Van ionenwisselende membranen en een lichtgevoelige kleurstof kun je een pomp maken die met zonne-energie water splitst zonder dat er elektriciteit aan te pas komt. Het zou de basis kunnen vormen van een simpele en goedkope manier om dat water te ontzilten, denken Shane Ardo en collega’s van de universiteit van Californië (Irvine).

In het tijdschrift Joule vergelijken ze het met een gelijkrichter uit de elektronica, waar elektronen maar in één richting doorheen kunnen. Zo’n diode bestaat uit twee op elkaar gestapelde halfgeleiders waarvan er één elektronen over heeft en de andere ‘gaten’, dus elektronen te weinig. Dat water als combinatie van H⁺ en OH^- fysisch gezien wel iets van een halfgeleider weg heeft, is 60 jaar geleden al bedacht - maar tot nu toe lukte het niet om daar iets nuttigs mee te doen.

Ardo’s idee is nu om een ‘fotozuur’ in te zetten, een molecuul dat protonen afsplitst onder invloed van licht. Om precies te zijn gebruikt hij de kleurstof 8-hydroxypyreen-1,3,6-tris(2-aminoethylsulfonamide), het centrale molecuul in de afbeelding. Via covalente bindingen hecht hij die op het oppervlak van een membraan dat alleen protonen doorlaat, hier Nafion. En over die laag plakt hij weer een membraan dat alleen anionen zoals OH^- doorlaat, bijvoorbeeld Neosepta.

Het resultaat noemt hij een photoacid-sensitized bipolar membrane, afgekort PSBM. Drenk je zo’n PSBM in water en zet je er licht op, dan loost de kleurstof protonen. Als je die aan de andere kant van het Nafion op de een of andere manier wegzuigt,dan verstoor je het evenwicht binnen het PSBM. Het tekort wordt dan aangevuld door uiteenvallende watermoleculen, waarbij een overschot aan hydroxide-ionen ontstaat dat je aan de andere kant van het Neosepta-membraan kunt aftappen.

Ardo moet wel toegeven dat hij het nog niet in de praktijk heeft uitgeprobeerd, en dat zijn huidige PSBM te weinig ‘ionische energie’ levert om zeewater te ontzilten - zelfs op papier lukt het hooguit met water dat een beetje brak is.

bron: Cell Press