Miljoenen mensen in ontwikkelingslanden ontberen nog steeds toegang tot schoon drinkwater. Ze moeten soms urenlang lopen om voor zichzelf en hun familie tenminste wat water te halen uit smerige waterputten. De Verenigde Naties hebben zich daarom tot doel gesteld om tegen 2030 de toegang tot water en sanitaire voorzieningen voor alle mensen ter wereld te garanderen.
De nieuw geslagen waterputten moeten echter ook worden onderhouden. Daar helpen wetenschappers van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) aan mee met hun onderzoek naar een natuurlijk zuiveringsproces met fotovoltaïsche membraanfilters. Deze decentrale, batterijloze membraanfiltersystemen aangedreven door zonne-energie, dragen bij aan meer schoon drinkwater voor mensen in ontwikkelingslanden.
Natuurlijk reinigingsproces
Door het dagelijks gebruik vervuilen de filters in de huidige waterputten. Door kalkafzetting en andere stoffen die neerslaan, gaat de werking van het filter achteruit en neemt het stroomverbruik toe. Daarom moeten ze eigenlijk geregeld worden gereinigd. Maar dat gebeurt momenteel met chemicaliën, wat niet aan de duurzaamheid bijdraagt.
De wetenschappers onderzochten daarom hoe efficiënt de zuivering zou zijn door middel van een fysieke reinigingsmethode: natuurlijke osmotische terugstroomreiniging. “Door de zonne-energie te laten fluctueren in het filtersysteem, zorgt dit ervoor dat de operationele druk lager is dan de osmotische druk”, legt Yang-Hui Cai van KIT’s Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) uit.
“Dit betekent dat er schoon water door het membraan terugstroomt en de afzettingen in een zeer kort maar krachtig proces van het membraanoppervlak verwijdert. Onze resultaten tonen aan dat deze terugspoeling goed werkt als een natuurlijk reinigingsproces.”
Langere levensduur
Osmotisch terugspoelen kan 30 tot 96 procent van de filterwerking herstellen, schrijven de onderzoekers in hun studie, die in het Journal of Membrane Science werd gepubliceerd. Om het reinigingsproces als dagelijkse onderhoudsmaatregel in gang te zetten, is het voldoende om de pomp een paar minuten uit te schakelen en dan weer in te schakelen. Dit onderhoudsproces vermindert de frequentie van de chemische reiniging en verlaagt zo dus de onderhoudskosten. Het verlengt daarbij ook de levensduur van het membraanfiltersysteem.
Foto: Yang-Hui Cai van KIT’s IAMT gebruikt een filtratie-experiment om te onderzoeken hoe efficiënt het natuurlijk voorkomende osmotische terugspoelproces is bij het reinigen van afzettingen. (Foto: © Andrea Schäfer, KIT)
