DOSSIER  
Aquarama 80 – juni 2018

Nieuwe mogelijkheden voor cyanideverwijdering

Er zijn verschillende methodes om cyanide uit afvalwater te verwijderen. De tevredenheid daarover is wijdverspreid. Maar alles kan beter. Daarom zoeken sommige kennisinstellingen en bedrijven naar nieuwe technologieën die nog beter zijn. Opmerkelijke pogingen daartoe zijn gedaan aan de universiteit van Amsterdam, die daarvoor een katalysator inzet, en bij de Antea Group, die vooral heeft ingezet op een nieuwe reactor in een concept waarbij UV-C licht en waterstofperoxide met elkaar reageren.

Bij een aantal processen komt water vrij dat is vervuild met cyanide. Prof. Dr. Gadi Rothenberg, Universiteit Amsterdam, meldt dat dit in het bijzonder het geval is in de goudmijnbouw, bij het verwerken van edelmetalen en bij de productie van staal. Nu heeft hij aan HIMS (Van ‘t Hoff Institute for Molecular Sciences), een onderdeel van zijn universiteit, naar een alternatieve oplossing gezocht. Die maakt de verwijdering van cyanide uit afvalwater eenvoudiger, veiliger en goedkoper dan wat met de huidige oplossingen op de markt mogelijk is, verzekert hij. De technologie stelde hij op punt samen met zijn collega’s dr. Paula Oulego en dr. Raveendran Shiju.

Katalysator

In 2015 pakte het HIMS-team uit met een katalysator met als essentiële component een goedkoop, blauw zout: koperoxide. Wie cyanide uit afvalwater wil halen, voegt daaraan waterstofperoxide toe, en laat het vervolgens door een kolom met het zout stromen. Aan het oppervlak van de kolom worden het waterstofperoxide en de cyanide dan omgezet naar ongevaarlijke producten. Dat gebeurt bij een temperatuur van 40°C en bij gewone, atmosferische druk. Met de methode is in een kwartier tijd meer dan 99 procent van het cyanide verdwenen. Bovendien verloopt dat goed bij een wijd scala concentraties: van 10 milligram tot 50 gram per liter.

Het team vroeg een patent aan voor de uitvinding. Intussen benaderde het industriële partners om samen te gaan voor de verdere ontwikkeling van de technologie tot een vermarktbaar product. Dat leidde tot enkele kleinschalige testen, uitgevoerd in samenwerking met goud- en staalbedrijven. De resultaten waren gunstig, zodat enkele bedrijven een installatie op pilootschaal wilden. Intussen, halverwege 2017, was de technologie door de Britse Royal Society of Chemistry genomineerd voor haar innovatiecompetitie ‘Emerging Technologies Competition’. Enkele maanden later in september, was de pilootinstallatie klaar: een continuflowproces van 1.000 liter afvalwater per uur. Haar kolom bevatte honderden kilo’s katalysatorgranulaten. Opnieuw bleken de resultaten positief. “Maar intussen waren we het patent op de technologie misgelopen door gebrek aan financiering”, zegt Rothenberg. “Zo is de technologie in het publieke domein terechtgekomen. Iedereen die dit wil, kan er nu mee aan de slag.”

Kansen

In Europa zijn er niet veel bedrijven die de nieuwe technologie snel zullen toepassen; zo vinden Europese staalfabrieken door de band genomen dat de zuivering met de huidige methodes goed genoeg verloopt, legt Rothenberg uit. De hoeveelheden cyanide die na zuivering nog in afvalwater aanwezig zijn, overschrijden zelden wettelijke normen. Desondanks heeft hij intussen weet van enkele Europese bedrijven die toch een probleem met cyanide hebben: misschien overwegen die op een dag wel de oplossing van het HIMS-team. Bovendien zal Europa op termijn de wetgeving inzake cyanide in afvalwater verstrengen, verwacht Rothenberg. Dat zal opnieuw extra kansen geven aan de nieuwe technologie.

De professor ziet op dit moment wel vooral potentieel in landen waar goud en andere edelmetalen uit de grond worden gehaald. Denk bijvoorbeeld aan Latijns-Amerika. Daar is de hoeveelheid cyanide in afvalwater groter, ook bij lozing. Al vermoedt hij dat de meeste bedrijven ook daar voorlopig liever gewoon voort blijven doen zoals ze bezig zijn.

Reactor

Kaspar Groot Kormelinck is AOP-specialist bij het Nederlandse Van Remmen UV Technology. Over cyanide in afvalwater, meldt dat hij daarvan gevallen heeft gekend in de staalindustrie en bij chemische bedrijven. Hij geeft aan dat de Antea Group samen met Van Remmen UV Technology heeft gezocht naar een verbetering van huidige methodes om cyanide te verwijderen. Ze optimaliseerden een concept waarbij UV-C licht en waterstofperoxide met elkaar reageren in een afgesloten reactor. De oplossing werkt als volgt. Aan cyanidehoudend afvalwater wordt een kleine hoeveelheid waterstofperoxide toegevoegd. Daarna wordt het water door de reactor geleid. In deze reactor zorgt UV-C licht ervoor dat het waterstofperoxide zich in hydroxylradicalen splitst. Deze zeer krachtige radicalen oxideren vrijwel alle dichtstbijzijnde verontreinigingen. Het is een proces dat slechts milliseconden duurt. De reactie zet cyanide om naar onschadelijk cyanaat en producten zoals water en CO₂-gas, luidt het. Bijzonder aan de oplossing is met name het nieuwe ontwerp van de reactor: daardoor verloopt de verwijdering van cyanide sneller, goedkoper en veiliger dan met de klassieke, natchemische aanpak, oordeelt Kaspar Groot Kormelinck. De technologie is Advanox gedoopt en kan naast cyanide ook op andere behandelvragen een oplossing bieden.

“De technologie uitermate geschikt voor het verwijderen van medicijnen en hormoonresten uit water.”

 

Een voordeel van de oplossing, meldt hij, is dat het proces modulair en schaalbaar is. De doorstroming van het systeem, de dosering van UV-C licht en waterstofperoxide kunnen op elkaar worden afgestemd. Ook is het eenvoudig om meerdere reactoren toe te voegen: opschalen kan dus zodra de situatie daarom vraagt. Maar ook afschalen kan, bijvoorbeeld wanneer de waterkwaliteit wordt verbeterd, er minder aanbod is of de benodigde verwijdering lager is.

Pilootopstellingen

De technologie is inmiddels in meerdere pilootopstellingen toegepast. Volgens Kaspar Groot Kormelinck zorgde ze voor een oplossing bij enkele bedrijven die moeilijkheden hadden de hoeveelheden cyanide en AOX (een schadelijk bijproduct dat kan ontstaan bij verwijderen van cyanide met hypochloride) in hun afvalwater onder controle te krijgen. Ook hielp ze het zuiveringsproces tot wel 40 procent te versnellen. Ze zou ook kostenefficiënter zijn: de terugverdientijd bedraagt minder dan vijf jaar, laat hij weten. “Er zijn wel weinig bedrijven die problemen hebben met cyanide in afvalwater. De technologie zal veel belangrijker blijken op een ander vlak. Meer bepaald is ze uitermate geschikt voor het verwijderen van medicijnen en hormoonresten uit water”, geeft hij nog mee.

Door Koen Vandepopuliere