Strijd tegen kwikvervuiling met behulp van namaak sponzen.

Kwik komt in de natuur in kleine hoeveelheden voor. Normaal is kwik niet schadelijk, maar doordat mensen steeds meer kwik uitstoten worden de hoeveelheden schadelijk. Onderzoekers aan de Zhejiang Universiteit (China) hebben een namaak spons ontwikkeld die kwik kan opnemen uit de oceanen.

Waar komt kwik vandaan?

Al voordat de mens kwik in de atmosfeer uitstootte was er kwik in de atmosfeer en de oceanen. Dit wordt veroorzaakt door natuurlijke processen zoals aardbevingen en vulkaanuitbarstingen. Hierbij komt kwik uit de binnenzijde van de aarde vrij en komt het in de atmosfeer terecht. Zolang de hoeveelheid kwik laag blijft is er niet veel aan de hand. Echter is door processen zoals verbranding van fossiele brandstoffen en goudwinning de hoeveelheid kwik toegenomen. Door regen en sneeuw kan de kwik vanuit de atmosfeer in het water terecht komen, waardoor de kwik concentratie in de oceanen toeneemt. Sinds het begin van de industriële revolutie heeft dit geleid tot een verdrievoudiging van kwik in de oceanen.

Kwik, een gevaar voor mens en dier.

Wanneer kwik in de oceanen terecht komt kan het via een scheikundige reactie veranderen in methylkwik. Methylkwik is een zeer gevaarlijke stof. Het dringt binnen in plankton en bacteriën. Vervolgens hoopt het via de voedselketen op in vissen. Hierdoor kan de hoeveelheid kwik in vissen kan oplopen tot wel 13000x de hoeveelheid in het water! Bij eten van vis komt het kwik in het lichaam terecht. Dit gebeurde in 1956 in Minamata Bay (Japan), waar hoge concentraties methylkwik waren waargenomen en de bevolking vooral lokaal gevangen vis at. Vooral bij jongere leidde dit tot serieuze kwalen zoals spierverzwakking, nierfalen en geheugenverlies.

Wijsheid komt met de jaren.

Voor het verwijderen van kwik komt een oeroude groep dieren de mens te hulp. Sponzen zijn een van de oudste groep dieren op aarde, de eerste sponzen leefden al zo een 640 miljoen jaar geleden! De sponzen hebben dus al heel wat meegemaakt, daardoor zijn ze immuun tegen bijna alle gevaren. Overal waar water is leven sponzen op de bodem, in rivieren, in zeeën en in de oceanen. Ook kunnen sponzen gemakkelijk 1000 jaar oud worden. Volgens Anna de Kluijver, ecoloog en biochemicus aan de Universiteit Utrecht, zijn sponzen als het ware ‘super-survivors’. Maar eigenlijk zijn het niet de sponzen, maar de bacteriën die op het skelet van de spons leven die voor bescherming zorgen, vervolgd ze. Het grootste nadeel van bij het zuiveren van water is dat levende sponzen alleen op de bodem leven, en dus alleen daar het water zuiveren.

Sponzen uit het laboratorium.

Onderzoekers aan de Chinese Zhejiang Universiteit hebben geprobeerd de sponzen na te maken om kwik uit het water te zuiveren. De synthetische sponzen lijken qua vorm niet op de biologische sponzen. De overeenkomst zit in het skelet. Zowel de biologische spons als de namaak spons hebben een silica skelet. Bij de biologische spons leven de bacteriën op dit skelet en bij de synthetische spons zijn er ijzersulfide nanodeeltjes op het skelet geplaatst.

Nanodeeltjes zijn een soort zandkorrels die kleiner zijn dan 100 nanometer, ongeveer 800x dunner dan een mensenhaar! De zandkorrels zijn enorm poreus, dat wil zeggen dat er veel open ruimte is aan de binnenkant. Verder zit binnenin de zandkorrels een laagje aluminiumoxide, wat helpt bij de afbraak van methylkwik. De methylkwik wordt naar binnen gezogen in de korrels. Hier blijft het plakken aan sulfide waardoor het niet meer schadelijk is. Ook kan het op deze manier niet meer worden opgenomen door plankton en bacteriën. De synthetische sponzen kunnen ongeveer 30 dagen lang kwik opnemen voordat ze vol zitten, dan moeten ze worden gewassen waarna ze weer opnieuw gebruikt kunnen worden.

De synthetische sponzen kunnen grote hoeveelheden kwik opnemen, en als ze aan het oppervlak van de oceanen geplaatst worden kunnen ze ook daar het water zuiveren, in tegenstelling tot de biologische sponzen. Uiteraard zal het beter zijn als we alternatieven vinden om de kwikuitstoot te verlagen, maar voordat het zover is kunnen we sponzen gebruiken om de huidige concentraties kwik in de oceanen te verlagen.

Referenties.

Minamata Disease » Sustainability » Boston University. (z.d.). Boston University Sustainability. Geraadpleegd 14 oktober 2020, van https://www.bu.edu/sustainability/minamata-disease/

Sun, Y., Lou, Z., Yu, J., Zhou, X., Lv, D., Zhou, J., Baig, S. A., & Xu, X. (2017). Immobilization of mercury (II) from aqueous solution using Al 2 O 3 -supported nanoscale FeS. Chemical Engineering Journal, 323, 483–491. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.095

Staff, I. (2014, 8 augustus). Ocean Mercury Levels Have Tripled Since the Industrial Revolution. Inhabitat – Green Design, Innovation, Architecture, Green Building. https://inhabitat.com/ocean-mercury-levels-have-tripled-since-the-industrial-revolution/#:%7E:text=According%20to%20a%20letter%20published,than%20in%20the%20deep%20ocean.