Wat krijg je als je een nieuwe benadering van waterwinning kruist met een lichte mist? Het antwoord:veel meer water dan je had verwacht.

De ontwikkeling van de mistharp, een interdisciplinaire combinatie van techniek en biomimetisch ontwerp door Virginia Tech, werd voor het eerst gerapporteerd in 2018. De hoop achter de ontwikkeling van de mistharp was eenvoudig:in gebieden van de wereld waar water schaars is maar mist aanwezig, het halen van bruikbaar water uit mist zou een duurzame optie kunnen worden. Terwijl mistnetten al in gebruik zijn, de superieure efficiëntie van de mistharp zou het aantal regio's wereldwijd waar het oogsten van mist haalbaar is, drastisch kunnen vergroten. Het verschil zit hem in het griezelige vermogen van de mistharp om water te halen uit minder dichte mist dan zijn voorgangers.

De partneraanpak is een combinatie van nieuw ontwerp met bestaande wetenschap. De wetenschap is gestart met assistent-professor Jonathan Boreyko van de afdeling Werktuigbouwkunde van het College of Engineering. Zijn groep veronderstelde de harpbenadering en karakteriseerde de uitvoering van de harpprototypes. Ontwerpontwikkeling is geleid door universitair hoofddocent Brook Kennedy van de afdeling Industrieel Ontwerpen van het College of Architecture and Urban Studies. Kennedy's productontwikkeling en materiaalkennis brachten het project op het punt waarop het kon worden geprototypeerd en getest in echte omgevingen. Vroege financiering kwam van het Institute for Creativity, kunst, en technologie.

"Miljarden mensen hebben wereldwijd te maken met waterschaarste, Kennedy zei. "We zijn van mening dat de mistharp een geweldig voorbeeld is van een relatief eenvoudig, low-tech uitvinding die gebruik maakt van inzichten uit de natuur om gemeenschappen te helpen in hun meest elementaire behoeften te voorzien."

Het "harp"-ontwerp maakt gebruik van parallelle draden om omgevingswater uit mist te verzamelen, terwijl de huidige technologie die over de hele wereld wordt gebruikt, voornamelijk afhankelijk is van een schermgaas. De in het laboratorium bewezen theorie voor het nieuwe apparaat was dat parallelle draden efficiënter zijn in het verzamelen van water, het vermijden van verstoppingen en het verbeteren van de afvoer naar de collector. De kleinschalige vroege tests van de onderzoekers toonden aan dat in omstandigheden met veel mist, hun harpen overtroffen die met mazen met een factor twee tegen één.

Het testen verplaatste zich toen letterlijk naar het veld. In de open velden van Virginia Tech's Kentland Farm, toen-undergraduate Brandon Hart bouwde overdekte constructies om te voorkomen dat regenval de bevindingen zou beïnvloeden. Onder deze dekens, mistharpen werden naast elkaar geplaatst met drie verschillende mesh-oogsters:één met draaddiameters gelijk aan de harp, een met een draadmaat die meer optimaal is voor het oogsten, en een met Raschel-gaas - een gaas gemaakt van platte paneellinten in v-vormige arrays tussen horizontale steunen. Dit v-vormige gaas is momenteel het meest populair onder mistoogstlocaties over de hele wereld.

Terwijl in het laboratorium zware mistcondities werden gebruikt, de werkelijke mistomstandigheden rond Virginia Tech zijn over het algemeen veel lichter. Toen veldtesten begonnen, Boreyko en Kennedy waren sceptisch dat de beschikbare mist de feedback zou geven die ze nodig hadden om adequaat te testen. Ze waren aangenaam verrast.

Toen de mist begon te rollen over de heuvels van de New River Valley, de mistharpen lieten altijd resultaat zien. In dunne mist, de opvangbuizen van de gaascollectoren waren volledig druppelvrij. Zelfs toen de mistdichtheid toenam, de harpen presteerden steeds beter dan hun metgezellen. Afhankelijk van de dichtheid van de mist, dit varieerde van twee keer zoveel output tot bijna 20 keer.

Labstudies en veldgegevens samenbrengen, onderzoekers hebben vastgesteld dat het collectiepotentieel het resultaat is van meerdere factoren. De grootste hiervan is de grootte van de verzamelbare waterdruppels tussen mesh en harp. In beide gevallen te oogsten, water moet worden opgevangen op het gaas of de harp als de lucht er doorheen gaat, door de zwaartekracht naar beneden naar inzamelpunten reizen. Mistharpen gebruiken alleen verticale draden, het creëren van een onbelemmerd pad voor mobiele drops. Gaasverzamelaars, daarentegen, hebben zowel horizontale als verticale constructie, en waterdruppels moeten aanzienlijk groter zijn om de horizontale stukken te kruisen. Bij veldproeven, gaasverzamelaars hadden routinematig druppeltjes nodig die ongeveer 100 keer groter waren dan die op harpen voordat ze afdaalden. Water dat nooit valt, verdampt gewoon en kan niet worden opgevangen.

"We wisten al dat in dichte mist, we kunnen minstens twee keer zoveel water krijgen, " zei Boreyko. "Maar als we ons realiseren in onze veldtests dat we gemiddeld tot 20 keer meer water kunnen krijgen in een matige mist, geeft ons hoop dat we de reikwijdte van regio's waar mistoogst een levensvatbaar hulpmiddel is om gedecentraliseerd te worden, drastisch kunnen vergroten, zoetwater."