Nieuwe techniek om schadelijke chemie uit water te zuiveren

Onderzoeker zuivert farmaceutisch afval uit water

08 maart 2021
Artikel
Auteur(s): Sjereno Cörvers
Een grote toename van farmaceutische afvalproducten in onze riolering en waterwegen bedreigt onze habitat. We mogen Xingyue Yu dankbaar zijn dat zij ons water weer probeert schoon te maken.

De chemische verbindingen waaruit medicijnen wereldwijd bestaan, zijn erg hardnekkig gebleken. Bestaande zuiveringstechnieken verbruiken veel energie en tijd om de chemische verbindingen af te breken. 

Het was hoog tijd voor een efficiënte techniek om dit te doen. Waarom? Omdat deze verbindingen negatieve effecten hebben op organismen in het water en daardoor permanente schade kunnen aanrichten aan onze leefomgeving. Zeker gezien een gedeelte van die farmaceutische chemische verbindingen in ons oppervlaktewater terecht komt. Hoewel dit relatief weinig is, is dit onwenselijk omdat de schade chronisch is. 

Xingyue Yu, doctor in de chemische ingenieurswetenschappen, was de perfecte persoon om hiermee aan de slag te gaan. 'Mijn master, waarin ik ook onderzoek deed naar de behandeling van water, sloot naadloos aan bij mijn net afgeronde doctoraatsonderzoek', vertelt Yu. De afstand is wellicht wat ver: Yu komt vanuit het verre China helemaal naar Leuven. Maar dat is tegenwoordig, althans in pre-coronatijden, geen obstakel. 

Farmaceutisch afval

Zoals vaak bij academisch onderzoek analyseert Yu een heel specifiek probleem en komt ze tot een oplossing hiervoor. Dat neemt niet weg dat de implicaties groots kunnen zijn. Yu onderzocht een bepaald soort medicatie genaamd Diclofenac. Dat is een van 's werelds meest voorgeschreven pijnstillers, onder andere omdat deze ook ontstekingsremmende kwaliteiten bevat. Vanzelfsprekend verdwijnt hier ook veel van in ons rioolwater.

Farmaceutisch afval kan permanente schade aanrichten aan onze leefomgeving

Heden ten dage gebruiken waterzuiveringsinstallaties vooral een proces dat de naam AOP (Advanced Oxidation Process, red.) draagt. Deze techniek heeft het nadeel dat het bepaalde organische verbindingen niet efficiënt afbreekt, namelijk gehalogeneerde organische verbinding. 

Dat klinkt werkelijk ingewikkelder dan het is. Gelukkig legt Yu het behapbaar uit: 'Een organische verbinding is er een die bestaat uit koolstof- en waterstofatomen. In een gehalogeneerde organische verbinding, is dit waterstofatoom vervangen door andere gehalogeneerde atomen zoals chloor-, broom-, of jodiumatomen.' Deze vervanging maakt de verbinding giftiger en moeilijker afbreekbaar door AOP. En dus tijdrovender en duurder.

Opruimingsdienst

De methode die Yu toepast bestond al, maar was nog maar weinig onderzocht. Op dit potentieel wilde Yu graag inhaken. De methode heet ARP (Advanced Redcution Proces, red.) en maakt gebruik van zogenaamde radicalen, geen politieke of religieuze maar chemische. Dat zijn atomen of moleculen die heel reactief zijn, maar een zeer korte levensduur hebben in water. In dit geval reageren deze moleculen met organische verbindingen.

Bestaande zuiveringstechnieken verbruiken veel energie en tijd om de chemische verbindingen af te breken

Yu gebruikt gehydrateerde elektronen (een bijproduct van water, red.) en waterstofradicalen, waarvan de gehydrateerde elektronen de meest krachtige zijn om farmaceutische verbindingen mee af te breken. Eens de complexe, giftige verbindingen gereduceerd zijn tot gewone organische verbindingen doet de oude techniek zijn werk. Deze techniek werkt middels oxidatie en werkt prima voor organische verbindingen die niet gehalogeneerd zijn. Dit laatste is dan ook een 'gewoon' biologisch proces. 

ARP maakt het oude proces dus niet overbodig, maar is complementair aan AOP. Het proces wordt zo sneller, goedkoper en dusdoende efficiënter voor bepaalde verontreinigende stoffen. Daar kan niemand tegen zijn.