Tag Archive for: Netherlands

Per toeval ontdekte deze scheikundige een spray waarmee je lood kunt vinden: ‘Toen ik met een uv-lamp scheen, zag ik de dakgoot felgroen oplichten’

Scheikundige Wim Noorduin ging thuis op zoek naar – gevaarlijk – lood met een chemisch goedje uit eigen lab en stond perplex van het resultaat. ‘Als ik met de hond ga lopen neem ik de spray mee.’

Een spray die piepkleine looddeeltjes felgroen laat oplichten. Wim Noorduin, groepsleider bij het Amsterdamse onderzoeksinstituut Amolf en hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam, kwam op het idee voor de looddetectiespray toen hij las over loodproblemen in waterleidingen in Amsterdam-Noord.

Want: het inademen of inslikken van looddeeltjes is bij de kleinste hoeveelheden al schadelijk. Bij jonge kinderen leidt loodvergiftiging tot permanente hersenschade en op latere leeftijd draagt het bij aan hart- en vaatziekten. Maar voor je lood uit een omgeving kunt verwijderen, moet je het wel kunnen vinden. En dat is niet altijd een eenvoudige klus.

Toen Noorduin begreep welke impact zijn looddetectiespray kon hebben, richtte hij samen met collega’s de start-up Lumetallix op. Dat bedrijf verkoopt de spray waarmee de aanwezigheid van lood kan worden bewezen inmiddels over de hele wereld.

Dinosaurusbotten

De spray kwam er niet zomaar. Het idee ervoor was nooit ontstaan zonder Noorduins fascinatie voor het proces dat ervoor zorgt dat de beenderen van bijvoorbeeld dinosaurussen tot fossielen worden omgezet. Noorduin legt uit: “Bij sommige fossilisatieprocessen behouden botten hun vorm, terwijl het materiaal waaruit ze bestaan verandert. Tijdens de vorming van een fossiel nemen bijvoorbeeld ijzerverbindingen de plaats in van calciumfosfaten. Wij wilden dit proces in het lab nabootsen, waarbij het ene materiaal in een object door een ander materiaal wordt vervangen, terwijl de vorm van het object behouden blijft.”

Noorduin richtte zijn pijlen op het omzetten van biomineralen zoals schelpen in kristallen met de structuur van perovskiet. Perovskiet is een mineraal dat veel wordt gebruikt in zonnecellen. Lukas Helmbrecht, een promovendus uit Noorduins onderzoeksgroep, kreeg de taak te zoeken naar de juiste omzettingsreacties.

Eerst wisselden de onderzoekers het calcium in de schelpen om voor lood. Vervolgens ontdekte Helmbrecht na een hoop gesleutel een goedje, bestaande uit alcohol en methylammoniumbromide, dat reageerde met de loodatomen in de schelpen. Na blootstelling aan het mengsel losten deze atomen op, ondergingen diverse reacties en kristalliseerden vervolgens uit in nanokristallen met de structuur van perovskiet. Kortom, de schelp behield haar vorm, maar veranderde van samenstelling.

Dat was dat. Tot Noorduin las over loodproblemen in waterleidingen in Amsterdam-Noord. “Ik was er verbaasd over dat dat nog steeds een probleem was,” zegt hij. “Het bracht me op een idee: onze perovskietkristallen lichtten groen op onder ultraviolet licht. Wat als we onze ontwikkelde omzettingsreacties zouden kunnen gebruiken om lood in de omgeving te detecteren door het in een perovskiet te veranderen?’

[…]

Detectieset

Op zoek naar concrete toepassingen voor de spray viel Noorduins oog op een rapport van Unicef uit 2020. Daarin werd gemeld dat een op de drie kinderen wereldwijd aan loodvergiftiging leidt. Om dit tegen te gaan waren dringend nieuwe looddetectietests nodig die op grote schaal kunnen worden ingezet. Noorduin: “Ik realiseerde me dat onze spray misschien wel de manier was om daar wat aan te doen.”

Samen met Helmbrecht en enkele collega’s richtte Noorduin in 2021 de start-up Lumetallix op. Het bedrijf verscheept de spray inmiddels als onderdeel van een testkit naar landen waar die het meest nodig is. Zo hield Lumetallix tests in India op plekken waar illegale batterijrecycling voor loodhoudend fijnstof zorgt. Haast iedereen in de omgeving heeft daardoor loodvergiftiging. Lumetallix spoot de spray op speelplaatsen en ontdekte dat die bezaaid waren met loodstof.

Lees het artikel op Het Parool.

Wadis-nieuw

Soil Pollution in Wadis Investigated with New Method

Lead pollution is a major issue in climate adaptation in the Netherlands, where public spaces are being redesigned to better manage heavy rainfall. Wadis, or water drainage and infiltration zones, are replacing traditional infrastructure to store and infiltrate rainwater. However, the runoff infiltrated into these wadis contains heavy metals, including lead.

Climate adaptation is high on the agenda in the Netherlands and requires a different layout of the public space. Large rain showers do not fit in sewer pipes, so hardening is replaced by green areas. Green areas are given functions such as water storage and infiltrate rainwater into the soil, such as at wadis (water drainage and infiltration). The run-off rainwater that infiltrates contains impurities such as PAH and heavy metals that are captured in the top layer of the wadi. However, the concentrations are so low that pollution can only be measured after years.

Because the oldest Dutch wadi in 2019 is 20 years old, an exploratory study has been conducted into soil quality of 30 wadis with a new research method. This study shows that the XRF (X-ray Fluoresence) is a cost-effective method of performing a soil quality scan in wadis and assessing the environmental functioning of wadis. Charging of the soil with heavy metals has been observed at various locations and measures are desirable in some cases. A workshop on these research results generated many reactions.

This article provides a brief overview of 20 years of Dutch literature on the quality and infiltration of run-off rainwater and the first results of exploratory research into the soil quality of wadis in the Netherlands with a new in situ sampling method.

Wadis

The first wadis were built twenty years ago to store, infiltrate and purify rainwater and to reduce negative effects such as sewer overflows. In 2019, more than 250 residential areas with wadis were mapped across the Netherlands by the open source platform climatescan.nl (Boogerd et al. 2017).

However, that data is not complete, there are probably more than 500 residential areas where rainwater is visibly drained to wadis. A single municipality even has more than 200 wadi compartments. Much research has been conducted over the years into the hydraulic functioning of wadis. Hydraulic functioning of most overgrown wadis is judged to be good by municipalities and water boards. The rainwater almost always infiltrates within 24 hours, even in places in the low Netherlands with high groundwater levels and poor permeable soil (Boogaard et al. 2000 and 2018).

Less is known about the long-term environmental functioning of the Dutch wadis. It is known from the rainwater database (STOWA, Boogaard and others 2007) that run-off rainwater contains impurities such as PAH and heavy metals. In 2019, more than 6000 measurements of the heavy metal copper, lead and zinc are known. The average concentrations in the run-off rainwater from residential areas (roof and road) are 5, 28 and 47 micrograms per liter, respectively.

These metals are recorded in the top layer of wadis (Boogaard et al. 2004). That is why 20 years ago (water board dependent) guidelines were published that indicate, among other things, which paved surfaces you could connect to infiltration facilities (Boogaard et al. 2003) and which soil mixture and which filter layer thickness this top layer should have (RIONED 2006). In addition, these guidelines contain practical recommendations for nature-friendly vegetation of wadis (STOWA 2003, 2007).

The degree and speed of pollution of the top layer of wadis depends on many factors (design, construction, use and management of wadi and surroundings) and location specific, making the environmental behavior of wadis difficult to predict. For this reason, guidelines for infiltration facilities recommend examining the soil quality of the top layer of wadis every 5 years. However, this is hardly ever done in practice, partly because of the costs and unfamiliarity with the purifying effect of the wadi system.

[…]

Results

At approximately 1 in 5 locations, the intervention values for soil remediation for copper, lead or zinc have been exceeded (in particular zinc). High concentrations in the bottom of wadis are generally found in rainwater intakes, where a lot of sediment with associated contaminants accumulates and most water infiltrates. In most cases, the heavy metals come from a clear source or application.

In almost all cases charging takes place: higher concentrations have been found in the mudflats than in the bottom just above the gullet or just next to the wadi (reference soil quality). The reference soil quality is a place in or near the wadi where no run-off rainwater infiltrates, but where the soil is exposed to the same atmospheric deposition and other conditions.

Additional investigations will be conducted into the origin and depth of contamination at locations where intervention values have been exceeded. Preferably not only heavy metals and PAH will be included, but also other substances.

Read the article on H2O.