Nederland een circulaire economie hebben. Dat betekent dus dat je dit soort stoffen dan moet kunnen terugwinnen. De huidige membranen zijn helaas nog niet zo goed dat ze zeer specifiek bepaalde componenten kunnen terugwinnen; ze filteren er meestal groepen componenten uit.”


Chemische affiniteit “Je wilt dus een membraan hebben waarmee je specifiek en uitsluitend bijvoorbeeld fos- faat, of een willekeurig aminozuur uit je af- valstroom kunt halen”, gaat Nijmeijer verder. Een aminozuur of eiwit is nog relatief groot en met een kleine poriegrootte te filteren, maar fosfaten zijn oneindig veel kleiner dan aminozuren. “Bij fosfaten heb je het over ionen”, verduidelijkt Nijmeijer. “Dan kun je niet meer op basis van poriegrootte schei- den, maar moet je naar chemische affiniteit gaan kijken.” Dat betekent dus dat een membraan zo ont- worpen wordt, dat op basis van chemische structuur en affiniteit, in dit geval lading, een bepaalde stof tegengehouden wordt. “Er zijn al wel membranen die positief of negatief geladen stoffen weten tegen te houden, maar die kunnen geen onderscheid maken tussen specifieke stoffen. Alle negatief gela- den stoffen worden er dan dus uitgefilterd”, legt Nijmeijer uit. “Dat is dus iets waar we veel onderzoek naar doen.”


Onderzoek Maar laten we eens naar het grotere geheel kijken, want als we in 2050 circulair moeten zijn, betekent dit dat er geen waardevolle stoffen meer met het afvalwater mogen ver- dwijnen. Dat is niet met één membraan te


doen, toch? “Nee, inderdaad,” lacht Nijmeijer, “je moet dan denken aan een serie membra- nen. Als je dan een afvalstroom hebt waar een hele lage hoeveelheid van bijvoorbeeld een specifiek aminozuur in zit, ga je niet de volledige afvalstroom door dat specifieke membraan leiden. Veel logischer is dan om eerst zoveel mogelijk te concentreren, om vervolgens in stappen steeds fijner te schei- den. De grotere stoffen kunnen we nu al prima scheiden. Daar kunnen we nog wel ver- beteren op het gebied van flux en zuiverheid. Die laatste stappen, om de kleinste compo- nenten ook terug te winnen, daar moet nog heel veel onderzoek naar worden gedaan.”


Hoge druk, lage kosten Het kunnen scheiden van de kleinere stof- fen lijkt een complexer en energetisch kost- baarder proces te zijn dan het scheiden van de stoffen die nu al uit afvalwater kunnen worden gefilterd. Nijmeijer: “In principe heb je bij kleinere stoffen te maken met kleinere poriën in het membraan en is er dus een hogere druk nodig, wat inderdaad meer energie kost. Maar dat verhaal gaat niet altijd op. Bij scheiding op basis van chemische affiniteit heb je niet persé meer druk nodig maar bijvoorbeeld sterkere affiniteit. Je kunt daarnaast bijvoorbeeld ook het membraan dunner maken met dezelfde poriegrootte. Dat resulteert in hogere flux bij gelijke druk. Dat energieverbruik niet altijd een probleem hoeft te zijn, laat de vergelijking met alter- natieve technieken zien. Als je RO vergelijkt met verdamping bij waterwinning uit zout water, is RO vele, vele malen energiezuiniger, ondanks dat er met drukken van 80 tot 100 bar gewerkt wordt.”


Waterzuivering met membranen (foto: Bart van Overbeeke)


Constructie Membranen kunnen steeds dunner worden gemaakt door nieuwe ontwikkelingen. “Een membraan is tegenwoordig niet meer gewoon een velletje dat je ergens tussenin hangt, maar onderdeel van een module”, legt Nijmeijer uit. “Die module zorgt ervoor dat het membraan dusdanig goed onder- steund wordt dat het zeer hoge drukken kan weerstaan. Bij de zogenaamde holle vezel membranen, waarbij het membraan de vorm heeft van het rietje en de wand van het rietje het daadwerkelijke membraan is, levert de ronding alleen al veel stevigheid op. Bij een rietje met een kleine diameter heb je dus al een heel sterke constructie.”


Membraan vs destillatiekolom Ondanks de brede toepasbaarheid van membranen, wordt er in de industrie niet altijd even goed van de mogelijkheden gebruik gemaakt. Nijmeijer: “In de industrie wordt nog vaak gebruik gemaakt van destil- latie, terwijl je met een membraan soms be- tere resultaten kunt bereiken, bijvoorbeeld omdat je eiwitten stabieler blijven, bij een


Spinopstelling voor het spinnen van holle vezel membranen. 38 | nummer 6 | 2018


Inzoom spinneret: het hart van de spinopstelling, waar het membraan gevormd wordt en zijn eigenschappen krijgt. Op het moment dat de polymeeroplossing als een vloeibaar hol rietje uit de spinneret komt, is deze nog vloeibaar (transparant). Geleidelijk wordt het oplos- middel uit de oplossing verwijderd en wordt de mem- braanstructuur gevormd en wordt het polymeer vast (opaak, niet transparant).


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48