Veilig drinkwater nodig? Neem een boomtak!
Al in 2014 hebben ingenieurs van MIT (Massachusetts Institute for Technology) laten zien dat spinthout van een denneboom beschikt over een natuurlijke filtercapaciteit. Spinthout is het zachte hout tussen de bast en het kernhout. Hierin bevinden zich vaten en poriën (het xyleem) waardoor boomsap vol voedingsstoffen vanaf de wortels naar de kroon stroomt. Door een schijfje uit een tak te zagen en dat te ontdoen van de bast, creëer je een natuurlijk filter. De proof of concept van dat idee gebeurde destijds in het lab. Inmiddels hebben de MIT-ingenieurs de technologie verbeterd en geschikt gemaakt voor de praktijk.
Flessenhals
De onderzoekers togen naar het platteland van India, waar 160 miljoen mensen geen toegang hebben gezond en veilig drinkwater. In twee jaar tijd ontwikkelden en verbeterden ze een prototype filter na gesprekken met ruim duizend potentiele gebruikers. Dat simpele systeem bestaat uit een soort fles zonder bodem op zijn kop die bovenin gevuld kan worden met water. In de hals van de fles is een schijfje van spinthout gepropt, waar het water langzaam doorheen druppelt.
Op die manier kan een liter water per uur worden gezuiverd van ziekteverwekkers. Vooral bacteriën met een grootte van minstens 200 nanometer (één miljardste meter) worden tegengehouden. Virussen zijn kleiner en worden niet allemaal gevangen. De studie laat wel zien dat de belangrijkste veroorzakers van diarree - de bacterie E.coli en de rotavirussen - voor 99% worden verwijderd uit besmet bron-, grond- en tapwater. Die prestatie komt overeen met de standaard van de Wereld Gezondheids Organisatie (WHO) voor veilig drinkwater.
Doorlaatbaarheid
In de eerste studies van het xyleemfilter stuitten de MIT-ingenieurs op natuurlijke beperkingen. Als het hout verdroogde wanneer het niet werd gebruikt werd, werden de zeefachtige membranen van de takken plakkerig. Daardoor verminderde de doorlaatbaarheid. Na verloop van tijd raakten de kanalen zelfs verstopt en verdween het filterend vermogen.
Twee simpele behandelingen losten deze problemen op. De schijfjes werden een uur lang in heet water geweekt en daarna in alcohol gedoopt en gedroogd. Daarmee bleef de doorlaatbaarheid behouden en werd het dichtslibben voorkomen. Hierdoor kunnen de filters langer dan twee jaar mee. De mate van filtering is ook af te stemmen door te spelen met de schijfdikte. De optimale dikte hangt weer samen met de gebruikte boomsoort.
Goedkoop
Alle bestaande waterfiltersystemen zijn duur, zegt bedenker Rohit Karnik. Systemen met chloorbehandeling zijn prijzig en werken alleen goed op grote schaal. Water koken om besmettingen te verwijderen eist veel energie. En membraantechnieken om microben uit water te halen zijn duur, vergen een pomp en raken makkelijk verstopt. Een filter van spinthout is dus een goedkoop, kleinschalig alternatief.
Beeld: Elektronenmicroscopische opname van E.coli (groen) gevangen in xyleem (rood en blauw), MIT.
