Naar de content

Nieuw alternatief voor chroom-6: algenskeletten

jolenesmemorykeeping, CC0, Pixabay

Chroom-6 vormt grote gevaren voor de gezondheid, dus zoeken wetenschappers hard naar alternatieven. Onderzoekers aan de TU Delft ontwikkelden een heel nieuwe oplossing op basis van algenskeletten.

5 februari 2019

Verschillende structuren van de algensoort diatomeeën, ook wel kiezelwieren genoemd.

Wikimedia Commons, Mary Ann Tiffany, San Diego State University via CC BY 2.5

De onrust rondom chroom-6 lijkt maar niet te gaan liggen. Een onafhankelijke commissie concludeerde onlangs dat onder andere de gemeente Tilburg en de NS verantwoordelijk zijn voor de schade die werknemers opliepen bij het restaureren van oude treinen. De chroom-6 die op deze treinen zat, is namelijk kankerverwekkend en kan het DNA aantasten.

Ondanks al deze commotie gebruiken bijvoorbeeld vliegtuigfabrikanten chroom-6 nog steeds om onderdelen te beschermen tegen corrosie – aantasting van het oppervlak door lucht of water. De fabrikanten laten de metalen reageren met chroom-6, zodat een beschermend laagje ontstaat dat ervoor zorgt dat bijvoorbeeld ijzer niet roest en koper niet groen uitslaat. “Goede alternatieven zijn schaars”, zegt Santiago Garcia, universitair hoofddocent zelfhelende polymeren aan de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de TU Delft. “We gebruiken niet voor niets al honderd jaar chroom-6, ondanks de risico’s.” Gelukkig vonden Garcia en zijn collega’s onlangs een veelbelovende nieuwe oplossing: algenskeletten.

Holle containers

De algenskeletten die Garcia en promovendus Paul Denissen gebruiken, komen van diatomeeën of kiezelwieren, algen die zichzelf omringen met een hard skelet. Garcia hoorde voor het eerst over deze algensoorten op een biologieconferentie: “De skeletten hebben allerlei vormen en maten, maar ze zijn in ieder geval hol. Je kunt er dus iets in stoppen, in ons geval een inhibitor.”

Inhibitoren zijn stoffen die Garcia en andere wetenschappers gebruiken om corrosie te voorkomen. “Dit zijn vaak zouten die reageren met het metaaloppervlak dat je probeert te beschermen”, legt de onderzoeker uit. Als er bijvoorbeeld een kras ontstaat in de coating, zorgt de inhibitor ervoor dat er weer een beschermend laagje ontstaat en het oppervlak niet gaat roesten. Alleen kun je sommige van deze zoutsoorten niet direct in de coating stoppen: “Inhibitoren kunnen reageren met de andere stoffen in de coating en dat beïnvloedt de eigenschappen”, zegt Garcia. “Je moet ze dus isoleren en zorgen dat ze pas vrijkomen als er een kras ontstaat.” En daar komen de algenskeletten van pas.

Filteren

Garcia’s team testte zijn idee met zogenaamde diatomeeënaarde, een mengsel van verschillende soorten skeletten. De wetenschappers filteren dit mengsel om de juiste grootte te pakken te krijgen. “Wij gebruiken voor deze eerste test een mengsel van skeletten van maximaal 20 micrometer groot”, vertelt Garcia. “Dan vorm je in ieder geval geen korreltjes in je coating. Maar wellicht blijken andere groottes uiteindelijk nog efficiënter.”

De geschikte skeletten stoppen de onderzoekers in een oplossing waar ook de inhibitor in zit. Vervolgens laten ze het oplosmiddel verdampen, zodat de gevulde algenskeletten overblijven. Tijdens de testen in het laboratorium zag de team dat het idee goed werkt: “We zien duidelijk dat de coatings die algenskeletten bevatten het oppervlak veel langer kan beschermen. Pas bij een kras kan de inhibitor reageren.”

Harde eisen

De skelettencoating lijkt dus goed te werken, maar toch blijft Garcia voorzichtig: “Alle alternatieven moeten aan dezelfde eisen voldoen als chroom-6, en die zijn niet mals.” Een standaard eis is bijvoorbeeld dat de coating een kras van 1 millimeter lang en 300 micrometer diep kan beschermen. “Onze coating heeft deze test doorstaan”, zegt Garcia. “Maar we zijn nog niet op het niveau van chroom-6.”

Daarom willen de onderzoekers nu het systeem optimaliseren. Een van de dingen die ze nog willen proberen, is het mengen van inhibitoren. “Met een mengsel werkt de bescherming wellicht langer of op meer verschillende oppervlakten”, vertelt Garcia. “Wij zien de skeletten eigenlijk als een soort platform. Je kunt er van alles instoppen, we moeten kijken wat het beste werkt.”

Ook moeten de skeletten zich nog bewijzen in de praktijk. “Wij gebruiken in het lab zo’n zes ingrediënten voor een coating, maar in een fabriek bevat zo’n coating er al snel twintig. We weten nog niet of die extra stoffen problemen veroorzaken.” Maar als het aan Garcia ligt, gaan ze hun coating zo snel mogelijk echt toepassen: “Als we genoeg financiering krijgen moet het haalbaar zijn om onze coating binnen vijf jaar op kleine panelen in vliegtuigen te testen. Dan bewijzen we hopelijk dat dit alternatief goed genoeg is om chroom-6 te vervangen.”

ReactiesReageer