Waterzuivering met behulp van zonlicht

Hoewel het nog in een vroeg ontwikkelstadium is, kan titaandioxide worden gebruikt om het zuiveren van water sneller te laten verlopen, wat mogelijk miljarden levens kan redden

Wereldwijd hebben drie op de tien mensen – 2,1 miljard mensen – geen toegang tot veilig en schoon drinkwater in hun woning, zo blijkt uit een recent rapport van de Wereldgezondheidsorganisatie.

Wanneer de infrastructuur te wensen overlaat, kan het een hele opgave zijn om mensen toegang te bieden tot schoon water. Nieuwe ontwikkelingen in de chemie kunnen daarbij helpen.

Waterzuivering

Het is bijna niet te geloven, maar zonlicht is op een natuurlijke manier in staat om water te zuiveren. Wanneer water een bepaalde tijd wordt blootgesteld aan zonlicht – ongeveer 24 uur – doodt straling van de zon schadelijke micro-organismen in het water.

Helaas verloopt dit proces erg langzaam en werkt het alleen als het water niet troebel is. Het licht moet alle micro-organismen namelijk wel kunnen bereiken.

Er is nu echter een nieuwe oplossing die dit proces significant kan versnellen: fotokatalysatoren zoals titaandioxide (TiO2).

Dankzij de fotokatalyserende eigenschappen van titaandioxide is deze stof uitstekend geschikt om het doden van micro-organismen in zonlicht sneller te laten verlopen. Het produceren van schoon water verloopt hiermee in slechts een fractie van de tijd die het natuurlijke proces nodig heeft.

Als een waterreservoir aan de binnenzijde wordt voorzien van een zeer fijn laagje TiO2, wordt de desinfecterende werking van de zon aanzienlijk versneld. Het TiO2 in het water maakt uiterst reactieve vrije hydroxylradicalen aan, die de schadelijke organische moleculen en micro-organismen aanvallen en vernietigen. De vrije radicalen verdwijnen snel en het water kan veilig worden gedronken.

De technologie bevindt zich momenteel nog in de testfase, maar in een onderzoek uit 2012 zijn de verschillende eigenschappen van titaandioxide voor waterzuivering bestudeerd. Het onderzoeksteam van de Polytechnische Universiteit uit het Russische Tomsk heeft vastgesteld dat titaandioxide in poedervorm het beste werkt voor het zuiveren van water wanneer het wordt aangemaakt in een alkalische oplossing.

Desinfecteren

Het op grote schaal produceren van schoon drinkwater zou een immense vooruitgang betekenen voor de hele wereld. Maar de fotokatalyserende eigenschappen van titaandioxide kunnen ook worden gebruikt om een ander groot probleem aan te pakken – slechte hygiënische omstandigheden en de verspreiding van ziektes.

Een in 2016 gepubliceerd onderzoek stelt dat titaniumdioxidepoeder in combinatie met zonlicht kan worden gebruikt om schadelijke bacteriën, waaronder E. coli en staphylococcus aureus, te doden. Beide bacteriesoorten veroorzaken ziektes die dodelijk kunnen zijn voor de mens.

“Deze antibacteriële oppervlakken kunnen worden gebruikt in ziekenhuizen, voor keramische producten die in contact komen met voeding, in de bouw, kortom overal waar het inactiveren van bacteriën belangrijk is om de gezondheid van mens en milieu te verbeteren”, aldus Changseok Han van het US Environmental Protection Agency, en tevens lid van het team dat het onderzoek heeft uitgevoerd.

De relatief beperkte hoeveelheid energie die voor het proces nodig is en de non-toxiciteit van titaandioxide, resulteren in een veilig en betaalbaar proces voor het desinfecteren van oppervlakken. Dit is met name belangrijk in de armste en meest risicogevoelige gebieden.

Toekomst

Fotokatalyse op basis van titaandioxide is een relatief nieuwe technologie, waarvan het potentieel als waterzuiverend en desinfecterend middel nog verder wordt getest. Het moge duidelijk zijn dat deze stof het leven van vele mensen ingrijpend zou kunnen verbeteren.

Zoals Dr. Tedros Adhanom Ghebreyesus, directeur-generaal van de Wereldgezondheidsorganisatie, zegt: “Veilig water, goede hygiëne en goede sanitaire voorzieningen thuis mogen niet het voorrecht zijn van de rijken of mensen in stedelijke gebieden. Het gaat hier om elementaire zaken voor de gezondheid van de mens, en alle landen hebben de morele plicht om deze voor iedereen toegankelijk te maken.”

Als de fotokatalyserende eigenschappen van TiO2 goed worden benut, lijkt veiliger drinkwater voor iedereen niet meer zo ver weg te zijn.