Eine neue Lösung, um Trinkwasser aus der Luft zu gewinnen
Die Forscher haben ein innovatives Gerät entwickelt, das in ACS Energy Letters beschrieben wird. Es besteht aus Lamellen, die mit einem absorbierenden Material beschichtet sind. Diese Lamellen fangen die Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft ein, die dann freigesetzt wird, wenn sie erhitzt werden, und Trinkwasser bildet. Dieses Prototyp könnte den zunehmenden Wasserbedarf, insbesondere in trockenen Regionen, erfüllen.
Die Erdatmosphäre enthält Billionen Liter Süßwasser in Form von Wasserdampf. Die Sammlung dieser unsichtbaren und verdünnten Ressource bleibt jedoch eine Herausforderung. Aktuelle Systeme fangen hauptsächlich Tau oder Nebel auf, aber in trockenen Gebieten können neue Materialien wie temperaturabhängige Hydrogele, metall-organische Gerüste oder Zeolithe (kristalline Aluminosilikate) kleine Mengen Feuchtigkeit aus der Luft gewinnen und Wasser durch Erwärmung freisetzen.
Um diese Absorptionsmaterialien praktisch zu machen, müssen sie in kompakte und tragbare Geräte integriert werden, die eine Restwärmequelle nutzen. Zu diesem Zweck haben Xiangyu Li, Bachir El Fil und ihre Kollegen einen Feuchtigkeitssammler entwickelt, der diesen Spezifikationen entspricht.
Die Forscher entwarfen adsorbierende „Lamellen“, indem sie ein Kupferblatt zwischen kupferbeschichteten Schäumen einfügten. Im Gegensatz zu früheren Studien, die sich auf die Materialentwicklung konzentrierten, ermöglichte diese gemeinsame Gestaltung des Adsorptionsbetts und der Materialeigenschaften die Herstellung dünner, kompakter Lamellen, die schnell Wasser sammeln können.
Um dieses Konzept zu demonstrieren, entwickelten sie ein Gerät mit zehn kleinen adsorbierenden Lamellen, die nebeneinander auf einer Kupferbodenplatte angeordnet waren und 2 Millimeter voneinander entfernt waren. Diese Konfiguration optimiert die Feuchtigkeitsaufnahme in wüstenartiger Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 10 %. Innerhalb einer Stunde sind die Lamellen gesättigt und geben die eingefangene Feuchtigkeit frei, wenn die Basis 184°C erreicht.
Bei einer Extrapolation dieser Ergebnisse auf 24 Sammel- und Freisetzungszyklen berechnete das Team, dass eine Literbeschichtung auf den Lamellen bis zu 1,3 Liter Trinkwasser pro Tag in einer Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 % produzieren könnte. Dieses Volumen ist zwei- bis fünfmal höher als das zuvor entwickelter Geräte.
Diese Studie eröffnet interessante Perspektiven für die schnelle Feuchtigkeitsaufnahme und Wassergewinnung aus trockener Luft, mehrmals täglich. Mit weiteren Entwicklungen könnte dieses System in bestehende Infrastrukturen integriert werden, die Restwärme erzeugen, wie Gebäude oder Transportfahrzeuge, um eine kostengünstige und nachhaltige Lösung zur Trinkwassergewinnung in trockenen Regionen bereitzustellen.
Bachir El Fil, Mitautor der Studie, schließt: „Dieses Gerät könnte dazu beitragen, den wachsenden Wasserbedarf zu decken, insbesondere in Gebieten, in denen der Zugang zu dieser Ressource begrenzt ist.“
Verfasser des Artikels: Cédric DEPOND