Met een beetje elektriciteit gaat zand klonteren, wat kan helpen om de kust te beschermen

De structuur van nat zand aan de kust is te veranderen door er elektriciteit doorheen te leiden. Er ontstaat dan een rotsachtige, harde laag. Dit ‘natuurlijke cement’ kan wellicht ingezet worden tegen kusterosie, schrijven onderzoekers van Northwestern University in de Verenigde Staten in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications Earth & Environment, die ermee experimenteerden in hun lab.

Kusterosie is een groeiend probleem, nu de zeespiegel stijgt door klimaatverandering. Bouwwerken of het injecteren van cement zijn tot nu toe de voornaamste manieren om kusterosie tegen te gaan. Er wordt volop gezocht naar nieuwe effectieve en betaalbare manieren om verdwijnend land te behouden. De manier waarop weekdieren hun schelpen maken met mineralen uit zeewater, vormde de inspiratie voor de methode van Northwestern University.

Het zand dat door de onderzoekers hardgemaakt is met elektriciteit.
Foto Northwestern University

Mineralen in zeewater

De structuur van het zand verandert, doordat de elektriciteit de pH-waarde omhoogbrengt van het water dat tussen de poriën van het zand zit. Daardoor komen chemische reacties op gang. De mineralen in het zeewater klonteren vervolgens samen met het aanwezige zand. De onderzoekers pasten 2 tot 4 volt toe, en zagen na enkele dagen een harde laag ontstaan met daarin calciumcarbonaat, magnesiumhydroxide en hydromagnesiet – dezelfde stoffen als in de schelpen van weekdieren.

Hoe langer de stroom blijft lopen, hoe steviger de laag. Ook na het stoppen van de stroom blijft de rotsachtige laag bestaan. Maar de verandering hoeft niet permanent te zijn, de reactie is ook om te draaien waardoor de laag juist weer uiteenvalt.

„Deze methode is nieuw voor toepassing met zand, maar om staal dat in aanraking komt met zeewater te beschermen tegen roest wordt al langer elektriciteit gebruikt”, zegt Stefan Jansen, milieuchemicus en microbioloog bij kennisinstituut Deltares. „Bij windmolens gebeurt dit bijvoorbeeld, en ook daar zien we dat er een harde, kalkachtige korst rond het staal ontstaat.”

Potten met zand in het lab, met daarin elektrodes.
Foto Matthew Allen/Northwestern University

Een beetje chloor

„Een lastig punt is dat er ook een beetje chloor gevormd wordt in de reactie”, zegt Jansen. „Chloor is heel reactief en dit kan daardoor vervelende bijeffecten hebben. Voor toepassing bij staal is uitgebreid onderzocht hoe chloorvorming voorkomen kan worden, namelijk door met het voltage binnen een bepaalde bandbreedte te blijven. Het is wellicht dus te voorkomen, maar de onderzoekers stappen hier te makkelijk overheen. Als ze ook buiten het lab gaan experimenteren behoeft dit aandacht.”

„Het is een elegante methode, maar ik betwijfel of het geschikt is als grootschalige kustverdediging”, zegt Jansen. „Ik ben geen ecoloog, maar wat doet het veranderen van zand in een harde laag met al het bodemleven dat juist afhankelijk is van het losse zand? Ik zie gerichte toepassing meer voor me, als ondersteuning voor de fundering van windmolens of bouwwerken voor kustverdediging bijvoorbeeld. Wellicht kun je er ook scheuren mee repareren, alsof je een gaatje dichtkit.”