Vatten som förorenats av kvicksilver och andra giftiga tungmetaller orsakar stora miljö- och hälsoproblem i världen. Nu presenterar chalmersforskare ett helt nytt sätt att effektivt rena giftigt vatten med hjälp av elektrokemi. Resultaten publicerades nyligen i den ansedda tidskriften Nature Communications.

Så renas vatten med hjälp av elektrokemi (Illustration: Björn Wickman och Adam Arvidsson/Chalmers)

– Vår metod gör det möjligt att ta bort mer än 99 procent av kvicksilvret i en vattenlösning, säger forskningsledaren Björn Wickman på institutionen för fysik på Chalmers. Det går att rena vatten så att det med god marginal klarar etablerade gränsvärden för säkert dricksvatten.

Det är ett angeläget problem som han och forskarkollegan Cristian Tunsu har tagit sig an. Enligt Världshälsoorganisationen, WHO, tillhör kvicksilver de allra skadligaste ämnena för människors hälsa. Bland annat påverkar det vårt nervsystem och hjärnans utveckling. Ämnet är speciellt farligt för barn och kan överföras från mor till barn under graviditeten. Ett stort problem är att kvicksilver sprids mycket lätt i naturen och dessutom ansamlas i näringskedjan. Till exempel innehåller insjöfisk ofta för höga halter av kvicksilver.

– 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, säger Björn Wickman.

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.

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 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, säger Cristian Tunsu, forskare på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers. Det är första gången som tekniken med elektrokemisk legering används för att rena tungmetaller från vatten.

En fördel med den nya reningstekniken är att elektroden har mycket stor kapacitet. Varje platinaatom 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, säger Björn Wickman. 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.

Den nya vattenreningsmetoden är patentsökt och för att kunna kommersialisera tekniken har uppstartsbolaget Atium bildats. Den nya uppfinningen har redan belönats med ett antal priser och utmärkelser. Bland annat har grundarna fått ta emot regionens Skapa-pris, Tänk om-stipendiet, WaterCampus Business Challenge och priser i Venture Cup. Forskarna och kollegorna i bolaget har även fått god respons från industrin.

– Vi har redan fått positiva reaktioner från ett flertal intressenter som gärna vill testa metoden. Just nu arbetar vi för att få fram en prototyp som ska testas utanför laboratoriet under verkliga förhållanden.
Läs den vetenskapliga artikeln ”Effective removal of mercury from aqueous streams via electrochemical alloy formation on platinum” i Nature Communications.

Filed under: SvenskTeknik