Ein Forschungsteam der University of California in Berkeley hat mit seiner bahnbrechenden Erfindung erstmals ohne Strom Trinkwasser aus der Luft in der Wüste des US-Bundesstaates Arizona erzeugt.
Dem Autor des Verfahrens, das der innovativen Anlage zugrunde liegt, zufolge soll die Novität bisher keine Pendants in der Welt haben.
Käfer und Pflanzen in der Namibwüste tun es und auch das in vielen Trockenregionen verbreitete Laubmoos Syntrichia caninervis: Sie gewinnen Wasser aus ihrer Umgebungsluft. Diese Wüstenbewohner profitieren davon, dass die Luft selbst in diesen trockenen Umgebungen noch Feuchtigkeit enthält – als Wasserdampf oder Nebel.
Spezieller Oberflächenstrukturen lassen diese Feuchtigkeit auf den Organismen kondensieren und versorgen sie so mit flüssigem Wasser.
Das Prototyp-Werkzeug bestehe aus einem metall-organischen Gerüst (MOF), das Wasser aus relativ trockener Luft absorbieren kann, berichtete die Fachzeitschrift Science Advances. Momentan werde das mikroporöse kristalline Materialie aus ziemlich kostspieligem Zirconium hergestellt und kann lediglich 100 Gramm Wasser pro Kilo MOF pro Tag-Nacht-Zyklus produzieren.
Dabei seien Sonnenlicht und Umgebungstemperatur die einzigen Bedingungen für den gewünschten Ablauf der chemischen Reaktion.
Metallorganische Verbindung als Wasserabsorber
Kern des Systems ist ein sogenanntes metallorganisches Gerüst (MOF), das als Wasserabsorber dient. Dabei handelt es sich um ein kristallines Material aus Metallen und organischen Molekülen, das durch unzählige Mikroporen eine enorm große Oberfläche besitzt. Sie kann bei einem MOF-Würfel von der Größe eines Zuckerstücks die Fläche von sechs Fußballfeldern erreichen, wie die Forscher erklären.
Dieses Material kann dadurch Wasserdampf unter normalen Umgebungsbedingungen sehr effektiv absorbieren. Dafür wird das MOF während der kühleren Nacht in einem offenen Behälter der Luft ausgesetzt.
„Das Entscheidende dabei ist, dass dieses System in geringer Luftfeuchte arbeitet – und das ist genau das, was wir in den Wüstenregionen der Welt vorfinden“, sagt Yaghi. In den Tests funktionierte die Absorption selbst bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von unter 40 Prozent.
Tag-Nacht-Wechsel als Antrieb
Um das gespeicherte Wasser wieder freizusetzen, genügt, es, das MOF zu erhitzen und den aufsteigenden Wasserdampf zu kondensieren. Dafür wird der äußere, transparente Behälter am Morgen geschlossen und der Sonnenhitze ausgesetzt.
Das gespeicherte Wasser verdunstet, kondensiert an der Innenwand des Außenbehälters und sammelt sich in einem Auffangbecken.
Der Clou dabei: Dieser Zyklus aus Wasserdampfabsorption und Wasserabgabe funktioniert bei Raumtemperatur und allein durch die Temperaturunterschiede des Tag-Nacht-Wechsels, wie die Wissenschaftler berichten.
Im Labor gewann sie so mit rund einem halben Kilogramm eines zirkoniumhaltigen MOF (MOF-801) 78 Gramm Wasser. Bei Tests in der Wüste von Arizona erzeugte das gleiche System immerhin noch 55 Gramm Wasser am Tag bei Luftfeuchten von fünf bis 40 Prozent.
„Enormes Interesse“
In ersten Tests mit einem weiteren, billigeren und noch effektiveren MOF auf Aluminiumbasis gelang es den Forschern bereits, unter gleichen Bedingungen doppelt so viel Wasser zu gewinnen.
Ihren Schätzungen nach könnte mit einem Kilogramm dieses MOF-303 pro Tag rund 400 Milliliter Wasser in der Wüste gewonnen werden. Feldtests mit diesem optimierten System sind demnächst im Death Valley geplant.
Weil das wasserabsorbierende Material immer wieder einsetzbar ist und das Ganze völlig ohne Strom funktioniert, sei dies ein vielversprechendes System für selbst entlegene Wüstengebiete, so die Forscher.
Literatur:
Tomorrow – Die Welt ist voller Lösungen
Schwarzbuch Markenfirmen: Die Welt im Griff der Konzerne
Schwarzbuch WWF: Dunkle Geschäfte im Zeichen des Panda
Jeremy Irons präsentiert: Weggeworfen – Trashed (Prädikat: Wertvoll)
Video:
Quellen: PublicDomain/scinexx.de/deutsch.rt.com am 14.06.2018
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