IJzer(III)oxidedeeltjes worden sneller omgezet in ijzer(II)oxide wanneer ze opgesloten raken in waterijs. Voor het fytoplankton in de Arctische en Antarctische wateren zou dit wel eens een belangrijke bron van ijzer kunnen zijn, denkt de Koreaanse chemicus Wonyong Choi.

Choi kwam op het idee tijdens een verblijf in het Koreaanse poolonderzoeksinstituut op Spitsbergen. Daar zag hij hoe de zon gedurende de zomermaanden continu ijs- en sneeuwmassa’s bescheen, en hij vroeg zich af tot wat voor chemie dat leidde.

Terug in Korea probeerde hij het uit door ijzer(III)oxide te dispergeren in ijs en in vloeibaar water, met een vleugje mierenzuur er bij. Op beide monsters zette hij gedurende 48 uur een UV-lamp.

Wat je dan verwacht is dat Fe³⁺ deels wordt omgezet in Fe²⁺ door toedoen van elektronen die door de invallende fotonen worden aangeslagen. Het mierenzuur (of een willekeurig ander organisch zuur) dient daarbij als elektronendonor, al hoeft dat niet per se omdat het ijzeroxide zelf ook elektronen kan leveren.

Dat gebeurde inderdaad. Maar in ijs ontstond 10 keer zo veel Fe²⁺ als in water. Achteraf is het ook een keer geprobeerd op Spitsbergen, in de buitenlucht met natuurlijk zonlicht, en daar bedroeg het verschil een factor 5.

In het tijdschrift Environmental Science and Technology opperen Choi en collega’s dat dit komt doordat ijzeroxidedeeltjes en andere verontreinigingen tijdens het bevriezen vanzelf uit de ijskristallen worden gedrongen. Ze hopen zich dan op in de amorfe tussenruimtes (‘grain boundary regions’) tussen die kristallen. De concentraties lopen ter plekke sterk op, en daardoor zou de elektronenoverdracht gemakkelijker verlopen.

Het interessante is dat algen uit het fytoplankton ijzer nodig hebben, en dat ze dat alleen kunnen opnemen in de vorm van Fe²⁺. Het meeste ijzer bereikt de oceanen in de vorm van mineraal stof dat door de wind van het land wordt geblazen, en dat voornamelijk Fe³⁺ bevat. De ijzerreductie in het ijs zou dus die algen ten goede komen, en daarmee ook het CO₂ -verbruik van die algen.

Met andere woorden: dit is in principe een feedback-loop. CO₂ warmt de aarde op, daardoor verdwijnt een deel van het ijs, de algen krijgen minder Fe²⁺ en er blijft nóg meer CO₂ in de atmosfeer achter.

Choi benadrukt overigens dat hij nog geen idee heeft over de relevantie van dit proces voor het klimaat.

bron: C&EN