Chalmersforskare tror på elektrokemi för att kunna rena stora mängder vatten från låga, men ändå mycket skadliga koncentrationer av kvicksilver. Tungmetallen försvinner när den bildar en legering med en med en annan metall.
– Vår metod gör det möjligt att ta bort mer än 99 procent av kvicksilvret i en vattenlösning, säger forskningsledaren Björn Wickman, vid institutionen för fysik.
Vatten som förorenats av kvicksilver och andra giftiga tungmetaller orsakar stora miljö- och hälsoproblem i världen.
– Idag finns det inte någon etablerad teknik som klarar av att rena stora mängder vatten från låga, men ändå mycket skadliga, koncentrationer av kvicksilver. Även industrin behöver bättre metoder för att ytterligare kunna minska mängden kvicksilver som släpps ut i naturen. Men det går att rena vatten så att det med god marginal klarar etablerade gränsvärden för säkert dricksvatten, säger Björn Wickman.
Bildar en legering med annan metall
Under de senaste två åren har han och Cristian Tunsu studerat en elektrokemisk process som gör att vatten kan renas från kvicksilver. Metoden bygger på att tungmetalljonerna försvinner från vattnet genom att dessa istället bildar en legering med en annan metall. Den nya tekniken har testats noga och resultaten från omfattande laboratorietester har nu publicerats.
– Resultaten har verkligen överträffat förväntningarna som vi hade när vi började testa tekniken, säger Björn Wickman.
Den nya uppfinningen kan beskrivas som en metallplatta – en elektrod – som binder specifika tungmetaller till sig. Elektroden består av ädelmetallen platina och med elektrokemins hjälp tar den upp det giftiga kvicksilvret så att en blandning av metallerna bildas. På så sätt renas alltså vattnet. Legeringen av de två metallerna är dessutom väldigt stark. Därför kan inte den giftiga tungmetallen lösa sig i vattnet på nytt.
– Legeringar av det här slaget har gjorts förut, men i helt andra syften. Det är första gången som tekniken med elektrokemisk legering används för att rena tungmetaller från vatten, säger Cristian Tunsu, forskare på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
En atom binder fyra kvicksilveratomer
En fördel med den nya reningstekniken är att elektroden har mycket stor kapacitet. Varje platina-atom kan nämligen binda fyra kvicksilveratomer till sig. Dessutom fäster det giftiga ämnet inte bara på ytan, utan tränger även in i materialet och bildar tjocka lager. Det gör att elektroden kan användas under en längre tid. När metallen inte kan ta upp mer av det giftiga ämnet kan den på ett kontrollerat sätt tömmas. Det innebär att man både kan återanvända elektroden och att det giftiga ämnet kan tas om hand på ett säkert sätt. Dessutom är processen mycket energisnål.
– En annan sak som sticker ut med vår teknik är att den är väldigt selektiv. Trots att det finns många olika typer av ämnen i en vattenlösning är det bara kvicksilvret som fångas upp. Därför slösar vi inte kapacitet på att ta bort ofarliga ämnen ur vattnet, säger Björn Wickman.
Den nya vattenreningsmetoden är patentsökt.
– Just nu arbetar vi för att få fram en prototyp som ska testas utanför laboratoriet under verkliga förhållanden, säger Björn Wickman.
Så kan den nya metoden användas
Tekniken kan användas för att minska mängden avfall och öka reningsgraden av avfalls- och processvatten i kemisk industri, gruvindustri och metallproduktion. Den kan bidra till miljösanering av platser med förorenad mark och rena vattendrag och sjöar. Den kan även användas för rening av dricksvatten i hårt drabbade områden, eftersom den tack vare sin låga energiförbrukning kan drivas helt av solceller och därför kan utvecklas till en mobil och återanvändningsbar vattenreningsenhet.
Artikeln:
Effective removal of mercury from aqueous streams via electrochemical alloy formation on platinum, Nature Communications.
Kontakt:
Björn Wickman, forskare på institutionen för fysik, Chalmers, bjorn.wickman@chalmers.se
Cristian Tunsu, forskare på institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers, tunsu@chalmers.se
