Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) haben aktuell etwa zwei Milliarden Menschen keinen Zugang zu sauberen Trinkwasser. Es gibt diverse Ansätze, gegen dieses Problem vorzugehen, und nicht wenige davon beruhen auf Geräte, die durch Kondensation Wasser aus der Umgebungsluft gewinnen. Diese Geräte sind aber oft auf eine gewisse Luftfeuchtigkeit angewiesen. Forscher der UC Berkeley und des MIT haben eine Methode entwickelt, mit der selbst in der Wüste Wasser aus der Luft gewonnen werden kann.


Bild: Hyunho Kim

Wasser auch aus trockener Luft

Vorhandene Systeme, mit denen Wasser aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann, sind oft nicht nur auf eine gewisse Luftfeuchtigkeit, sondern auch auf eine externe Energiequelle angewiesen. Das Team rund um Omar Yaghi von der UC Berkeley wollte eine Lösung entwickeln, die auch in trockenen Gebieten ohne zusätzliche Energiequelle Wasser gewinnen kann.

Um dieses Ziel zu erreichen, griffen die Wissenschaftler auf eine Materialklasse zurück, die Yaghi bereits vor 20 Jahren entwickelt hat: s sogenannte metall-organische Gerüste (engl.: metal-organic frameworks, MOF). Dabei handelt es sich um eine Kombination aus verschiedenen Metallen, die mit organischen Molekülen miteinander verknüpft sind. So entstehen poröse Strukturen, die bestimmte gasförmige und flüssige Moleküle einfangen können, während ungewollte Moleküle durch die Struktur hindurchtreten. MOFs kamen bisher zum Einsatt, um Gase wie etwa CO2, Wasserstoff und Methan einzufangen.


2,8 Liter Wasser in 12 Stunden

Das Gerät der Forscher nutzt auf Zirkonium basierende MOFs, die Yaghi und seine Kollegen 2014 entwickelt haben, um Wassermoleküle einzufangen. Das Material wird zwischen einem Solar-Absorber und einem Kondensator montiert. Nachdem die Wassermoleküle von den MOFs eingefangen wurden, wird das Material von dem Solar-Absorber erhitzt. Die Wassermoleküle kondensieren an dem Kondensator und fließen dann in flüssiger Form in einen Auffangbehälter.

This work offers a new way to harvest water from air that does not require high relative humidity conditions and is much more energy efficient than other existing technologies„, so Evelyn Wang vom MIT.

In einem Feldtest gelang es, mit dem Gerät 2,8 Liter Wasser innerhalb von 12 Stunden aus trockener Umgebungsluft zu gewinnen. Die Luftfeuchtigkeit lag dabei unter 20 Prozent und es kam ein Kilo der MOFs zum Einsatz.

Wasser für jeden Haushalt

Yaghi bezeichnete die Resultate als Durchbruch beim Gewinnen von Wasser aus trockener Umgebungsluft. Seiner Vision nach könnte das Gerät in Zukunft in ärmeren Ländern zum Einsatz kommen, um den Menschen Zugang zu sauberen Wasser zu gewähren, ohne dass sie dafür lange Wegstrecken zurücklegen müssen. In größeren Ausführungen könnte seine Anlage sogar zum Einsatz kommen, um Felder zu bewässern.

Allerdings gibt es noch Raum für Verbesserungen. Die MOFs können derzeit etwa 20

Prozent ihres Gewichts in Wasser resorbieren und kosten etwa 150 US-Dollar pro Kilogramm, was das Gerät derzeit für ärmere Haushalte unerschwinglich macht. Die Forscher wollen nun versuchen, durch ein anderes Material eine Effizienz von 40 Prozent zu erreichen und die Kosten zu senken. Laut Yaghi konnte das Team bereits erfolgsversprechende Resultate mit Aluminium erreichen, was etwa 100 Mal günstiger als Zirkonium ist.

Wasserproduktion rund um die Uhr

Ein weiteres Ziel des Teams ist es, das Gerät so weiterzuentwickeln, dass es rund um die Uhr Wasser produzieren kann.

To have water running all the time, you could design a system that absorbs the humidity during the night and evolves it during the day. Or design the solar collector to allow for this at a much faster rate, where more air is pushed in. We wanted to demonstrate that if you are cut off somewhere in the desert, you could survive because of this device. A person needs about a Coke can of water per day. That is something one could collect in less than an hour with this system„, erklärt Yaghi.

Da Unternehmen wie die BASF momentan MOFs testen, um sie in kommerziellen Anwendungsszenarien einzusetzen, sieht Yaghi in Zukunft deutlich mehr Möglichkeiten, um weitere Materialien zu testen und das Gerät weiterzuentwickeln.

Via UC Berkeley

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.
PayPal SpendeAmazon Spendenshopping

3 Kommentare

  1. sfd

    19. April 2017 at 16:39

    Hört sich erst mal gut an.
    Wenn aber in einer trockenen Umgebung auch noch das bisschen Wasser aus der Luft zieht, würde ich behaupten das ist auf Dauer eine schlechte Lösung. Die Feuchtigkeit fehlt dann wieder woanders, evtl gibt es dann noch weniger Niederschläge oder die Flora ist neg. betroffen.

  2. Ew

    20. April 2017 at 12:31

    Ich kann mir vorstellen, dass in Gebieten mit höherer Luftfeuchtigkeit und verschmutztem Wasser dieses System toll wäre

  3. Paul Müller

    21. Juli 2017 at 11:41

    @sfd: Deine Behauptung trifft nicht zu. Selbst wenn man großtechnisch größere Mengen Wasser der Luft entzieht, so geht dieses ja nicht verloren, sondern wird nach Verbrauch wieder der Umwelt zugeführt. M. E. könnte es sogar zu einem Sogeffekt kommen, wenn das Wasser zum Bewässern von Biotopen verwendet wird.

    Leider fehlt in dem Artikel der Hinweis, ob die MOF’s ständig verbraucht werden bzw. wie lange sie halten.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.