In de VS is een elektrochemische cel bedacht die arseenverwijdering combineert met waterstofproductie. Wellicht handig voor landen als Bangladesh die een probleem hebben met teveel arseen in het drinkwater, suggereert een publicatie in Environmental Science & Technology.

Het idee is dan dat je As3+ (arseniet) oxideert tot As5+ . Dat is minder toxisch en bovendien veel gemakkelijker neer te slaan in de vorm van een onoplosbare verbinding.

De elektrochemische cel van Caltech-onderzoeker Michael Hoffmann en collega’s borduurt voort op een eerder ontwerp voor een toilet dat zonne-energie gebruikt om de organische componenten uit menselijke uitwerpselen te oxideren. Daarbij wordt eveneens waterstof geproduceerd. Dat toilet werkt met een TiO2-anode die is gedoopt met een paar procent bismut, een roestvaststalen kathode en een NaCl-oplossing als elektrolyt. Anderhalf jaar geleden wonnen de ontwerpers er een prijsvraag van de Bill & Melinda Gates Foundation mee.

In pincipe moet je er ook andere stoffen mee kunnen oxideren dan menselijke stront. Bijvoorbeeld arseniet. En dat blijkt wonderbaarlijk goed te werken. Als je spanning op dit type elektrochemische cel zet zal er altijd wel waterstof uit komen, maar wanneer je één millimol As3+ aan het water toevoegt komt er méér waterstof uit terwijl de stroomsterkte juist afneemt. Alles bij elkaar kost de waterstofproductie bijna 18 procent minder zonne-energie.

As3+ wordt daarbij inderdaad in As5+ omgezet. Begin je met As5+ in de cel te doen, dan zie je geen effect.

Wat er chemisch gezien precies gebeurt weten de onderzoekers nog niet zeker. Maar ze vermoeden dat het te maken heeft met de vorming van reactief chloor (chloor- en dichloorradicalen en hypochloriet) aan de anode. Aan de kathode wordt het vanzelf weer in Cl- omgezet, maar die laatste reactie zit de waterstofvorming in de weg. Het As3+ vangt het reactieve chloor uit de oplossing voordat het de kathode kan bereiken, en dáár zou de efficiëncyverbetering in moeten zitten.

Volgens Hoffmann leent het proces zich waarschijnlijk het beste voor het zuiveren van arseenrijk afvalwater uit de industrie. In het beruchte drinkwater in India en Bangladesh heb je het eerder over micromolaire arseenconcentraties, en dan wordt de efficiëntie een stuk minder. Maar er ligt wel een plan om het later dit jaar ter plekke te gaan uitproberen en te kijken of het misschien tóch werkt.

bron: C&EN

Onderwerpen