ENGINEERINGNET.BE - Fysisch chemicus Martin Haase en zijn onderzoeksgroep werken aan technieken om zogenaamde bijels te maken: emulsies van twee vloeistoffen die niet mengen, zoals olie en water, gescheiden door een ultradunne laag nanodeeltjes die het oppervlak tussen de vloeistoffen stabiliseert.
"In zulke gelachtige materialen zijn twee vloeistoffen die elkaar afstoten met elkaar verweven", aldus Haase. "Op het grensvlak van de twee kunnen moleculen door de nanolaag heen van de ene vloeistof naar de andere bewegen."
Met de hulp van promovendi Mohd Khan en Alessio Sprockel heeft Haase nu de techniek om bijels te maken verbeterd. Haase: "We kunnen nu kleinere en meer uniforme kanaalstructuren maken, vloeistoffen door de kanalen laten stromen én tijdens die stroming continu stoffen scheiden."
De gels werken het best wanneer het grensvlak tussen de twee vloeistoffen een groot oppervlak heeft. Haase: "Denk aan onze longen: die ademen lucht in, en de zuurstof in de lucht komt in het bloed terecht. Het wordt getransporteerd van de luchtkanalen naar bloedhaarvaten. In een bijel kunnen moleculen op een vergelijkbare manier worden uitgewisseld van de ene vloeistof naar de andere."
Om een bijel te maken, gebruiken de wetenschappers alcohol en nanodeeltjes: kleine glazen bolletjes met een diameter van 20 nanometer. Haase: "Olie en water mengen niet. Maar als je er alcohol bij doet, mengen ze wel goed."
"Als je vervolgens de alcohol uit dit mengsel haalt, vormen de twee vloeistoffen een vlechtwerk van vloeistofkanalen. Tijdens dit proces worden de nanodeeltjes opgepikt door het grensvlak tussen olie en water. Daar stabiliseren ze de vervlochten olie- en waterkanalen en vormen zo de bijel."
Een bijel vormt zich doordat, bij het verwijderen van alcohol, olie en water zich geleidelijk van elkaar scheiden en nanodeeltjes zich assembleren op het grensvlak van de verstrengelde olie- en waterkanalen.
Een essentiële stap die moet worden genomen voordat een bijel kan worden gebruikt voor industriële scheidingen, is het opvangen van de afgescheiden chemicaliën. Haase: "Vloeistoffen kunnen door de bijel worden gepompt via een proces dat elektro-osmose heet, een veel zachtere manier van vloeistoftransport."
Volgens Haase heeft de uitvinding potentie om energie te besparen in industriële processen waarbij chemicaliën worden gescheiden. "15% van ons wereldwijde energieverbruik gaat naar het scheiden van chemicaliën. We moeten dus op zoek naar alternatieven die minder energie verbruiken en ook minder koolstofdioxide uitstoten. In een bijel is de scheiding van chemicaliën mogelijk zonder te koken en wordt dus veel energie bespaard."
"Bijels bieden ook mogelijkheden om efficiëntere zonnecellen te ontwikkelen en scheidingsmembranen die van zeewater drinkwater kunnen maken. Er zijn veel mogelijkheden om deze nieuwe nanogels te gebruiken als materialen voor duurzame technologieën."
