Om kwik uit afvalwater te halen moet je het een legering laten vormen met een platina-elektrode. Wees gerust want je krijgt het er ook weer af, stellen Zweedse onderzoekers in Nature Communications.

Op andere manieren krijg je dat kwik er lastig uit. Het is gewoonlijk aanwezig in de vorm van Hg²⁺, Hg₂²⁺ of CH₃Hg⁺ (methylkwik), allemaal ionen die goed oplossen in water. Je kunt ze neerslaan met sulfaat, maar veel water betekent véél sulfaat en bovendien slaan de meeste andere metaalionen dan ook neer.

Het alternatief is om die ionen te laten reduceren tot metallisch kwik door een minder edel metaal zoals koper of tin, waar dat kwik vervolgens een mengsel (‘amalgaam’) mee vormt. Grootste nadeel hiervan is dat de reactie koper- of tinionen oplevert die op hun beurt in het water belanden.

Cristian Tunsu en Björn Wickman, van de Chalmers-universiteit in Göteborg, stellen nu voor platina te gebruiken. Dat is veel edeler dan kwik en reduceert kwikionen dus niet vanzelf. Maar het kan er wél een amalgaam mee vormen, waarbij elk platina-atoom maar liefst vier kwikatomen bindt. Wanneer je twee platina-elektrodes in een oplossing van kwikionen hangt en er een potentiaalverschil tussen aanlegt, is dat precies wat je op de negatieve elektrode ziet ontstaan.

De elektrodes van Tunsu en Wickman bestaan uit een 10 nm dik platinalaagje op een glasplaat, met 3 nm titaium er tussen als een soort plaklaag. Tegen de tijd dat dat platinalaagje is verzadigd met kwik, is de amalgaamlaag 750 nm dik.

Die laag kun je er weer af halen door de elektrode in een andere elektrochemische cel te hangen (uiteraard met een veel kleiner watervolume!) en hem op de positieve pool aan te sluiten. Het amalgaam staat dan het kwik af, en na afloop zit er weer een platinalaagje op de elektrode dat netjes genoeg is voor een volgende cyclus.

Voordelen zijn dat de methode ongevoelig is voor de pH van het afvalwater, en dat de meeste andere ionen niet meereageren. Alleen koper, lood en mangaan worden meegenomen in het amalgaam, maar dat is geen ramp; met name van de eerste twee wil je bij waterzuivering toch al af.

Bij grootschalige toepassing denken de onderzoekers het proces nog veel efficiënter te kunnen maken door geen vlakke platinaplaat te gebruiken maar iets met een groter oppervlak, zoals gecoate nanodeeltjes of een poreus materiaal met platinadeeltjes.

bron: Nature Communications, Chalmers University of Technology