Sponsen slorpen butanol op
Butanol zuiver krijgen kost dus heel wat energie. Wetenschappers ontwikkelden echter nieuwe materialen die werken als een spons. Ze zijn in staat om butanol op te slorpen uit het soepje van afval en bacteriën. De resultaten zijn veelbelovend, maar het proces om butanol weer te verwijderen uit de spons kan nog verbeterd worden.
Thuis hebben we een zwarte kat. En om een of andere reden houdt die ongelooflijk van kartonnen dozen. Toen we verhuisden en uitpakten kroop hij in elke open doos. Blijkbaar is hij niet de enige. Het internet staat vol van foto's van katten die spontaan in de meest vreemde containers kruipen. Waarom ze dat doen? Waarschijnlijk houden ze van de warmte. Hoe knusser hun nest, hoe liever.
Wat heeft dat nu met de zuivering van butanol te maken? Wel wetenschappers ontwikkelden materialen die intern extreem fijne poriën bevatten. Die poriën zijn ongeveer een miljoen keer kleiner dan de diameter van een menselijk haar. Net zoals katten graag in kartonnen dozen kruipen, kruipen bepaalde chemische stoffen graag in die poriën. Door te spelen met de chemische samenstelling van die materialen, worden bepaalde stoffen net afgestoten of blijven ze beter plakken. Net zoals katten ook zelf een keuze maken voor hun nest
Tijdens mijn doctoraat onderzocht ik of we dat soort materialen ook konden gebruiken om butanol op te slorpen uit die soep van afval en bacteriën. Niet evident. Wat de spons die we gebruiken moet aan een aantal strenge voorwaarden voldoen. Ten eerste moet ze grote hoeveelheden butanol opslorpen. Ten tweede mag ze de suikers, vetten en ander chemische stoffen niet opnemen. Het grootste probleem is water, dat vaak het best blijft plakken in dit soort materialen.
We screenden een groot aantal kandidaten en konden er twee identificeren die goed werkten. De materialen zijn in staat om butanol op te slorpen. Meer nog. We konden het butanol ook verwijderen, door die sponsen op te warmen. Het butanol verdampt dan uit de poriën en kan gebruikt worden. De spons zelf konden we ook hergebruiken. Er zit dus veel potentieel in deze techniek.
Maar, er is ook nog wel wat werk aan de winkel. We kunnen het butanol effectief opvangen en de spons succesvol hergebruiken. Maar het opwarmen zelf kan nog geoptimaliseerd worden. Het is nog niet duidelijk bij welke temperatuur het butanol optimaal verdampt, zonder te veel energie te gebruiken. Misschien is het ook niet nodig om al het butanol uit de poriën te verwijderen, waardoor minder hoge temperaturen nodig zouden zijn. Dat vraagt nog wat verder onderzoek.
Geïnteresseerd in de technische kant? Het volledige verhaal is te vinden in de volgende twee publicaties:
Claessens, B. et al. Identifying selective adsorbents for the recovery of renewable isobutanol. ACS Sustain. Chem. Eng. acssuschemeng.0c02316 (2020). https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c02316
Claessens, B. et al. Capturing renewable isobutanol from model vapor mixtures using an all-silica beta zeolite. Chem. Eng. J. 412, 128658 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128658