10/03/2020
Door Ad Spijkers
Onderzoekers en ontwikkelaars uit zeven landen willen in een nieuw Europees project speciale filters op nanoschaal ontwikkelen. De nieuwe filters moeten ultrapuur water produceren, bijvoorbeeld voor toepassingen in industrie en onderzoek.
Onderzoekers en ontwikkelaars uit zeven landen willen in een nieuw Europees project speciale filters op nanoschaal ontwikkelen. De nieuwe filters moeten ultrapuur water produceren, bijvoorbeeld voor toepassingen in industrie en onderzoek.
De nieuwe filters moeten het ook mogelijk maken om water te extraheren uit vloeistoffen zoals melk of vruchtensap om concentraten te produceren. De Universität Bielefeld leidt de onderzoekssamenwerking, die zal lopen tot 2023.
Koolstof nanomembranen
Het project werkt met koolstof nanomembranen (CNM), dunne blaadjes van een miljoenste van een millimeter."Deze nanomembranen hebben speciale scheidingseigenschappen. Ze zijn waterdoorlatend en blokkeren tegelijkertijd de doorstroming van alle andere stoffen, bijvoorbeeld opgeloste zouten of kleine organische moleculen. In 2018 is de onderzoeksgroep in Bielefeld er voor het eerst in geslaagd om een CNM te produceren dat watermoleculen doorlaat terwijl ze andere stoffen eruit filtert.
Het nieuwe project heeft tot doel de bijzondere eigenschappen van nanomembranen bruikbaar te maken voor gebruik in de industrie en het onderzoek. Om dit te bereiken, gaan de onderzoekers verder dan de laboratoriumschaal en produceren ze functionele nanomembranen met veel grotere oppervlakken. Dit omvat ook de ontwikkeling van eigen prototype-installaties die met de membranen kunnen filteren. Hoe goed de filtersystemen werken wordt uiteindelijk onder realistische omstandigheden getest door de samenwerkingspartner CNM Technologies. Het bedrijf is een spin-off van de Universiteit van Bielefeld en is gevestigd op de Innovationszentrum Campus Bielefeld (ICB).
Toepassingen
De filtersystemen moeten in eerste instantie twee verschillende 'producten' kunnen vervaardigen: ultrapuur water en drankconcentraten. Ultrapuur water is water met zo min mogelijk opgeloste stoffen. Zouten en onzuiverheden worden eruit gefilterd. Dergelijk water is nodig overal waar water extreem schoon moeten zijn. Dit betreft bijvoorbeeld producten in de farmaceutische industrie, de productie van computerchips en experimenten in de microbiologie.
Drankconcentraten worden in de voedingsmiddelenindustrie gebruikt om de transport- en opslagkosten te verlagen. Vers geperste sappen worden meestal verwarmd om het volume te verminderen. In het onderzoeksproject wordt echter een proces gebruikt dat niet verwarmd hoeft te worden: koude concentratie. De sappen worden ontwaterd door de nanofilters.
Wat overblijft is een concentraat, dat tot aan het fruitpoeder kan worden gefilterd. Melk en koffie kunnen ook worden omgezet in poeder. Koude concentratie bespaart veel energie in vergelijking met thermische processen en vernietigt geen smaakstoffen.
Deelnemers
Het project "Water separation revolutionized by ultrathin carbon nanomembranes" wordt gefinancierd door het EU-kaderprogramma voor onderzoek Horizon 2020. Aan het project wordt behalve door de Universität Bielefeld deelgenomen door de universiteiten van Maribor (Slovenië) en Patras (Griekenland), de Deense Technische Universiteit in Kongens Lyndby, de Technische Universiteit van Riga (Letland), de École normale supérieure de Paris (Frankrijk), CNM Technologies en procesontwikkelaar Blue-tec in Renkum.
Foto: Universität Bielefeld