Een onthullende spray laat elke loodverontreiniging felgroen oplichten

‘We hebben de spray op allerlei gebruiksvoorwerpen uitgeprobeerd, het was voor ons verrassend in hoeveel alledaagse dingen lood zit”, zegt chemicus Lukas Helmbrecht. „Ook een theepot van mijn huisgenoot lichtte fel groen op. Die wordt dus niet meer gebruikt. Best jammer, het was een geliefde theepot.”

De spray waardoor de theepot is verbannen detecteert lood. Helmbrecht ontwikkelde de spray samen met zijn collega Wim Noorduin van natuurkundig onderzoeksinstituut Amolf in Amsterdam. Ook de mooie wijnglazen die de ouders van Noorduin jarenlang bewaarden zullen nooit meer gebruikt worden, concludeerde hij na gebruik van de spray.

De looddetectiespray bestaat uit een oplossing met methylammoniumbromide, dat reageert meteen als het in contact komt met een loodverbinding. Bij die reactie wordt een loodperovskiet gevormd, een specifieke kristalstructuur, dat groen oplicht wanneer het met uv-licht wordt beschenen.

Het is een nieuwe en verrassende toepassing van perovskiet, dat vooral onderzocht wordt als halfgeleidermateriaal voor zonnecellen en leds. Vorige week publiceerden Noorduin en Helmbrecht met enkele andere Amolf-promovendi over hun vinding in het tijdschrift Environmental Science and Technology.

Vroeger bevatte glas vaak lood.
Beeld Lumetallix

Kinderen met loodvergiftiging

Het opsporen van loodverontreiniging is nuttig, want blootstelling aan lood komt veel voor en kan ernstige gevolgen hebben voor de gezondheid. In 2020 bleek uit onderzoek van Unicef en milieustichting Pure Earth dat 800 miljoen kinderen wereldwijd een loodvergiftiging hebben. Het loodgehalte in hun bloed is meer dan 5 microgram per deciliter, een grens waarboven volgens de wereldgezondheidsorganisatie actie moet worden ondernomen. Het is niet alleen een probleem van ver weg: ook in Nederland gaat het om ongeveer 60.000 kinderen, schrijft Unicef. Lood is erg giftig, het kan leiden tot een lager IQ en gedrags- en leerproblemen. Vooral voor kinderen is het gevaarlijk, omdat hun hersenen nog volop in ontwikkeling zijn en van de opgelopen schade zullen zij hun hele leven last houden. Kinderen nemen het lood bovendien veel sneller op dan volwassenen.

In het lichaam van volwassenen kan blootstelling aan hoge concentraties lood nierfalen en hart- en vaatziekten veroorzaken. Naar schatting 5,5 miljoen mensen wereldwijd zijn in 2019 overleden aan hart- en vaatziekten door loodvergiftiging, bleek uit onderzoek dat afgelopen september in The Lancet verscheen.

Lood zit onder meer in sommige verf, oude waterleidingen, accu’s, dakbedekkingen en sommige plastics. Via afval komt het lood in de bodem terecht. Lange tijd zat lood ook in benzine. Verkoop van loodhoudende benzine is in Nederland in 1996 gestopt, maar lood blijft decennialang in het milieu aanwezig. Wereldwijd is loodbenzine pas in 2021 helemaal verdwenen.

Hoe meer lood in het lichaam, hoe giftiger. Iemand kan het binnenkrijgen door inademen van stof, drinken van vervuild water, kauwen op een stuk plastic, spelen of moestuinieren in vervuilde grond of het recyclen van accu’s zonder adequate voorzorgsmaatregelen.

Een kommetje, gekocht als souvenir in Mexico, bevat lood.
Beeld Lumetallix

In Nederland is loodhoudende verf verboden en de meeste oude waterleidingen zijn vervangen. Maar verf gaat lang mee en door verflagen te schuren kan het opnieuw vrijkomen. Belangrijke vergiftigingsroute voor kinderen in Nederland is spelen met vervuilde grond en vervolgens de handen in de mond stoppen.

„Omdat het zo’n gewone stof is, heeft men vaak niet in de gaten dat het aanwezig is”, zegt Martijn Mekkink, bodemconsultant bij adviesbureau TAUW. „Lood komt het meeste voor in de bodem van oud stedelijk gebied, in oude dorpjes en op plekken waar is opgehoogd. Via afval kwam het daar in de grond terecht. Maar het is niet makkelijk te zeggen waar het wel zit en waar het niet zit. Tegenwoordig is men alert op lood, maar in het verleden is vervuilde grond regelmatig verplaatst. En lood uit benzine sloeg indertijd overal neer.”


Lees ook
Loden last: vijf vragen over lood en drinkwater

<strong>Loden leidingen</strong> in een opengebroken Amsterdamse keukenvloer.” class=”dmt-article-suggestion__image” src=”http://nltoday.news/wp-content/uploads/2023/12/een-onthullende-spray-laat-elke-loodverontreiniging-felgroen-oplichten-2.jpg”><br />
</a> </p>
<h2 class=Röntgenstraling

In andere delen van de wereld zijn de risico’s veel groter dan in Nederland. Veruit de meeste kinderen met een loodvergiftiging wonen in Zuid-Azië en sub-Sahara-Afrika, gevolgd door Midden- en Zuid-Amerika, schrijft Unicef.

Er bestaan al manieren om loodverontreiniging op te sporen. Een veelgebruikte methode is XRF, x-ray fluorescentie spectometrie. „Met een pistoolvormig apparaat wordt een mogelijk verontreinigd oppervlak met röntgenstraling bestraald”, zegt Mekkink. „Het XRF-pistool bepaalt op basis van de straling welke elementen in het oppervlak zitten. Na ongeveer tien seconden is het loodgehalte af te lezen op het display.”

Nadeel: een particulier kan dit niet eenvoudig zelf uitvoeren, en het apparaat is duur. Mekkink: „Dat maakt het in Nederland een prima instrument voor onderzoekers, maar het is geen logische methode om zelf in je achtertuin loodverontreiniging te meten.” Ook voor arme landen is het geen oplossing. Andere testen zijn ofwel niet ter plekke uit te voeren en ook specialistisch, ofwel niet zo betrouwbaar. Een betrouwbare, snelle en goedkope test voor lood in de omgeving is dus zeer welkom.

Het maakt zonnecellen met een hoog rendement mogelijkWim Noorduin AmolfAmolf

Het idee voor de perovskiet-loodtest kwam uit onverwachte hoek: de halfgeleiderwereld.

„Perovskiet is een heel algemene kristalstructuur, een combinatie van kubussen en achtvlakken. Het kan bestaan uit allerlei verschillende materialen”, zegt Noorduin. „Een paar jaar geleden is ontdekt dat een perovskietstructuur met lood erin goed werkt als halfgeleider. Het maakt zonnecellen met een hoog rendement mogelijk, en led-cellen die heel veel licht uitzenden. Met name van die laatste eigenschap, licht uitzenden, maken wij nu ook gebruik.”


Lees ook
Het zonnepaneel is volwassen. Leve de zonnefolie

Het zonnepaneel is volwassen. Leve de zonnefolie

Fijn aan loodperovskieten is dat ze ook goed werken als halfgeleider als de kristallen niet zo netjes gevormd zijn. „Perovskiet is veel toleranter voor foutjes dan silicium, waar de zonnecellen die nu overal op daken liggen van gemaakt zijn”, zegt Noorduin. „Dat moet langzaam en netjes kristallen vormen. Als er foutjes in de kristalstructuur zitten dan doet de zonnecel het meteen niet goed meer.”

Cascade van chemische processen

Alleen dat schadelijke lood in het perovskiet, dat is jammer. „In het onderzoeksveld van zonnecellen en leds is iedereen op zoek naar een loodvrije variant. Dat blijkt helemaal niet makkelijk te zijn”, zegt Noorduin. „Wij hebben die gedachte omgedraaid: wat interessant dat je per se lood nodig hebt. En omdat lood zo makkelijk reacties in het lichaam aangaat, vroeg ik me af of dat ook in de omgeving zo zou zijn. Twee dingen die als iets negatiefs gezien worden, zijn ook ten positieve in te zetten.”

Het bleek te werken. Perovskieten worden heel snel gevormd, en het lichtgevende effect is er alleen met lood, niet met elementen die op lood lijken, zoals tin. „Er gebeurt in korte tijd heel veel, we begrijpen het nog maar gedeeltelijk”, zegt Noorduin. „Lood zit vast in het materiaal, metallisch of geoxideerd, dat moet eerst losgemaakt worden. Vervolgens moet een reactie met een zout plaatsvinden, en dat zout vormt dan weer een perovskiet. Het is een hele cascade van chemische processen, in enkele seconden.”

Als reagens om de perovskietvorming op gang te brengen gebruikten de Amsterdamse onderzoekers methylammoniumbromide. Met jodide of chloride in plaats van bromide werkt het ook, dan licht het gevormde perovskiet respectievelijk rood of blauw op in plaats van groen.

„We hebben gekozen voor groen omdat je oog het gevoeligst is voor groen licht”, zegt Helmbrecht. „Dat maakt het makkelijk te gebruiken. Als de concentratie lood hoog is, licht het fel op, bij lage concentraties minder fel maar het is dan alsnog goed zichtbaar. Fluorgroen is ook een sterke signaalkleur.”

Inmiddels is er een start-up om de loodtest verder te ontwikkelen: Lumetallix. Voor tachtig euro is een testkit te bestellen met een sprayflacon en een uv-zaklamp. Met één kit is 100 tot 200 keer te sprayen. Helmbrecht: „We hopen uiteindelijk een goedkope versie van de kit te maken voor landen met lage inkomens.”

„De kit is heel geschikt om lood in verf aan te tonen”, zegt Lex van Geen, geochemicus en research professor aan Columbia University in New York. Hij doet onderzoek naar het gebruik van veldtests om blootstelling aan toxische stoffen in het milieu te voorkomen. „Op veel plekken mag loodhoudende verf niet meer verkocht worden, maar dat betekent niet dat het niet gebeurt. Lood is een goed pigment, en goedkoop. Het staat alleen niet op het etiket dus veel mensen weten het niet.”

Van Geen was niet betrokken bij het onderzoek van Helmbrecht en Noorduin, maar gebruikt de veldtest van Lumetallix inmiddels wel in zijn onderzoek en heeft Lumetallix advies gegeven over verdere ontwikkeling.

Zwangere vrouwen

„Aanvankelijk waren we heel naïef”, zegt Noorduin. „We hadden een test, iedereen kan sprayen, klaar, dachten we. Maar als je lood vindt moet je er ook iets mee. We hadden ngo’s en gezondheidsprofessionals nodig die toepassing van de test kunnen koppelen aan scenario’s daarna.”

De kit wordt nu gebruikt in een onderzoek van Van Geen in Ivoorkust, waarbij testkits zijn uitgedeeld aan 200 zwangere vrouwen. „In Ivoorkust is loodhoudende olieverf de populairste verf”, zegt Van Geen. „Deze vrouwen zitten dus in een risicosituatie, met hun baby. De eerste vraag is natuurlijk, gaan ze het ook gebruiken. Nou, dat blijkt lang niet iedereen te doen. Een tweede vraag is wat er na gebruik gebeurt.”

Mensen in risicosituaties moet je niet alleen laten schrikken, weet Van Geen. „Als je niks te bieden hebt maak je ze alleen maar ongerust. Dus bij onze campagne hoort ook een advies. We zeggen: u kunt als het kind geboren wordt zorgen dat het niet in de kamer met loodverf slaapt, of u kunt de loodverf overschilderen met een wel geschikte verf. Daar hebben we een lijstje van gemaakt. Eenmaal overgeschilderd is het acute gevaar geweken.”

Ik geloof erg in het zelf ervaren door een test te doen waarbij er een fluorescerend kleurtje verschijnt

Het is moeilijk om te zorgen dat testkits als deze echt effect hebben, weet hij uit ervaring. „Maar ik geloof erg in het zelf ervaren door een test te doen waarbij er een fluorescerend kleurtje verschijnt”, zegt Van Geen. „De informatie komt veel urgenter over dan wanneer iemand anders met een XRF-apparaat een cijfer afleest waarbij gezegd wordt dat het misschien schade kan veroorzaken. Bij sommige rokers maakt de notie dat roken in de toekomst kanker kan veroorzaken ook weinig indruk.”

Martijn Mekkink van TAUW kent de testkit van Lumetallix niet, maar denkt dat een veldtest ook in Nederland nuttig kan zijn. „Gemeentes willen graag dat mensen makkelijk en snel kunnen nagaan of hun tuin verontreinigd is. Helaas is de ervaring dat de meeste burgers zich niet zo voor loodverontreinigingen interesseren. Goedkoop, makkelijk en snel meten helpt bij elk milieuprobleem.” Handelingsperspectief hierbij is om verontreinigde bodem te bedekken met een flinke laag schone grond.

Na sprayen van het reagens licht lood op onder het licht van een uv-lamp.

Beeld Lumetallix

De loodtest wordt nog verder verbeterd. „De test werkt heel goed op verf, kunststof en keramiek, maar bij proeven met aarde zagen we in eerste instantie een behoorlijke spreiding in de resultaten”, zegt Helmbrecht. „Niet heel gek, want aarde is een wilde mix van veel dingen. We sleutelen aan het reagens om de test ook met aarde betrouwbaarder te maken.”

Noorduin zoekt ondertussen naar andere loodtestmethodes en hij wil met de opgedane kennis zonnecellen verbeteren. „Met de spray veranderen we hele oppervlakken, ook vuile of natte, eenvoudig in perovskiet. Vrij stabiel perovskiet nog ook, het dak van de schuur van mijn buurman waar ik de spray op probeerde lichtte wel een maand lang op. Ik wil beter weten wat er tijdens de reactie gebeurt en of we perovskieten misschien op een nieuwe manier kunnen gebruiken voor zonnecellen.”



Leeslijst