Innovation der University of California, Berkeley verwendet poröses Material und Sonnenwärme
Trinkwasser direkt aus der Luft gewinnt ein Gerät von Forschern der University of California, Berkeley. Als Energiequelle dient Sonnenlicht. Dieser Wassersammler verwendet ein ultraporöses Material, das als metallorganisches Gerüst (MOF) bekannt ist. Um seine Leistungsfähigkeit zu beweisen haben die Entwickler das Gerät am heißesten und trockensten Ort Nordamerikas getestet, dem Death Valley National Park. Es gelang, aus der extrem trockenen Luft die winzigen Mengen an Wasser, die sie enthält, zu extrahieren.
Leistungsstarkes Werkzeug
Andere Materialien, die prinzipiell als Wassersammler geeignet sind, wie Hydrogele, Zeolithe oder Salze versagen bei niedriger Luftfeuchtigkeit, sind nicht energieeffizient und haben eine zu geringe Ausbeute. Anders ist es bei MOF-betriebenen Wassersammlern, was sie zu einem außergewöhnlich leistungsstarken Werkzeug macht, um Probleme der Wasserknappheit zu lösen.
Entscheidend war das Design des metallorganischen Gerüsts, das aus einer Kombination von Metallatomen und organischen Molekülen besteht. Chemiker Omar Yaghi und sein Team haben Datenwissenschaften und maschinelles Lernen genutzt, um das Design dieser Moleküle zu beschleunigen und zu skalieren. Das Gerät sammelt pro Kilogramm MOF bei starker Sonneneinstrahlung täglich bis zu 285 Milliliter Wasser. Es kann der Luft bis zu 90 Prozent der darin enthaltenen Wassermoleküle entziehen und als Trinkwasser verfügbar machen.
Solare Wärme treib Wasser aus
Das poröse Material saugt sich in der Nacht mit Wasser voll. Wenn die Sonne aufgeht, erwärmt sie das metallorganische Gerüst, sodass das Wasser dampfförmig entweicht und an einer im Schatten liegenden, etwas kühleren Platte kondensiert, so dass es aufgefangen werden kann. Das Gerät kann viele Jahre ohne Leistungseinbuße betrieben werden, so die Experten. Da es ausschließlich mit Solarenergie betrieben wird, bleiben negative Auswirkungen auf das Klima aus.
„Fast ein Drittel der Weltbevölkerung lebt in wasserarmen Regionen. Die Vereinten Nationen prognostizieren für das Jahr 2050, dass fast fünf Mrd. Menschen einen erheblichen Teil des Jahres unter Wasserstress leiden werden. Deshalb ist es wichtig, eine neue Quelle für Trinkwasser zu erschließen», unterstreicht Yaghi abschließend.
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