Als we de aarde gezond willen krijgen, ondanks een bevolking van meer dan 7 miljard, dan moeten we veel meer gaan hergebruiken. Membranen zijn daarbij onmisbaar, onder meer doordat ze gassen en vloeistoffen milieuvriendelijk kunnen scheiden en zuiveren – denk aan schoon drinkwater. Membraanhoogleraar Kitty Nijmeijer (1972) verhuisde van de TU Twente naar de TU/e om met haar onderzoek bij te kunnen dragen aan de duurzaamheid van onze wereld.
Trump
Al Gore, met zijn boek An Inconvenient Truth, was een belangrijke inspirator voor de chemisch technoloog Nijmeijer, en Trump’s opvattingen over klimaatverandering vindt ze “schokkend”, net als het ondermijnen van klimaatwetenschap door bedrijven als Exxon Mobil. Het tekent de hoogleraar Membrane Materials and Processes Kitty Nijmeijer, bij wie het onderzoek in het teken staat van één ding: werken aan de duurzame toekomst van de aarde. Ze wil met haar werk een bijdrage leveren aan een circulaire economie waarbij “zoveel mogelijk kringlopen gesloten worden”. Door bijvoorbeeld van afval weer grondstof te maken, want “ik vind dat wij verantwoordelijk zijn voor een schone en duurzame wereld. We hebben maar 1 aarde tot onze beschikking, maar in de westerse wereld gebruiken we met onze huidige levensstijl drie tot vijf aardes. Hergebruik van materialen is dus pure noodzaak om uitputting van de aarde te voorkomen.”
“We hebben maar 1 aarde tot onze beschikking, maar in de westerse wereld gebruiken we met onze huidige levensstijl drie tot vijf aardes. Hergebruik van materialen is dus pure noodzaak om uitputting van de aarde te voorkomen.”Kitty Nijmeijer, hoogleraar Membrane Materials and Processes, TU/e
Scheidingsstappen
Dat ze werkt aan membraantechnologie voor de benodigde scheidingsprocessen, sluit daar naadloos bij aan. “Vrijwel alles wat wij eten en drinken, alle producten die wij gebruiken, hebben een of meerdere scheidingsstappen ondergaan”, legt Nijmeijer uit. “Scheidingen nemen het grootste deel van het energieverbruik van de chemische industrie voor hun rekening. Membraantechnologie is een milde scheidingstechnologie die weinig energie kost.”
Haar groep werkt aan de ontwikkeling van nieuwe membranen, het verbeteren van de scheidende eigenschappen, een langere levensduur, en aan hogere opbrengsten van die membranen voor duurzame toepassingen. Het doel is daarbij altijd ‘upcyclen’; van een reststroom een hoogwaardigere grondstof maken. Want ‘downcyclen’, een laagwaardiger product maken (zoals karton van oud papier), leidt uiteindelijk toch tot afval. Nijmeijer ziet bijvoorbeeld kansen in de voedingsmiddelenindustrie, waar veel verdunde reststromen voorkomen die door concentratie en het selectief terugwinnen van waardevolle componenten – via membranen – economisch weer interessant kunnen worden.
Een relatief nieuw en groeiend probleem waar Nijmeijer aan werkt, zijn de zogenaamde microverontreinigingen zoals medicijnen, hormonen, drugs en pesticiden, in drinkwater. Op dit moment zijn deze stoffen nog slechts in zeer lage concentraties aanwezig in ons water, maar als we niets doen zijn deze uiteindelijk wel bedreigend voor de gezondheid. Deze stoffen zijn er nu nog niet uit te krijgen, maar Nijmeijer hoopt dat dit met de nieuwe membranen die door haar groep ontwikkeld worden binnen vijf jaar wel lukt.
Blauwe energie
Ook op veel andere fronten van duurzaamheid kunnen membranen een sleutelrol spelen. Denk aan het afvangen van CO2 en het terugwinnen van waterdamp bij elektriciteitscentrales, het opwekken van elektriciteit uit het verschil in zoutconcentratie tussen zee- en rivierwater (‘blauwe energie’), het opwerken en zuiveren van biogas zodat het bruikbaar is in het gasnet, en het maken van basischemicaliën of brandstoffen uit CO2 met hulp van zonne-energie. Het zijn allemaal terreinen waar Nijmeijer met haar groep aan werkt.
Poreuze rietjes
Nijmeijer stapte begin 2016 over van de Universiteit Twente naar de TU/e. “Omdat Eindhoven sterker is in zowel polymeren als procestechnologie, beide belangrijke pijlers om de membraantechnologie van de toekomst te ontwikkelen.”, licht ze toe. Samen met haar collega dr. Zandrie Borneman bouwde ze in Eindhoven een nieuwe onderzoeksgroep op, Membrane Materials and Processes (MM/P) – inmiddels 15 leden sterk – en richtte ze voor 1,7 miljoen euro een geheel nieuw laboratorium in, dat op 7 april werd geopend.
Daarin kunnen Nijmeijer en haar onderzoekers heel nauwkeurig de eigenschappen van polymeermembranen variëren en beïnvloeden, de membranen precies die eigenschappen geven die nodig zijn voor nieuwe, duurzame toepassingen en testen of de membranen inderdaad doen wat ze moeten doen. De gemaakte membranen hebben de vorm van lange, dunne rietjes, met microscopisch kleine gaatjes. Deze gaatjes laten alleen schoon water door, terwijl bacteriën en het vuil worden tegengehouden. Vuil water dat door zo’n rietje stroomt, komt er aan de buitenzijde gezuiverd uit. In het lab kunnen de onderzoekers op moleculair niveau sleutelen aan het membraanmateriaal en daarmee heel nauwkeurig de grootte van die gaatjes bepalen, wat bepaalt welke stoffen het membraan kunnen passeren. Nijmeijer: “Dat is een van de leuke dingen van mijn vakgebied; het ontwikkelen van membranen vraagt inzicht en begrip en tegelijkertijd maakt de toepassing het zeer concreet.”
Bron: persbericht TU/e, Foto Rob Stork
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
