Je leest:

Veiliger drinkwater met ‘handschoen’-aanpak

Veiliger drinkwater met ‘handschoen’-aanpak

Auteur: | 15 januari 2007

Fijs van Leeuwens onderzoek begon met een tegenslag. Het onderzoek waarmee hij zou beginnen, was al gedaan, ontdekte de promovendus van de Universiteit Twente. “Het idee was om een bepaalde klasse verbindingen te gebruiken om radioactief radium uit afvalwater te zuiveren”, zegt Van Leeuwen. “Na een paar maanden kwam een collega met een publicatie aanzetten die er in de voorbereiding op een of andere manier was langsgeglipt. ‘Heb je dit al gezien?’, vroeg hij.”

“Dat was stevig balen”, zegt Van Leeuwen, “toch ben ik achteraf blij dat het gebeurd is. Nu ben ik gedwongen geweest om het onderzoek mijn eigen draai te geven.”

Radium, een radioactief metaal, komt van nature voor in grondwaterlagen. Bij boren naar olie en gas komt het vaak mee naar boven, en in de Verenigde Staten zit het ook vaak in drinkwaterlagen. Bij inname nestelt radium zich in de botten, waar het ernstige stralingsschade kan veroorzaken, en uiteindelijk kanker. Ook verandert het na verloop van tijd in het schadelijke, radioactieve gas radon.

Het promotieonderzoek van Fijs van Leeuwen is gefinancierd binnen het Open Technologieprogramma van STW. Inmiddels heeft hij een Venisubsidie toegekend gekregen. Dit is een subsidie voor pas gepromoveerde onderzoekers om gedurende drie jaar hun ideeën verder te ontwikkelen. Deze subsidie valt binnen het Vernieuwingsimpulsprogramma van NWO. Foto: Ivar Pel

Gouden bal

“Er waren eigenlijk geen praktische methoden om het uit het water te zuiveren”, zegt Van Leeuwen. Een onderzoek naar zulke methoden leek een goed idee. Het probleem, legt Van Leeuwen uit, is er vooral één van selectiviteit. In het afvalwater zitten allerlei verschillende metaalionen (positief geladen atomen), met daartussen maar een heel klein beetje radium. Van Leeuwen: “Vergelijk het met de ballenbak in IKEA. Stel, in de hele ballenbak zit één gouden bal die net iets groter is. Die ene moet je eruithalen, de andere niet.”

Daarvoor kun je een speciale chemische ‘handschoen’ ontwerpen, een molecuul met daarin een holte waarin het radiumion precies past, en waarmee het uit de oplossing gehaald kan worden. Eén klasse moleculen die Van Leeuwen onderzocht lijkt wat op een mandje: een ring, waarop het metaalion kan liggen als op een bedje, plus een overspannende boog van de ene kant van de ring naar de andere, de ‘kroon’, die het ion als een klem op zijn plaats houdt.

Selectief vangen

“De ‘calixkroonether’ uit die eerdere publicatie leek dat vrij goed te doen, maar ik had mijn twijfels over de methode waarop de selectiviteit voor radium gemeten was”, zegt Van Leeuwen. Op een congres in Twente kwam hij toen een variant tegen: de thiacalixkroonethers. “Daarbij is de ring iets groter, zodat het grote radiumion er misschien beter inpast”, vermoedde de onderzoeker.

Thiacalixkroonethers waren op dat moment ‘hot’ onder chemici, en er volgde een verwoede race om de chemie ervan uit te zoeken. “Dan had je iets gedaan, en dan kreeg je de volgende dag een publicatie van de concurrent met hetzelfde resultaat om je oren”, herinnert Van Leeuwen zich, “dat gaf veel stress, maar was ook wel heel leuk, doorploeteren met de volle druk op de ketel.”

Bij de toepassing op radium was Van Leeuwen weer op zichzelf. “Dat kan alleen in speciale, beveiligde labs, met beperkte hoeveelheden radium”. De UTonderzoeker moest ervoor naar het Nuclear Research and Consultancy Group in Petten. “Dan werk je wel heel voorzichtig, maar je doet ook ongelooflijk veel in zo kort mogelijke tijd.” Eén keer is er toch iets misgegaan. Een flesje brak, en een splinter boorde zich door Van Leeuwens handschoen, in zijn vinger. Er was geen reëel stralingsgevaar, zegt de onderzoeker, “maar je schrikt je rot, ik was weer helemaal bij de les.”

Foto: Ivar Pel

Klassemoleculen

Resultaten gaf al het geploeter gelukkig wel. “Tot mijn geluk bleken de thiacalixkronen inderdaad beter dan de calixen”, zegt Van Leeuwen, die zelf ook nieuwe methoden ontwikkelde om de activiteit en de selectiviteit beter te testen. Getest op kunstmatige radiumoplossingen, en op echt productiewater, bleek de radium heel selectief tussen de andere metaalionen uitgevist te kunnen worden.

Ook een andere klasse moleculen die Van Leeuwen testte, de guanosinen en isoguanosinen, kon dat goed. De (iso)guanosinen zijn kleine moleculen, verwant met het guanine uit het DNA-molecuul. Onder de juiste omstandigheden hebben ze het vermogen om in vier-of vijftallen samen te scholen tot vlakke plaatjes, die vervolgens om de radiumionen vastklitten. Zulke ‘supramoleculaire chemie’, waarbij moleculen spontaan grotere bouwwerken vormen, staat momenteel erg in de belangstelling. De publicatie, in het Journal of the American Chemical Society, leverde Van Leeuwen flink wat aandacht op. “Niemand had dit nog op die manier geprobeerd”, zegt Van Leeuwen. Een extra voordeel was dat de basismoleculen relatief eenvoudig, en dus goedkoop zijn.

Winst

Toch bleef de uitvinding steken bij de volgende stap, de verdere ontwikkeling voor praktijkgebruik. Een kans om daarvoor een STW-beurs aan te vragen liet Van Leeuwen lopen. “Mensen zijn vaak heel enthousiast, zeker Amerikanen, maar voor werkelijke ontwikkeling was in mijn ogen niet genoeg animo. Op korte termijn is het nu gewoon niet winstgevend, en dan houdt het voor bedrijven op”, zegt de onderzoeker, nu een postdoc met een Veni-subsidie op het gebied van de beeldvormende diagnostiek in het Nederlands Kankerinstituut-Antoni van Leeuwenhoekziekenhuis in Amsterdam, “maar ik heb wel ongelooflijk veel geleerd.”

De artikelen in de brochure Technologisch Toptalent 2006 werden geschreven door wetenschapsjournalist Bruno van Wayenburg.

Dit artikel is een publicatie van Technologiestichting STW.
© Technologiestichting STW, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 januari 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.