Meer dan 1000 uur lang bleef een kleine module, gemonteerd op het deksel, in een bak met rottend fruit, brood en wijn, het azijnzuur afbreken dat vrijkwam uit het afval. Geen stopcontact, batterij of fotovoltaïsch paneel: de energie wordt rechtstreeks geleverd door zonlicht, geconcentreerd op een katalysator.
Het apparaat is ontwikkeld door een groep Chinese onderzoekers en beschreven in de studie die is gepubliceerd op Milieuwetenschappen en technologie. Het werk is geschreven door Tongzhou Xu en collega’s, met onderzoekers van de Beijing Academy of Science and Technology, de Central China Normal University en de Huazhong University of Science and Technology.
Het idee vertrekt van een van de minder nobele problemen van het beheer van organisch afval: het deksel openen als het buiten warm is. Tijdens de ontbinding worden verschillende vluchtige verbindingen geproduceerd; de onderzoekers concentreerden zich op azijnzuur, een van de vluchtige vetzuren die geassocieerd worden met de scherpe geur van voedselverspilling. Het experimentele apparaat probeert vervolgens de moleculen direct in de container af te breken, voordat ze zich in de lucht verspreiden.
In het deksel bevindt zich een lithiummangaankatalysator
Als materiaal is gekozen voor lithium-gemodificeerd mangaandioxide, in het onderzoek Li-MnO₂ genoemd. De toevoeging van lithium verandert de verdeling van elektronen in het materiaal en maakt de reactie die leidt tot de afbraak van azijnzuur effectiever wanneer er licht binnenkomt.
In het prototype is de katalysator ingesloten in een verwijderbare, gasdoorlatende module. Een lens concentreert de zonnestraling op het materiaal: het licht wordt op het oppervlak omgezet in warmte en bevordert tegelijkertijd de elektronische processen die nodig zijn voor de reactie. In het laboratorium brak Li-MnO₂ azijnzuur effectiever af dan eenvoudig MnO₂ en actieve kool onder de door de onderzoekers gebruikte gesimuleerde lichtomstandigheden, waardoor goede prestaties behouden bleven, zelfs in de aanwezigheid van vochtigheid.
Actieve kool, ook gebruikt in geurfilters, werkt voornamelijk door moleculen vast te houden. Hier is het doel anders: het azijnzuur laten reageren en afbreken. Voor Jinlong Wang, een van de corresponderende auteurs, was de motivatie heel praktisch: ingrijpen op de geur bij de bron, in de prullenbak, zoals uitgelegd in het persbericht van de American Chemical Society.
Al meer dan 40 dagen rot fruit, brood en wijn
Na het testen van het materiaal ging de groep verder met iets dat veel meer op de vuilnisbak thuis leek. De module werd geïnstalleerd op het deksel van een normale afvalbak op wielen en blootgesteld aan natuurlijk zonlicht, terwijl fruit, brood en wijn binnenin verteerd werden.
Het systeem bleef gedurende meer dan 40 dagen azijnzuur afbreken, waarmee de in het onderzoek gerapporteerde 1.000 bedrijfsuren werden overschreden. De auteurs beschouwen het resultaat als bewijs van de stabiliteit van het apparaat in een representatief scenario voor gemeentelijk afval. Het energievoordeel ligt voor de hand: katalytische geurbestrijdingssystemen vereisen soms elektrische verwarming, terwijl die taak hier aan licht wordt toevertrouwd.
Er is echter een belangrijke grens. De studie meet voornamelijk de verwijdering van azijnzuur, door de auteurs gedefinieerd als een belangrijke verbinding onder de vluchtige vetzuren die door afval worden geproduceerd. Een vuilnisbak bevat een veel complexer mengsel van geurstoffen, dus meer dan 1.000 bedrijfsuren bewijzen niet dat het deksel elke mogelijke slechte geur elimineert.
Voorlopig blijft het een prototype
Het werk laat zien dat het principe ook buiten de kleine laboratoriumreactor kan werken: er bestaat een echte module, deze kan op een gemeenschappelijke bak worden gemonteerd en heeft wekenlang gewerkt met echt voedselafval. Vanaf hier tot het vinden ervan boven de prullenbak is er echter nog een lange weg te gaan.
Het onderzoek stelt niet vast hoe goed het systeem de prestaties zou behouden tijdens lange perioden met weinig licht, noch documenteert het een duurzaamheid van maanden of jaren door regen, vuil, vet, schokken en herhaaldelijk wassen. In feite spreken de auteurs van een mogelijke toekomstige toepassing bij het beheersen van afvalgeuren, en niet van een product dat al klaar is voor de markt. Voorlopig blijft het een prototype met een hele concrete verdienste: ruim veertig dagen lang gebruikte hij iets dat al los komt op de deksel van een buitenvuilnisbak. De zon.
