opzichte van chemische zuivering zijn de vooruitzichten niet ongunstig. Verdere ontwikkeling laten de Eindhovenaren echter over aan bedrijven die meer verstand hebben van de zuivering van industrieel afvalwater. Een Belgisch bedrijf dat partner was in het YTRID project heeft al laten weten geïnteresserd te zijn in de nieuwe technologie.

Meer over water en waterzuivering

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 april 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.