In India, een land met meer dan een miljard inwoners, wordt bijna alle kleding met de hand gewassen, vaak door vrouwen, gehurkt zittend te midden van een aantal grote emmers met water. Ze dompelen de kleding eerst onder in een emmer met in water opgelost wasmiddel. Na een tijdje wordt de kleding uit de emmer genomen en schoon geschrobd op een platte steen. Vervolgens wordt het textiel in een reeks van emmers uitgespoeld, waarbij het in een vaste volgorde door de emmers wordt geleid; na elke emmer is de kleding weer iets schoner. Dit dagelijkse ritueel is verantwoordelijk voor de helft van de waterconsumptie in een Indiaas huishouden. Hoewel zo’n vijf procent van de huishoudens een wasmachine bezit, wordt in deze tijden van toenemende waterschaarste ook door deze mensen nog met de hand gewassen.

Alle reden dus om te kijken of het spoelwater hergebruikt kan worden. Zo dachten ze er bij Unilever ook over en daarom zochten zij contact met Wetsus, het in Leeuwarden gevestigde centrum voor duurzame watertechnologie. Hier werken promovendi, begeleid vanuit verschillende universiteiten, aan allerlei watergerelateerde projecten die worden aangedragen door het bedrijfsleven. In september 2004 werd Natasja Schouten, net afgestudeerd in de scheikundige technologie, op het project aangesteld. “Ik was eigenlijk op zoek naar een baan in het bedrijfsleven”, vertelt Schouten. “Maar toen kwam André de Haan, die ik kende door mijn afstudeerproject in zijn groep in Twente, met dit project aanzetten. Ik had er meteen iets mee: het is toegepast onderzoek waarmee je ook nog eens kunt bijdragen aan de maatschappij.” Unilever heeft het project niet puur uit liefdadigheid opgezet. Naast de positieve publiciteit die het milieuvriendelijke project genereert, heeft het mogelijk nog een prettig bijeffect: als het gereinigde water gebruikt kan worden voor irrigatie, levert dat mogelijk een welvaartsstijging op, en daarmee een groeiende afzetmarkt voor allerlei producten van Unilever.

Natasja Schouten beeldt de hindoegod van de dans Nataraja uit.

Betaalbaar
De uitdaging voor Schouten was als volgt: verwijder de resten wasmiddel en het hierin opgeloste vuil uit het spoelwater, en wel op een manier die betaalbaar is voor een groot deel van de Indiase bevolking. Het mocht dus vooral niet te veel kosten, en moest het liefst ook zonder elektriciteit werken.

De groep van prof.dr.ir. André de Haan, die halverwege Schoutens promotie naar Eindhoven verhuisde, heeft zich gespecialiseerd in adsorptietechnologie. “Met een ‘d’ dus, en niet met een ‘b’”, legt Schouten uit. “Absorptie vindt plaats als water in een spons trekt. Die kun je gewoon weer uitknijpen. Bij adsorptie hechten de stoffen uit het spoelwater zich aan het oppervlak van het adsorptiemiddel, en die kun je er niet zomaar weer uitkrijgen.” Als adsorptiemiddel kun je zogeheten actieve kolen gebruiken: een korrelig poeder van koolstof. Een bekend voorbeeld van actieve kool is Norit, een effectief middel tegen buikloop. “Een andere optie die ik heb onderzocht was LDH, een soort klei. Maar het bleek dat deze stof te snel uiteenviel in het spoelwater, waardoor het niet langer actief was en bovendien voor verstopping zorgde. Zolang we daar geen oplossing voor vinden, lijkt actieve kool het beste adsorptiemiddel voor deze toepassing.”

Het belangrijkste bestanddeel van wasmiddelen is de zogeheten oppervlakteactieve stof, de ‘zeep’ in de volksmond. Die bestaat uit moleculen met een hydrofiele (waterminnende) ‘kop’ en een hydrofobe ‘staart’, die juist water mijdt. Deze zeepmoleculen vormen een laagje om de slecht in water oplosbare vuildeeltjes heen -met de waterminnende koppen aan de buitenkant-, waardoor het geheel wel goed in het water oplost, en het vuil zo uitgespoeld kan worden. Het geheel van zeep en vuil wilde Schouten uit het water kunnen verwijderen.

De adsorberende werking van de kool en van de LDH berust op twee heel verschillende principes. LDH is positief geladen en trekt daardoor de negatief geladen koppen van de zeepmoleculen aan. “Dat is een heel sterke interactie, en daarom leek LDH ook zo veelbelovend: het adsorbeert ontzettend goed.” Maar zoals gezegd bleek LDH door het contact met het spoelwater te snel uit elkaar te vallen. De actieve kool daarentegen maakt gebruik van het hydrofobe karakter van de staarten van de zeepmoleculen en hield zich een stuk beter. “Het is ook heel goedkoop. Voor minder dan vijftien dollar per jaar aan actieve kool kan een gezin al zijn spoelwater reinigen.”

Drinkwater
Schouten ontwikkelde twee waterreinigingsapparaten, die beide gebaseerd zijn op een zogeheten ‘kolom’; een verticale cilinder gevuld met actieve kool waar het spoelwater doorheen wordt geleid. In de simpelste versie vormt de kolom de verbinding tussen twee emmers: het smerige spoelwater wordt in de bovenste emmer gegoten en stroomt door een gat in de bodem via de kolom naar de onderste emmer. Bij het andere prototype (de ‘sifon’) wordt de kolom in de emmer met vuil water geplaatst, wordt het water door de kolom naar boven gezogen en komt het via een lange buis in een lager geplaatste emmer terecht. Dit type is compacter en er kunnen grotere stroomsnelheden mee worden bereikt, afhankelijk van het hoogteverschil tussen de twee emmers.

In principe adsorbeert de actieve kool alleen zeepresten die zich niet aan vuildeeltjes hebben gehecht, aangezien die hun hydrofobe staarten nog vrij hebben. Het in zeep opgeloste vuil blijft grotendeels bovenin de emmer met spoelwater drijven, en de rest van het vuil blijft in een filter hangen. Het gereinigde water is zo helder dat je het zomaar voor drinkwater zou kunnen aanzien. “Dat is zelfs een probleem”, zegt Schouten. “Er zit namelijk nog vrij veel zout in het water opgelost, dus het is absoluut geen drinkwater.” Het kan echter prima worden hergebruikt als spoelwater, of voor irrigatiedoeleinden.

Schouten keerde met de prototypes terug naar India voor een consumententest in een dorpje niet ver van New Delhi. “De reacties waren heel enthousiast, vooral over het sifonmodel. Maar die vrouwen zijn ook opvallend mondig en kritisch: ze hebben graag dat het apparaat nog sneller reinigt.” Nu er een succesvol prototype is, heeft Unilever besloten het project voort te zetten, met als uiteindelijk doel een voor massaproductie geschikt model. “Dat is wel een heel fijn gevoel: als je aan zo’n project begint, wil je toch een beetje de wereld redden. En dan blijkt het natuurlijk allemaal veel trager te gaan dan je hoopte. Maar mijn onderzoek is dus zeker niet voor niets geweest.”/.