Met een hydrofoob mengsel van decaanzuur en lidocaïne kun je ongekend eenvoudig metaalionen extraheren uit afvalwater. Samenvoegen en een paar uur schudden is voldoende, schrijven onderzoekers van de TU Eindhoven in Chemical Communications.
Het mengsel is een zogeheten deep eutectic solvent (DES). Beide componenten zijn bij kamertemperatuur vaste stoffen, maar het mengsel is vloeibaar. Zulke oplosmiddelen gelden als goedkoop alternatief voor ionische vloeistoffen, dat zijn zouten die bij kamertemperatuur eveneens vloeibaar zijn. DESs hebben daarbij het voordeel dat de componenten over het algemeen veel gemakkelijker zijn te maken; vaak zijn het zelfs natuurproducten zoals glucose en appelzuur.
De tot nu toe beschreven DESs zijn bijna allemaal hydrofiel: beide componenten waren oplosbaar in water. Vorig jaar presenteerden Dannie van Osch en collega-promovendi uit de groep van de onlangs naar Abu Dhabi verhuisde Maaike Kroon echter een paar hydrofobe varianten die niet met water mengen.
Je kunt zo’n hydrofoob DES gebruiken voor extractie van diverse stoffen uit waterige oplossingen. Als die beter oplossen in het gekozen DES hoef je de combinatie van die twee alleen een tijdje te schudden. Daarna laat je het systeem een tijdje tot rust komen: bovenop het water vormt zich dan een afzonderlijke laag DES die je eenvoudig kunt afscheiden.
Voor de extractie van overgangsmetalen zoals kobalt, ijzer, nikkel, zink, koper en mangaan blijkt een mengsel van decaanzuur en lidocaïne een geschikt DES. ‘Uit de literatuur blijkt dat decaanzuur in zo’n mengsel deels wordt gedeprotoneerd terwijl lidocaïne juist geprotoneerd wordt. En als ionische vloeistoffen worden gebruikt om metaalionen te extraheren zie je ook altijd dat dat via interactie met een COO--groep gaat’, zo verklaart Van Osch zijn keuze.
In de praktijk blijkt de COO--groep van het decaanzuur inderdaad te doen wat er van hem verwacht wordt. Zeker 99 % van de overgangsmetaalionen komt in de DES-fractie terecht.
Lidocaïne valt dan weer een beetje tegen. Het zou de tegenionen moeten extraheren maar met het chloride, dat Van Osch voor zijn experimenten gebruikte, lukt dat maar zeer gedeeltelijk. Er lijkt zich lidocaïne hydrochloride te vormen, dat een stuk beter in water oplost dan pure lidocaïne. Het eindresultaat is een vorm van ionenwisseling: metalen het water uit en lidocaïne er in.
‘We zijn er nog lang niet’, vat Van Osch samen. ‘We hebben laten zien dat we met een DES metalen kunnen extraheren. Nu zoeken we een vervanger voor lidocaïne die beter presteert. Liefst iets plantaardigs.’
Daarnaast werkt hij met collegapromovendus Lawien Zubeir aan een variant die CO2 kan afvangen. De samenstelling daarvan zal worden onthuld in een publicatie waarvan het manuscript binnenkort de deur uit gaat.
Nog geen opmerkingen