Han forskar för att mångdubbla effektiviteten för framtidens vattenrening

21 februari 2024

Den kallas naturens finaste vattenrening. Med hjälp av proteiner från jästceller bygger Martin Andersson med medarbetare just nu upp möjligheter till ett nytt slags membran för vattenrening.

Metoden visar inte bara potential för framtidens vattenrening, utan kan också göra skillnad för dialys eller återvinning i batteriindustrin.

Martin Andersson är professor i tillämpad kemi vid Chalmers i Göteborg. Men när vi talas vid är väskorna packade för ett halvårs vistelse i Stellenbosch, Sydafrika. Där ska Martin Andersson få möjlighet att bygga vidare på sin forskning och utbyta erfarenheter med forskare från hela världen.

Alldeles nyligen avslutade han ett ÅForsk-finansierat projekt med syfte att skala upp en vattenreningsprocess.

– Projektet handlade om skala upp en metod som kan nyttja det sätt på vilket våra egna celler renar vatten, berättar Martin Andersson.

Människokroppen renar vatten med hjälp av proteiner som sitter i cellens väggar, det så kallade cellmembranet. Dessa proteiner släpper bara igenom vatten, och är en väldigt exakt filtreringsmetodik. Forskningsprojektet syftade till att återskapa den här processen på ett sätt så att den kan användas i tekniska applikationer.

Jästceller starten för proteinbyggande

Nyckeln till tekniken är alltså proteinerna, så kallade aquaporiner, och hur dessa kan återskapas.

– Aquaporinerna finns i nästan alla celler, såväl i mänskliga som i celler från växtriket. Kunskapen finns om hur de fungerar och hur man renar upp samt producerar dem. Ofta används mikroorganismer för att starta processen med att producera proteinet och i vår teknik använder vi jästceller, förklarar Martin Andersson.

Jästcellerna tillförs en viss kod och börjar då producera protein i hög skala. Proteinet tas sedan ut från jästcellerna och renas. Därefter måste de tillföras till en miljö där de kan fungera och en sådan miljö – ett nytt membran – har Martin Anderssons forskargrupp byggt upp.

– Vi har tagit fram ett membran med hjälp av kiseloxid, en av huvudkomponenterna i sand. Detta ger en stabil och robust miljö för proteinerna att fungera i, och då kan de också användas för rening, förklarar Martin Andersson.

Ett av projektets mål var att producera protein i en så stor skala att den blir intressant för industrin att utvärdera. Projektet har ett flertal samarbeten med membrantillverkare – vilket gett värdefulla testmöjligheter.

– Vårt material används för så kallade omvända osmosfilter. Vi skickar våra proteiner till processanläggningar där den här typen av filter tillverkas. Membrantillverkaren implementerar då vår aktiva komponent i sin process, förklarar Martin Andersson.

För att ta metoden till marknaden har Martin Andersson tillsammans med ett antal kollegor startat företaget Retein. De ser ljust på framtiden och söker nu kompetens. En av de som anställts är Florian Schmitz, som ursprungligen var post doc i det ÅForsk-finansierade projektet.

Potential till 300 gånger bättre reningsmöjlighet

Testerna som är gjorda i industriell miljö visar på fina resultat.

– I våra första preliminära resultat ser vi att vår teknik har två till tre gånger högre genomsläpplighet – så kallad flux - med bibehållen kvalitet. Därmed kan vår teknik släppa igenom vatten två till tre gånger snabbare än dagens tekniker, berättar Martin Andersson och förklarar vidare;

– Genomsläppligheten är ett av problemen med dagens vattenrening via omvänd osmos då det går åt mycket energi och blir kostsamt. Kan man halvera den energimängden blir det en stor vinst.

Men enligt Martin Andersson är detta bara ett steg på vägen.

– Potentialen är mycket högre än vad vi hittills åstadkommit. Tekniken skulle kunna rena vatten 300 gånger bättre än vad dagens tekniker kan åstadkomma.

Aktiviteten för att vidareutveckla resultaten är fortsatt hög, och antalet tänkbara applikationsområden flera. Vattenrening – som då kan omfatta att rena saltvatten till dricksvatten, eller att rena avloppsvatten är två av dessa.

– Rening av avloppsvatten är ett område under hård kostnadspress. Vissa ämnen är svåra att ta bort, såsom PFAS och vissa hormoner som är väldigt små. Den här tekniken kan separera dessa vilket ger en hög potential om man lyckas återskapa dessa processer i en teknisk produkt, förklarar Martin Andersson.

Ett annat intressant område är dialys.

– Tekniken skulle kunna användas i en bärbar och effektiv dialysutrustning. Det skulle innebära färre besök på klinik för dialyspatienter samt ökad livskvalitet, berättar Martin Andersson.

Även gruvnäringen och batteriindustrin skulle kunna använda tekniken.

– Vi driver nu ett projekt för att med hjälp av de här membranen kunna återföra litium som använts i batterier. I förlängningen kan man också se möjligheter vid utvinning av litium i gruvnäringen. Litium är en liten jon och behöver kunna separeras från natrium och andra liknande joner och där kan tekniken vara användbar, avslutar Martin Andersson.