Groningse onderzoekers maakten een membraan uit appelzuur, een groene grondstof uit fruit. Het membraan kan olie scheiden van water bijvoorbeeld bij een lekkage op zee. Is het membraan vervuild dan kan het eenvoudig worden gerecycled door het te vermalen, schoon te maken en weer tot membraan te persen.

Het onderzoek is vorige week gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Materials.

Eigenlijk is het fundamenteel chemisch onderzoek, vertelt projectleider Katja Loos, hoogleraar polymeerchemie aan de Rijksuniversiteit Groningen. ‘We onderzochten hoe we van appelzuur een plastic konden maken dat geschikt is om mee te 3D-printen. Toen we de eigenschappen van het polymeer zagen, merkten we op dat die ook heel goed passen bij een membraan om olie van water te scheiden. Dat leek ons een veel interessantere toepassing.’
 

Sterk en recyclebaar

Die eigenschappen, dat zijn er nogal wat. Zo moet een membraan sterk zijn en tegen schuren en stoten kunnen, maar ook tegen chemische invloeden zoals olie of zuur. Daarnaast moet het membraan zowel affiniteit voor olie als water hebben, wil je het gebruiken bij het scheiden van die twee stoffen.

Ten slotte vinden de onderzoekers het belangrijk dat het materiaal goed te recyclen is. ‘Anders los je een milieuprobleem op en creëer je een nieuw, namelijk polymeerafval van het gebruikte membraan’, aldus Loos.
 

Nieuw type kunststof

Het appelzuur-polymeer, SAVER (superamphiphilic vitrimer epoxy resin) genoemd door de onderzoekers, heeft al deze eigenschappen. Het is een zogeheten vitrimeer, een vrij nieuw type kunststof dat sterk en resistent is maar toch gemakkelijk op te lossen of te smelten. Dat is handig bij het recyclen.

Daarnaast is SAVER een zogeheten superamfifiel, wat wil zeggen dat het veel affiniteit heeft voor zowel olie als water, net als zeep. De onderzoekers vatten de eigenschappen samen als duurzaam, robuust en recyclebaar.
 

Werkt het ook?

Loos vindt het als wetenschapper vooral interessant dat het gelukt is het polymeer met deze eigenschappen te maken van een duurzame grondstof. Maar in samenwerking met onderzoekers van de NHL Stenden Hogeschool in Emmen onderzocht ze ook of het inderdaad geschikt is als membraan.

Hiervoor paste het onderzoeksteam eerst het appelzuur chemisch een beetje aan met een eenvoudige chemische reactie. De stof die dit opleverde, werd samengeperst en verhit zodat er een dunne schijf polymeer ontstaat, het membraan. Dit bleek net zo sterk te zijn als de bekende kunststof polyethyleen en goed bestand tegen chemicaliën. Het materiaal doet zijn werk goed: het membraan scheidt 98 procent olie van water.
 

Als het membraan na verloop van tijd verstopt raakt is het materiaal eenvoudig te recyclen. Bron: 'Robust Superamphiphilic Membrane with a Closed-Loop Life Cycle', Chongnan Ye, Vincent S. D. Voet, Rudy Folkersma, and Katja Loos. Adv. Mater. 2021, 2008460.


Eenvoudig recyclen

Vervuiling van het membraan is bij toepassing in de praktijk niet te voorkomen, zeggen de onderzoekers. Maar als het dan verstopt is geraakt met zand of algen, dan is het eenvoudig te recyclen.

In het lab vermaalden de onderzoekers het vervuilde membraan en losten het op in ethyleenglycol (antivries). Daarna filterden ze het vuil eruit, droogden het en persten het poeder weer tot een nieuw membraan. ‘Na deze behandeling is het membraan weer als nieuw’, zegt Loos. Ze hoopt dat een bedrijf zich meldt om de vinding nader te onderzoeken en een toepassing te ontwikkelen.
 


Samenwerking

Het onderzoek is een samenwerking tussen de NHL Stenden Hogeschool in Emmen en de Universiteit Groningen. Loos noemt dit een hybride onderzoeksgroep en is voorstander van meer samenwerking. ‘Wij doen fundamenteel onderzoek, zij hebben meer ideeën over toepassingen. Dat is een heel mooie lijn. We mikken erop dat samenwerking en uitwisseling van onderzoek en onderwijs nog makkelijker wordt.’
 

Tekst: Bastienne Wentzel
Openingsfoto Detailopname van olievervuiling op water. Foto Depositphotos