Waterproductie met droge lucht is een realiteit

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Natuurkundigen van de University of Berkeley en het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een gadget gemaakt dat water uit de droge lucht van Californië en andere droge gebieden van de wereld kan halen met alleen de energie van de zon, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap.

"Onze droom is om volledig zelfstandige woningen te creëren die volledig kunnen worden aangedreven door deze apparaten op zonne-energie. Ons experiment heeft dit mogelijk gemaakt. Je zou kunnen zeggen dat we een stap hebben gezet in de richting van het creëren van 'gepersonaliseerd' water", zegt Omar Yaghi) van de universiteit van Californië in Berkeley (VS).

Het probleem van toegang tot water wordt voor de aarde steeds nijpender - volgens schattingen van de VN zal dit tegen 2025 meer dan 14% van de wereldbevolking treffen. Tegenwoordig zijn er tientallen methoden en technologieën voor het ontzilten van zeewater, waarvan sommige zelfs op industriële schaal worden gebruikt in rijke Arabische landen.

Al deze ontziltingstechnieken hebben twee belangrijke nadelen: ze zijn ofwel te duur en energie-intensief, ofwel de behandelingssystemen raken snel verstopt en onbruikbaar. Dit alles maakt ontzilting economisch zinloos.

Yagi en zijn collega's stellen een alternatieve methode voor om aan schoon drinkwater te komen, waarbij ze een idee implementeren dat voorheen alleen op de pagina's van sciencefictionromans en films te vinden was. Ze slaagden erin een systeem te creëren dat water uit de lucht haalt met behulp van zogenaamde metaal-organische steigers (MOF).

MOC's zijn complexe polymere materialen die qua structuur vergelijkbaar zijn met een honingraat en een zeer hoge porositeit en sterkte bezitten. Tegenwoordig worden ze gebruikt om filters te maken die koolstofdioxide of waterstof kunnen opvangen en enorme hoeveelheden van deze gassen kunnen opvangen.

Yagi, een van de pioniers van het IOC, ontdekte twee jaar geleden dat een soortgelijk materiaal bestaande uit zirkonium en adipinezuur, een ontkalkingsmiddel, geen waterstof, methaan of andere soorten gassen opneemt, maar watermoleculen. Hierdoor kwam hij op het idee dat frames gebruikt kunnen worden om water uit de lucht te halen.

Met dit idee in gedachten werkte hij samen met ingenieurs van MIT, en samen creëerden ze een vrij eenvoudige en goedkope "watergenerator". Het werkt extreem primitief - het "zand" van IOC-deeltjes absorbeert water uit de lucht, en het licht en de warmte van de zon, erop gericht door een systeem van spiegels, zorgt ervoor dat waterdamp ze verlaat en condenseert in een vat dat is verbonden met deze ontzilting plant.

Zo'n apparaat, met daarin een kilogram IOC, kan in een halve dag zo'n drie liter water produceren, zelfs uit redelijk droge lucht met een luchtvochtigheid van 20-30%. In principe is dit voldoende om een persoon per dag van de benodigde hoeveelheid drinkwater te voorzien.

Volgens Yagi kan de structuur van het IOC worden geoptimaliseerd en zal het twee keer zoveel water opnemen als nu. Wetenschappers hopen dat dit materiaal en zijn nieuwe versies, evenals "industriële" generatoren die lucht onder druk blazen, het probleem van toegang tot schoon water in de droogste delen van de wereld zullen helpen oplossen.