“Het gaat nog wel vijftien jaar duren voordat de industrie ermee aan de slag kan, tenzij er meerdere onderzoekers op gezet worden. Het is dan een kwestie van opschalen en uitproberen. We willen immers toe naar een duurzame samenleving.” Dat zegt Dannie van Osch die dinsdag 18 september j.l. promoveerde aan de Technische Universiteit Eindhoven. Van Osch onderzocht een nieuw oplosmiddel dat snel en duurzaam water kan zuiveren.
Van Osch: “Veel vervuilende oplosmiddelen die door de procesindustrie gebruikt worden, kunnen vervangen worden door een wonderbaarlijk nieuw mengsel van twee poeders: ‘diep-eutectische oplosmiddelen’ (DES). Deze volgende generatie oplosmiddelen zijn duurzaam, veel minder brandbaar, minder vluchtig, en kan vervuilingen uit water halen waar huidige oplosmiddelen niet toe in staat zijn.”
Hij wijst erop dat in de procesindustrie een enorme hoeveelheid oplosmiddelen wordt gebruikt om zwavel uit aardolie te extraheren. Wereldwijd wordt er jaarlijks ongeveer 28 miljoen ton gebruikt. De huidige generatie oplosmiddelen hebben verschillende nadelen. Alcohol bijvoorbeeld is vluchtig en brandbaar. Aceton, benzeen, hexaan en tolueen zijn sterk toxisch en milieubelastend. Er is dus veel winst te behalen bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie oplosmiddelen.
Als twee poeders gemengd worden, vormen ze soms een vloeistof met eigenschappen die de huidige oplosmiddelen ontberen. Zo’n vloeistof heet dan een DES (van ‘deep eutectic solvent’). De poeders kunnen worden gewonnen uit planten. Het oplosmiddel dat Van Osch ontwikkelde is milieuvriendelijk, waterafstotend, niet-brandgevaarlijk, en is niet schadelijk voor de gezondheid. Een DES kan stoffen oplossen waar hedendaagse oplosmiddelen grote moeite mee hebben.
Van Osch: “Planten kunnen flink duurzamer zijn dan aardolieproducten en daarom is een DES een duurzame vervanger van veel oplosmiddelen. Veel plantenextracten zijn niet giftig waardoor de schadelijkheid voor gezondheid geen probleem is. Hetzelfde geldt voor de vluchtigheid en brandbaarheid van de plantaardige componenten. Dat maakt DES een aantrekkelijke vervanger van bijvoorbeeld alcohol en aceton. Er zijn veel opties om ingrediënten van een DES te kiezen. Voorbeelden van DES-ingrediënten zijn menthol, thymol, die respectievelijk uit de muntplant, tijmplant te extraheren zijn.”
Wateroplosbare DES waren al langer bekend: er is wetenschappelijke literatuur uit 1918 die beschrijft dat een mengsel van twee poeders soms een vloeistof vormt. Het duurde nog tot 2015 dat TU/e-onderzoekers Dannie van Osch en collega’s dat een waterafstotende DES ontwikkelden. Het belang van een waterafstotend oplosmiddel is groot, omdat het in staat stelt verontreinigingen uit water te halen. Dit soort extracties worden veel gedaan, maar zijn moeilijk en milieubelastend. Van Osch heeft aangetoond dat je met een waterafstotende DES (zware) metaalionen, vetzuren, en vitamine B2 uit water kunt verwijderen.
Toekomstig onderzoek zal zich richten op het bepalen van de fasediagrammen van DES van verschillende ingrediënten: bij welke verhoudingen is het mengsel van poeders een vloeistof en wat zijn de kwaliteiten met betrekking tot de oplosbaarheid. Verder is de oplosbaarheid van CO2 in deze duurzame oplosmiddelen onderzocht. Een potentiële toepassing hiervoor is het afvangen van CO2. Ook moeten de productiekosten van DES omlaag, voordat de chemische industrie DES volledig zal kunnen omarmen.
Het proefschrift van Dannie van Osch is getiteld “Design and Applications of Hydrophobic Deep Eutectic Solvents” en werd 18 september openbaar verdedigd aan de Technische Universiteit Eindhoven.
Foto’s: Bart van Overbeeke
