Zonder toevoegingen en zonder pekellozing: zon-thermische ontzouting met gelijktijdige volledige minerale winning uit zeewater

Van zonlicht en zeewater naar drinkwater

Veel kustgemeenschappen staan voor een paradox: ze liggen omringd door zeewater maar missen veilig drinkwater. Deze studie beschrijft een nieuwe manier om oceaanwater met alleen zonlicht in zoet water te veranderen, terwijl er ook nuttige mineralen uit de zee worden gewonnen. De benadering voorkomt de vuile pekel die veel huidige ontzoutingsinstallaties produceren en streeft naar een schoner en efficiënter pad naar veilige watervoorziening en waardevolle grondstoffen.

Waarom huidige ontzouting tekortschiet

Conventionele ontzoutingsinstallaties, zoals systemen op basis van omgekeerde osmose, verbruiken veel energie en lozen grote hoeveelheden geconcentreerde pekel met chemicaliën terug in het milieu. Deze pekel kan schade toebrengen aan het zeeleven, kuste cosystemen en zelfs grondwater. Tegelijk bevat zeewater enorme hoeveelheden opgeloste mineralen, waaronder sommige die op land schaars en waardevol zijn. Ideaal zou één systeem zowel zoet water leveren, opgeloste zouten in vaste vorm zetten, en dat doen zonder vloeibaar afval te lozen.

Een zon-aangedreven metalen paneel dat van de zee drinkt

Om deze uitdaging aan te pakken bouwden de onderzoekers een speciaal metalen paneel dat zowel zeewater opneemt als zonlicht opvangt. Ze gebruiken een snelle laserbewerkingsmethode om het oppervlak van dun aluminium te vormen tot bossen van kleine groeven bedekt met nog fijnere structuren. Deze behandeling maakt het metaal pikzwart en sterk absorberend, zodat het bijna alle invallende zonnestraling in warmte omzet. Tevens maakt het oppervlak super-wicking, wat betekent dat een dun waterfilmje via de groeven tegen de zwaartekracht omhoog kan klimmen door capillaire krachten. Wanneer zonlicht op het paneel schijnt, warmt die dunne film op en verdampt het water snel tot damp, waarbij de opgeloste zouten op het oppervlak achterblijven.

Het zout uit de actieve zone houden

Zoutafzetting verlamt doorgaans zonne-verdampers door de waterstroom te blokkeren en licht te weerkaatsen. De belangrijkste vooruitgang in dit werk is dat het laser-gevormde paneel nieuw gevormde zoutkristallen automatisch uit het centrale werkgebied naar zijgebieden duwt waar ze kunnen worden verzameld. De auteurs tonen aan dat diepere en bredere oppervlaktegroeven een sterke aanvoer van relatief vers zeewater leveren dat de groeiende zoutfront bereikt. Microscopische waarnemingen laten zien dat verdamping eerst zout concentreert bij de buitenste watergrens, vergelijkbaar met hoe een koffierand ontstaat wanneer een druppel opdroogt. Daarna treedt een proces op dat zoutkruipen heet: dunne films van zouter water bewegen over de poreuze zoutkorst, lossen deze lokaal op en kristalliseren verder naar buiten. Deze herhaalde stap zorgt ervoor dat de zoutrand zich van de actieve zone verwijdert, die daardoor schoon en efficiënt blijft.

Zoet water en vaste mineralen zonder pekelafval

In gecontroleerde binnentests onder standaard zonlicht bereikt het geoptimaliseerde panelontwerp een verdampingssnelheid van ongeveer 1,76 kilogram water per vierkante meter per uur, waarbij grofweg driekwart van de invallende zonne-energie naar verdamping gaat. Tegelijk verschijnt bijna al het zout dat in het verdampte zeewater aanwezig was als vaste kristallen op de passieve delen van het paneel, zodat vrijwel niets terugkeert naar het water daaronder. Bij continue werking gedurende weeklange testen blijven zowel waterproductie als zouthoogst stabiel, terwijl het zoutgehalte van het resterende zeewater vrijwel constant blijft, wat aantoont dat vloeibare pekel zich niet ophoopt. Tests met zeewater uit de Atlantische, Grote en Indische Oceaan geven vergelijkbare prestaties, en het gecondenseerde water voldoet aan vastgestelde drinkwaternormen.

De zee mijnen terwijl je haar drinkbaar maakt

De verzamelde vaste stoffen bevatten de verwachte veelvoorkomende zouten zoals natrium, magnesium, kalium en calcium, maar ook sporen van waardevollere elementen zoals goud, cesium, broom en uranium. De auteurs suggereren dat door selectieve coatings aan delen van het paneel toe te voegen, het systeem kan worden afgestemd op het opvangen van specifieke metalen zoals lithium, terwijl het toch zoet water produceert. Omdat het paneel water tegen de helling kan trekken, kan het worden gekanteld om de zon te volgen, wat de dagelijkse opbrengst verbetert. In eenvoudige bewoordingen wijst dit werk op een praktische manier om zonlicht en zeewater om te zetten in zowel drinkbaar water als winbare mineralen, terwijl de milieugevaren van pekellozing worden vermeden.

Bronvermelding: Tang, L., Singh, S.C., Wei, R. et al. Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water. Light Sci Appl 15, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4

Trefwoorden: zonnige ontzouting, zeewater, zero liquid discharge, minerale winning, waterzuivering