Volgende generatie oplosmiddelen is duurzaam en een mengsel van twee poeders

Veel vervuilende oplosmiddelen die door de chemische industrie gebruikt worden, kunnen vervangen worden door een wonderbaarlijk nieuw mengsel van twee poeders: ‘diep-eutectische oplosmiddelen’ (DES). Deze volgende generatie oplosmiddelen zijn duurzaam, veel minder brandbaar, niet vluchtig, en kan vervuilingen uit water halen waar huidige oplosmiddelen niet toe in staat zijn. Dinsdag 18 september promoveert Dannie van Osch aan de Technische Universiteit Eindhoven op dit onderwerp.

In de chemische industrie wordt een enorme hoeveelheid oplosmiddelen gebruikt om bijvoorbeeld metaalzouten uit papier te halen of om zwavel uit aardolie te extraheren. Wereldwijd wordt er jaarlijks ongeveer 28 miljoen ton gebruikt. De huidige generatie oplosmiddelen hebben verschillende nadelen. Alcohol bijvoorbeeld is vluchtig en brandbaar. Aceton, benzeen, hexaan en tolueen zijn sterk toxisch, milieubelastend en ongezond. Er is dus veel winst te behalen bij de ontwikkeling van een nieuwe generatie oplosmiddelen.

Diep eutectisch oplosmiddel

Als twee poeders gemengd worden, vormen ze soms een vloeistof met eigenschappen die huidige oplosmiddelen ontberen. Zo'n vloeistof heet dan een DES (van ‘deep eutectic solvent’). De poeders kunnen worden gewonnen uit planten. Het oplosmiddel dat Van Osch ontwikkelde is milieuvriendelijk, waterafstotend, niet-brandgevaarlijk, en is niet schadelijk voor de gezondheid. Een DES kan stoffen oplossen waar hedendaagse oplosmiddelen grote moeite mee hebben.

Het belang van een waterafstotend oplosmiddel

Wateroplosbare DES waren al langer bekend: er is wetenschappelijke literatuur uit 1918 die beschrijft dat een mengsel van twee poeders soms een vloeistof vormen. Het duurde nog tot 2015 dat TU/e-onderzoekers Dannie van Osch en collega’s dat een waterafstotende DES ontwikkelden. Het belang van een waterafstotend oplosmiddel is groot, omdat het in staat stelt verontreinigingen uit water te halen. Dit soort extracties worden veel gedaan, maar zijn moeilijk en milieubelastend. Van Osch heeft aangetoond dat je met een waterafstotende DES (zware) metaalionen, vetzuren, en vitamine B2 uit water kunt verwijderen.

Verschillende toepassingen

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het bepalen van de fasediagrammen van DES van verschillende ingrediënten: bij welke verhoudingen is het mengsel van poeders een vloeistof en wat zijn de kwaliteiten met betrekking tot de oplosbaarheid. Verder is de oplosbaarheid van CO2 in deze duurzame oplosmiddelen onderzocht. Een potentiële toepassing hiervoor is het afvangen van CO2. Ook moeten de productiekosten van DES omlaag, voordat de chemische industrie DES volledig zal kunnen omarmen.

Het proefschrift van Dannie van Osch is getiteld “Design and Applications of Hydrophobic Deep Eutectic Solvents” en wordt 18 september openbaar verdedigd aan de Technische Universiteit Eindhoven.