Selectief natrium verwijderen uit gietwater

Bij hergebruik van water in de kas of op land hoopt natrium zich op, waardoor plantgroei geremd wordt en de bodem minder doorlatend wordt. Er is nog geen watertechnologie beschikbaar die selectief natrium kan scheiden van wel waardevolle stoffen in het water, waardoor het hergebruik van water en nutriënten in de praktijk beperkt wordt.

Technologie

Het project heeft tot doel om een scheidingstechnologie te ontwikkelen waarmee specifiek natrium wordt verwijderd, maar andere mineralen en stoffen in het hergebruikte water blijven. De uitdaging is om natrium tijdelijk selectief te binden aan een materiaal, maar op zo’n manier dat het er ook weer eenvoudig af te krijgen.

Uitdaging

Een belangrijke voedingsstof voor planten is kalium. Nu lijken natrium en kalium chemisch gezien heel veel op elkaar, het zijn beide monovalente kationen en ook in grootte verschillen ze niet zo veel. Dit is dan ook meteen de grootste uitdaging, hoe het natrium te verwijderen maar het kalium ongemoeid te laten? Het idee is om een membraan of adsorbent te maken dat wel natium maar niet kalium doorlaat of bindt. Nu zijn er materialen die een hogere affiniteit bezitten voor natrium dan voor kalium. We willen een membraan maken waarvan de (dunne) toplaag dergelijk materiaal bevat. Selectieve binding van natrium door deze materialen is echter niet voldoende. Een membraan dient natrium selectief te binden maar tevens ook weer los te laten immers alleen dan is er sprake van een natrium flux (in plaats van pure natriumbinding). Om de flux van dit natrium door het membraan te bespoedigen willen we gebruik maken van een electrisch veld. Dit veld moet het natrium bij wijze van spreken door het membraan trekken.

Oplossing

Het beoogde resultaat is om een volledig gesloten kringloop voor kaswater te ontwikkelen waarbij het natrium selectief wordt verwijderd. Algemeen kan worden gesteld dat hoe hoger de natrium over kalium selectiviteit van het te ontwikkelen systeem is, hoe hoger de inversteringkosten zullen zijn, maar hoe lager de kosten om kalium bij te voegen. De verwachting is dat er een optimale selectiviteit bestaat die resulteert in de laagste totale investerings- en opererationele kosten. Een economische analyse om dit optimum te vinden maakt onderdeel uit van dit project.