Drinkwater maken en microplastics uit de zee halen

Minuscule plastic deeltjes worden dagelijks uit zeewater gefilterd tijdens de omzetting van zeewater naar drinkbaar water. Om zeewater drinkbaar te maken moet het namelijk sterk gezuiverd worden en zo worden ook de plastic deeltjes verwijderd. Zou het niet vreemd zijn mochten we deze plastic afvaldeeltjes, beter bekend als microplastics, hierna gewoon opnieuw in zee gooien?

Wereldwijd

Toch is dat wat er momenteel gebeurt. Microplastics zijn plastic deeltjes die kleiner zijn dan 5 millimeter. Sommige zijn nog te zien met het blote oog maar heel veel fragmenten worden zo klein dat ze niet meer zichtbaar zijn zonder microscoop. Een deel van de microplastics die onderzoekers aantreffen worden als microplastics gefabriceerd, om bijvoorbeeld toe te voegen aan zepen en tandpasta (Schuurt het op je huid of tanden? Dat doen waarschijnlijk microplastics!). Het grootste deel is echter het resultaat van de fysische afbraak van groter plastic afval wereldwijd door bijvoorbeeld wind of golven. De vervuiling met microplastics is een wereldwijd fenomeen: er worden microplastics teruggevonden tot in de Zuidzee rond Antarctica en eerder dit jaar werden er zelfs grote concentraties ontdekt in ijslagen op Spitsbergen, dicht bij de Noordpool.

Deze vervuiling heeft op verschillende manieren een impact op het milieu en de levende wezens in rivieren, zeeën en oceanen. Aangezien de plastic deeltjes in verschillende afmetingen kunnen voorkomen, denken verschillende soorten dieren vaak dat ze voedsel zijn. Als gevolg hiervan stikken de dieren of verhongeren ze: de plastic deeltjes verteren namelijk niet en hun maag blijft gevuld. De plastics kunnen zich ook gedragen als chemische of biologische vectoren, wat betekent dat bepaalde chemische stoffen of bacteriën zich er goed aan kunnen hechten. Wind- en waterstromen en rondtrekkende vissen transporteren de microplastics en dus ook deze chemische stoffen of bacteriën die schadelijk kunnen zijn voor de nieuwe ecosystemen waarin ze terecht komen.

De zorgen in de milieu- en onderzoekswereld omtrent de groeiende aanwezigheid van microplastics nemen toe omdat de omvang van de vervuiling alleen maar toeneemt. Onderzoekers hebben namelijk aangetoond dat we er via verschillende wegen aan blootgesteld worden, zoals bijvoorbeeld via de lucht, in flessen- en leidingwater of door het eten van zeedieren. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) rapporteerde onlangs op voorzichtige wijze dat de aanwezigheid van microplastics waarschijnlijk een laag risico vormt op de gezondheid van de mens. Maar er blijven vooral nog veel vraagtekens open staan met betrekking tot de gevolgen van microplastics en er is heel weinig geweten vanaf wanneer, dus bij welke concentratie aan microplastics, er negatieve effecten kunnen optreden bij mens en dier.

Zeewaterontzilting

Eén van de grote uitdagingen bij microplastic vervuiling is de volgende: doordat het overgrote deel van de kleine plastic deeltjes via waterlopen in de zeeën en oceanen terecht komen, zitten de kleine vervuilende deeltjes in een immens groot volume aan water waardoor het een enorme klus is ze allemaal te verwijderen. Om al dat water te filteren, zou er ruwweg 10 biljard kWh aan energie nodig zijn, ofwel pakweg duizend keer de globale huidige aardolievoorraad. Er dienen dus alternatieve, kleinschalige oplossingen aangereikt te worden. En dat is het uitgangspunt van dit onderzoek.

De voorziening van drinkbaar water is een groeiend globaal probleem en er is een uitgebreide zoektocht naar bronnen van drinkbaar water. Er bestaan membranen die quasi alles uit water kunnen filteren, tot op het niveau van de kleinste zoutmoleculen, en zo drinkbaar water produceren. De filters in dit proces zijn ontworpen om organisch materiaal en zouten uit het water te verwijderen en, omdat microplastics veel groter zijn dan de zoutmoleculen die worden tegengehouden, zouden deze kleine plastic deeltjes ook tegengehouden worden. Aangezien de microplastics niet zichtbaar aanwezig zijn en ook van geen belang zijn in het proces van drinkwaterproductie, belanden deze samen met de zoute afvalstromen terug in zee. Maar hoeveel microplastics worden hierdoor opgevangen en teruggestuurd? En waar in het drinkwaterproductieproces komen ze net terecht?

Microplastics uit de zee scheppen

Grote zeewaterontziltingsinstallaties behandelen tot 800 000 m³ water per dag, wat neerkomt op een paar kilogram plastics die elke dag doorheen de installatie gaan om dan opnieuw in zee terecht te komen. Hoewel dit niet veel lijkt, kan dit in termen van microplastics wel oplopen tot miljoenen plastic deeltjes per dag. Daarom is in dit thesisonderzoek op laboschaal onderzocht in welke mate twee typische filtratiestappen in dergelijke installaties microplastics kunnen weerhouden: zandfiltratie en microfiltratie. Aangezien de verwijdering in beide gevallen meer dan 99% bedraagt, is de conclusie dat, als deze installaties een dergelijke stroom van kilogrammen microplastics per dag opnemen, deze effectief in de afvalstromen kunnen belanden van de filtratiestappen. Daarom werd ook het spoelproces bekeken. Dit leverde een recuperatie op die varieerde tussen 30 en 40%. Dit wil zeggen dat een grote fractie van de opgepompte microplastics uit de filters loskomt en in de afvalstromen belandt. Deze afvalstromen worden dan uiteindelijk weer geloosd in de zee.

Ontziltingsinstallaties zullen alleen maar aan belang winnen in de toekomst door de groeiende tekorten aan drinkwater. En dagelijks passeren er dus microplastics door deze installaties. Omdat deze kleine plastic deeltjes tegengehouden worden en in de afvalstromen van het proces belanden, is er hier een kans om deze fractie van de globale vervuiling te verwijderen. In één installatie kunnen we zo tot wel 5 ton microplastics per jaar verwijderen. Een volgende stap in het onderzoek zou moeten kijken naar een kostenefficiënte manier om de microplastics dan ook effectief uit die afvalstroom te scheppen, want deze installaties filteren hoe dan ook al de microplastics tijdens hun behandeling van het zeewater. Als we ze uit die afvalstroom kunnen halen, kunnen we ze ook weer gebruiken en zo de kringloop sluiten.