Hoe transformeer je afval tot een waardevol nieuw product? Die vraag houdt wetenschapper en chemicus Edison Ang van de Nanyang Technological University in Singapore al zijn hele carrière bezig. Onlangs deed hij een bijzondere ontdekking met fruitschillen in de hoofdrol. Afval van onder meer bananen, kokosnoten en appels wist hij te verwerken tot een ultradun materiaal dat licht kan omzetten in warmte. Deze nieuwe materiaalsoort kan volgens Ang op allerlei manieren worden gebruikt en een duurzame(re) vervanging zijn van materialen in machines die water zuiveren. “Dit is slechts het begin.”
Hoe gaat het in zijn werk?
Edison Ang: “We zijn erin geslaagd om een koolstofachtig materiaal te maken van fruitschillen. Om dat voor elkaar te krijgen hebben we de fruitschillen verhit in een speciale oven, waar geen zuurstof bij kan komen. Dit staat bekend als carbonisatie. Van de verkoolde materialen hebben we vervolgens MXenes gemaakt: dit is een flinterdun materiaal, met een honingraatachtige structuur. Het is in staat om licht om te zetten in warmte en wordt veel gebruikt in elektrische apparaten.”
Hoe kunnen de verwerkte fruitschillen vervolgens worden gebruikt?
“We hebben in eerste instantie gekeken naar hoe we de tot MXenes verwerkte fruitschillen kunnen verwerken in een apparaat dat water zuivert met zonne-energie. Deze zogeheten solar stills bestaan al en worden gemaakt van transparant materiaal dat zonlicht doorlaat, acryl, én een zonnecollector. Deze apparaten zorgen er, met dank aan de zon, voor dat het vervuilde water verdampt en het schone water vervolgens wordt opgevangen in een waterzak. Ze zijn draagbaar, want ze worden ingezet in afgelegen gebieden of rampgebieden waar er een tekort aan water en elektriciteit is. Ons doel was om voor die zonnecollector onze MXenes van fruitschillen te gebruiken, in plaats van koolstof. We boekten al snel resultaat.”
Wat zijn de voordelen van dit nieuwe materiaal?
“De waterzuiveringsinstallaties waarin fruitschillen zijn verwerkt, zijn in staat om véél meer schoon water te produceren. Dat komt omdat deze apparaten niet afhankelijk zijn van de zon, maar van het licht. Daardoor kan er 50 procent meer water worden gemaakt, dan door de oorspronkelijke solar stills. Doordat we kosteloos restafval gebruiken, denken we dat de apparaten ook goedkoper kunnen worden. Maar het belangrijkste is dat we geen gebruik hoeven maken van natuurlijk voorkomende koolstofbronnen, die uiteindelijk opraken.”
Hoe kwam je erbij om te onderzoeken of fruitschillen hiervoor gebruikt konden worden?
“Jaarlijks wordt in Singapore alleen al 20.000 ton aan fruitafval geproduceerd. De meerderheid wordt gegenereerd voor het maken van vruchtsappen, waarbij slechts 50 procent van het fruit wordt gebruikt. De rest wordt weggegooid. Wanneer anderen iets als een verspilling zien, moeten wij het zien als een bron van rijkdom. Deel zijn van de oplossing, geen onderdeel van de vervuiling. Met mijn team ben ik gaan onderzoeken of er een methode is om de fruitverspilling om te zetten in materialen met waarde, in dit geval MXenes.”
Waar kunnen de MXenes van fruit nog meer voor worden gebruikt?
“Dit is nog maar het begin! Het belangrijkste ingrediënt bij de productie van lithium-ion batterijen is grafiet. Net als grafiet is MXene geleidend van aard en heeft het een kenmerkende 2D-structuur die voor opslag kan zorgen. Hopelijk kunnen we dit in de toekomst toepassen in smartphones en elektrische auto’s. Maar het bouwen van solar stills met duurzame materialen heeft voorlopig de focus. De grote uitdaging zit hem in het vinden van andere geschikte hernieuwbare materialen. We hopen snel nieuwe afvalstoffen te vinden die we óók in kunnen zetten, om nog meer zonne-energie op een milieuvriendelijkere en efficiëntere manier op te wekken.”
