Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.
Vandaag nummer 30 van de 118 elementen, Zink (Zn).
Klik hierop om naar de wikipedia versie te gaan waarbij je gemakkelijk naar de verschillende elementen kunt doorklikken
Toepassingen
In de industrie wordt zink veelal gebruikt in legeringen. Enkele belangrijke toepassingen zijn:
In een balanceringsgewicht op de stalen velg van een auto. Het wordt vaak lood genoemd, het is echter zink dat als een milieuvriendelijker vervanger wordt gebruikt.
In de geneeskunde wordt zinkoxide gebruikt als werkzaam onderdeel van diverse zalven bij eczeem. Het heeft een indrogende, verkoelende en adstringerende (samentrekkende) werking. Zink wordt ook als voedingssupplement toegepast.
Bij de bewerking van rubber wordt zinkoxide als katalysator gebruikt.
In de organische chemie wordt dimethylzink (Zn(CH3)2) gebruikt voor verschillende syntheses.
De Zink-zinkoxidecyclus of Zn/ZnO cyclus is een twee fasen thermochemisch proces op basis van zink en zinkoxide[1] voor de productie van waterstofgas[2] met een typische efficiëntie van 40 %[3].
Lithium is schaars en duur. Veel mensen maken zich zorgen of er wel genoeg lithium is voor alle elektrische auto’s. Er is echter een goede vervanger: zink. Het metaal zink wordt al veel gebruikt in de bouw en industrie. Er is honderd keer zoveel zink beschikbaar als lithium. Zink-luchtbatterijen hebben ook een hogere energiedichtheid dan lithiumbatterijen. Ook bevat zeewater onafzienbare hoeveelheden lithium. Wordt dit de doorbraak van elektrisch vervoer?
Lithiumschaarste Lithium, het lichtste metaal dat bestaat (massief lithium blijft drijven op water – en vliegt meteen in brand) is schaars. Weliswaar zit in zeewater per aardbewoner meer dan veertig ton lithium, maar dit is door de lage concentratie zeer lastig te winnen. De winbare lithiumvoorraden zijn lager: ongeveer achtentwintig miljoen ton, dat is vier kilo per mens. Net genoeg voor één elektrische auto met lithiumbatterij per persoon. Dat is de reden dat een aantal mensen zich ernstig zorgen maken. Tot overmaat van ramp: verreweg de meeste winbare lithium zit in een opgedroogde binnenzee die zich uitstrekt over drie Zuid-Amerikaanse landen: Bolivia, Argentinië en Chili. De rest zit in China en – naar vermoedt wordt – in het door de taliban beheerste Zuid-Afghanistan. Ook vormt het lithiumrijke gebied in Bolivia, de Salar de Uyuni, een uniek en kwetsbaar natuurgebied en grote toeristische trekpleister. De Bolivianen hebben begrijpelijkerwijze weinig zin om dit schitterende gebied hetzelfde lot te laten ondergaan als het voor fosfaatmijnbouw totaal kaalgestripte Nauru. Kortom: het is slimmer om een alternatief voor lithium te zoeken.
Het vroegere eiland Incahuasi ligt in het midden van de unieke zoutvlakte Salar de Uyuni. Het volgende slachtoffer van de menselijke kortzichtigheid en fantasieloosheid? Niet als het aan de Bolivianen ligt...
Lithium uit ontziltingsfabrieken
De landen in de Sahara beschikken over weinig water, maar zeer veel zonlicht. Ideale omstandigheden dus voor ontziltingsfabrieken die als bijproduct enorme hoeveelheden pekel leveren. Deze pekel bevat hogere concentraties lithium, waardoor winning van lithium uit zeewater economisch toch haalbaar wordt. In feite wordt het natuurlijke proces dat er voor zorgde dat de Salar de Ayuni zo veel lithium concentreerde, hier herhaald. Per liter zeewater komt 0,17 ppm lithium voor. Als de pekel die vrijkomt uit het persen van zoetwater uit zeewater (fabrieken op zonne-energie kunnen dat met een efficiëntie van twee kilowattuur per kubieke meter) verder wordt ingedampt, wordt dit veel meer. Ook is lithiumchloride drie keer oplosbaarder dan de chlorides van natrium en magnesium, de belangrijkste andere metaalionen in zeewater, dus de pekel die overblijft als je flink indampt is erg rijk aan lithium. Kortom: het zou wel eens een slim idee kunnen zijn een lithiumfabriek aan een ontziltingsinstallatie te koppelen.
Het Zwitserse bedrijf ReVolt beweert een werkende oplaadbare zinkbatterij te hebben ontwikkeld met meer vermogen dan een lithiumbatterij.
Zink: de oplossing?
Al tientallen jaren is bekend dat zink-lucht batterijen een zeer hoge energiedichtheid per liter kennen, om precies te zijn zelfs bijna het dubbele van lithium-ion batterijen. De reden: er komt elektriciteit vrij door de reactie van zink met zuurstof uit de lucht, die dus niet meegenomen hoeft te worden. In theorie kan de energiedichtheid met maximaal 10 kWh per liter zelfs oplopen tot die van benzine. Uiteraard is hier uitgebreid onderzoek naar gedaan, maar technische problemen hebben de toepassing tot nu toe beperkt tot wegwerpknoopcellen. Zink kent niet de milieuproblemen die met bijvoorbeeld kwik, lood en cadmium geassocieerd worden, integendeel: zink is een belangrijk sporenelement voor onder meer mensen.Energiebottleneck is de inefficiënte manier waarop zinkbatterijen weer ‘opgeladen’ moeten worden: de zuurstof moet uit het zinkoxide verwijderd worden.
Daartegenover staat dat overheden vermoedelijk erg blij zullen zijn met een zinkgebaseerd batterijsysteem. Illegaal opladen om zo accijns te ontduiken kan niet. Zink-tankstations zullen vermoedelijk bestaan uit een soort parkeervak waar auto’s op gaan staan. Het “lege” pak wordt uit de auto gehesen en vervangen door een vers pak. Althans: een dergelijk design is ontwikkeld bij de Franse autofabrikant Renault, is nu naar buiten gekomen aan de hand van een industrieel spionageschandaal waar China bij betrokken is.
Ook beweert het Zwitserse bedrijf ReVolt er in te zijn geslaagd een herlaadbare zink-lucht batterij te ontwikkelen. Andere experimentele zink-luchtbatterijen kunnen reeds tweehonderd keer herladen worden. Gezien de in theorie enorme energiedichtheid kan dit wel eens de doorbraak zijn die betaalbare elektrische auto’s mogelijk maakt – de eerder genoemde Tesla Roadster kost rond de ton. Kortom: het zogenaamde peak lithium is een schijnprobleem. Moeder Aarde biedt voldoende gulle gaven om al haar kinderen een menswaardig bestaan te geven. Zolang mensen zich tenminste ook als waardige mensen gedragen – dat wil zeggen hun geestelijke gaven en creativiteit tot het maximum benutten in plaats van deze te verspillen aan wapentuig, fatalisme en religieus dogmatisme.
