Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

Het menselijk lichaam inspireert waterzuivering

Groen

Ylva Poelman

Pas eind vorige eeuw werd ontdekt dat cellen in de nieren waterkanalen bezitten, transporteiwitten in de celmembranen, genaamd aquaporins. © x
De Bionische Vrouw

Tweewekelijkse rubriek over hoe het vernuft van de natuur leidt tot technische hoogstandjes.

We staan zelden stil bij datgene wat al onze dagelijkse activiteiten mogelijk maakt: ons lichaam. Ook al doen we niets, dan is het lichaam nog steeds hard aan het werk om ons in leven te houden. Het hart van een persoon in ruste bijvoorbeeld pompt 300 liter bloed per uur, 7.200 liter per dag en 2,6 miljoen liter per jaar rond. Dat bloed stroomt door, bij elkaar opgeteld, maar liefst 100.000 kilometer aan bloedvaten, ongeveer 2,5 keer de omtrek van de aarde.

Lees verder na de advertentie
Anders gezegd recyclen we dagelijks ongeveer ons eigen li­chaams­ge­wicht aan ATP

Het brein bestuurt de meeste activiteiten van het lichaam, waarbij het continu alle informatie uit de zintuigen verwerkt, integreert en coördineert. Op basis daarvan nemen de hersenen de hele dag door beslissingen over de instructies die naar de rest van het lichaam worden gestuurd.

Daarnaast is zo'n kleine negen meter aan darmstelsel druk bezig met voedsel te verteren om alle bedrijvigheid in het lichaam van energie en bouwstoffen te voorzien. De daarbij geproduceerde 'brandstof' waar alle lichaamscellen op draaien is adenosinetrifosfaat (ATP), een molecuul dat net als de moleculen in benzine energie levert. In de cellen worden continu ATP moleculen aangemaakt, die vervolgens verbruikt worden om energie te leveren aan de activiteiten van die cellen. Per dag produceert en verbruikt een mens circa honderdquadriljoen (een 1 gevolgd door 26 nullen) ATP moleculen. Anders gezegd recyclen we dagelijks ongeveer ons eigen lichaamsgewicht aan ATP.

Lees verder na onderstaande afbeelding.

© Jeanette Vos001

Voor een juiste werking moet ons lichaam niet alleen de juiste constante temperatuur hebben, maar ook een correcte hoeveelheid essentiële mineralen. Te veel of te weinig zouten, zuren (pH-waarde) of water is fataal en het is de taak van de nieren om de juiste balans van deze stoffen te handhaven. De nieren filteren het bloed en scheiden daarbij de stoffen die via de urine afgevoerd dienen te worden van de stoffen die het lichaam moet behouden.

Al het bloed stroomt vele keren per dag door de nieren. Tijdens deze zuiveringsactie verwerken de nieren dagelijks ongeveer 180 liter water, het hoofdbestanddeel van bloed, met daarin opgeloste mineralen en andere stoffen. Lange tijd hebben wetenschappers zich het hoofd gebroken over de vraag hoe de nieren deze grote hoeveelheid water tijdig kunnen verwerken.

Bijzonder aan de waterkanalen is dat ze voor het filteren van water geen energie nodig hebben

De cellen in de nieren zijn omgeven door een vetachtig membraan. Deze beschermende laag zorgt ervoor dat water, eiwitten, mineralen en andere stoffen niet gemakkelijk de cel in of uit kunnen. Pas eind vorige eeuw werd ontdekt dat cellen waterkanalen bezitten, transporteiwitten in de celmembranen, genaamd aquaporins. Dat leverde de ontdekkers in 2003 de Nobelprijs voor scheikunde op.

Opvallend aan sommige van deze waterkanalen is dat ze alleen maar water doorlaten en niet de in het water opgeloste mineralen zoals zouten en andere meeliftende stoffen. Deze kanalen zijn dus te zien als filters die het water ontdoen van alle andere stoffen. Dat leidde tot het idee om deze aquaporins als inspiratiebron te nemen voor het zeer effectief zuiveren van huishoudelijk en industrieel water. Ook wordt gedacht aan het ontzilten van zeewater, een manier om een tekort aan zoet drinkwater op te lossen.

Huidige methoden van ontzilting kosten veel energie omdat daarbij een hoge temperatuur of een grote druk wordt gebruikt. Bijzonder aan de waterkanalen is dat ze voor het filteren van water geen energie nodig hebben. Door de structuur en de elektrische lading laten de aquaporins alleen watermoleculen door en houden alle andere soorten stoffen buiten de deur. De ultieme droom is om met waterkanalen energiezuinig zout zeewater om te zetten in zoet drinkwater.

Ylva Poelman schrijft over hoe het vernuft van de natuur leidt tot technische hoogstandjes. Hier leest u haar andere artikelen.

Deel dit artikel

Anders gezegd recyclen we dagelijks ongeveer ons eigen li­chaams­ge­wicht aan ATP

Bijzonder aan de waterkanalen is dat ze voor het filteren van water geen energie nodig hebben