Aangepaste melkproteïnen filteren vervuild water

Het team zette proteïnen uit melk om in vezels van duurzame amyloïde proteïnen. Amyloïden zijn sterke, onoplosbare eiwitten die op zetmeel lijken. Sommige amyloïden zijn berucht omdat ze zich ophopen in de hersenen van patiënten met de ziekte van Alzheimer, maar het team vond een andere toepassing voor de kleverige tentakels van de amyloïden.

"Wat interessant is aan deze studie, is dat ze als materiaal een proteïne gebruikt, wat nieuw is", zei Qilin Li, een milieu-ingenieur aan de Rice University in Houston, die niet betrokken was bij de studie.

Als de kunstmatige amyloïden gecombineerd worden met sterke poreuze koolstof in een membraan, filteren ze meer dan 99 procent van de giftige materialen uit oplossingen die ernstig vervuild water nabootsen, zeggen de onderzoekers.

De amyloïden vingen de lood- en kwikdeeltjes op op een deel van de molecule dat betrokken is bij het omvormen van de oorspronkelijke melkproteïne in de kleverige amyloïde vorm. Ook radioactieve afvaldeeltjes werden gevangen in de membranen. De membranen vingen ook gouddeeltjes, die later konden teruggewonnen en gezuiverd worden, zo bleek. Een membraan met minder dan zes milligram amyloïden, kon 100 milligram goud opvangen, volgens de onderzoekers.

Ingenieur Li noemde het in ScienceNews opwindend dat de amyloïden meer dan hun eigen gewicht in deeltjes van zware metalen kunnen dragen. De meeste materialen waar membranen uit gemaakt zijn, zouden slechts een fractie van hun eigen gewicht in vervuilende stoffen kunnen dragen. 

Membranen van koolstof en amyloïden filterden meer dan 99,9 procent van de looddeeltjes uit een vervuilde oplossing. Dat bracht de concentratie van vervuilende deeltjes van 65 deeltjes per miljoen terug tot onder de meetbare drempel van 2 deeltjes per miljoen, en maakte van een vuile, donkere oplossing een heldere vloeistof (Illustratie: S. Bolisetty en R. Mezzenga/ Nature Nanotechnology).

De membranen kunnen ontwikkeld worden voor waterzuiveringsinstallaties op kleine of grote schaal, zei Raffaele Mezzenga, een natuurkundige aan de Eidgenössische Technische Hochschule Zurich, en een van de auteurs van de studie.

Mezzenga schat dat de nieuwe technologie zowat een dollar zou kosten per duizend liter gefilterd water. En een membraan kan honderden keren zijn eigen waarde opleveren aan edele metalen, zei hij. Het design van het membraan is eenvoudig en flexibel, en kan aangepast worden naargelang het moet dienen om water te filteren of om metalen terug te winnen. 

Li zegt dat de membranen nog moeten getest en verbeterd worden in echt vervuild water, dat chemische moeilijkheden kan opleveren zoals een hoge of een lage zuurtegraad; Maar de resultaten van de amyloïden zijn bemoedigend, zei ze, en de eigenschappen van de proteïnen kunnen andere onderzoekers inspireren om andere filters voor onzuiverheden te ontwikkelen.

De studie is gepubliceerd in Nature Nanotechnology.