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Materialforschung: Spezialmaterial gewinnt Trinkwasser aus der Luft

Auch in der Wüste enthält die Luft Feuchtigkeit. Forscher aus den USA haben ein Gerät entwickelt, das der Luft das Wasser entzieht. Es basiert auf einem Material mit einer großen inneren Oberfläche und nutzt die Sonne als Energiequelle.

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Wassergewinnungssystem auf MOF-Basis: absorbiert nachts Wasser und gibt es am Tag frei.
Wassergewinnungssystem auf MOF-Basis: absorbiert nachts Wasser und gibt es am Tag frei. (Bild: MIT/UC Berkeley)

Wasser für die Wüste: Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universität von Kalifornien in Berkeley (UC Berkeley) haben eine Möglichkeit gefunden, Trinkwasser aus der Luft zu gewinnen. Der Schlüssel ist ein besonderes Material: ein Metall-organisches Gerüst (Metal-Organic Framework, MOF).

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Metall-organische Gerüste sind Verbindungen aus einem Metall und einem organischen Material, wobei das Metall Knotenpunkte bildet und die organischen Moleküle als Verbindungselemente dazwischen fungieren. Es entstehen Poren, deren Größe durch die Länge des organischen Moleküls bestimmt wird. Eine solche dreidimensionale Struktur hat eine sehr große innere Oberfläche.

Das Metall bestimmt die Reaktion

Das eingesetzte Metall entscheidet darüber, welche Reaktion das MOF eingeht. In diesem Fall nutzen die Forscher Zirconium-Oxid. So haben sie ein MOF geschaffen, das Wasser aus der Luft absorbiert. Wird es erwärmt, gibt es das Wasser frei.

Die Forscher haben damit ein Testgerät gebaut, das nachts Wasser absorbiert und tagsüber freigibt: Das MOF wird zwischen zwei Oberflächen platziert. Die äußere Oberfläche wird schwarz angemalt und absorbiert tagsüber Sonnenlicht. Die zweite Oberfläche ist so warm wie die Außentemperatur. Erwärmt sich die eine Oberfläche, verdampft das Wasser in den Poren, kondensiert an der kühleren Unterseite und wird gesammelt. Das geht auch ohne Sonnenlicht - dann muss das MOF anders erhitzt werden, etwa durch ein Feuer.

MOF zieht Wasser aus trockener Luft

Etwa ein Kilogramm des MOF kann nach Angaben der Forscher in zwölf Stunden knapp drei Liter Wasser aus der Luft gewinnen. Und das auch aus trockener Luft: "Es gibt Wüstengegenden überall auf der Welt mit einer Luftfeuchtigkeit von etwa 20 Prozent", sagt Evelyn Wang vom MIT. Bisher habe es aber keine Technik gegeben, um aus so trockener Luft Wasser zu gewinnen.

MOFs sind vielseitig verwendbar: So könne ein MOF in einem Gastank dessen Speicherkapazität deutlich vergrößern, sagt Omar Yaghi von der UC Berkeley. Ein anderes absorbiere Kohlendioxid aus der Luft oder aus Abgasen. Yaghi hat die MOFs vor rund zwei Jahrzehnten entwickelt.

Nebelzäune brauchen eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit

Es gibt bereits Systeme, um Wasser aus der Luft zu gewinnen, wie etwa Nebelzäune oder Atrapanieblas. Diese benötigen jedoch eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit. Ein anderes System arbeitet mit gekühlten Oberflächen, an denen die Luftfeuchtigkeit kondensiert. Allerdings funktioniert das auch nur bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 Prozent. Zudem ist das Kühlen sehr energieaufwendig.

Ein Gerät wie das, das die Forscher gebaut haben, könnte Menschen in trockenen Regionen mit Wasser versorgen. Eine andere Einsatzmöglichkeit ist die Seefahrt: Boote oder Rettungsinseln könnten damit ausgestattet werden, um die Besatzung mit Frischwasser zu versorgen.



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Rattenschwanz 23. Apr 2017

"enemy approaching from the south" *schwitz*

tingelchen 19. Apr 2017

Ein Tiefbrunnen ist gar kein Problem. Auch die Menge ist nicht relevant. Relevant ist...

timo.w.strauss 19. Apr 2017

Ich hab Preise von 2013 gefunden mit 1500 USD pro Tonne, also 1,5 USD pro kg. Quelle...

Flexy 19. Apr 2017

Wenn man nicht nur Wasser trinkt sondern beim Trinken auch noch Nahrung zu sich nimmt...

AllDayPiano 18. Apr 2017

Bei diesen feinen Poren - wie schnell setzen diese sich zu?


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