Het lijkt alsof je iets voor niets krijgt, maar je kunt echt drinkbaar water krijgen uit de droogste woestijnlucht.

Zelfs op de meest droge plekken op aarde, er zit wat vocht in de lucht, en een praktische manier om dat vocht te extraheren, zou een sleutel kunnen zijn om te overleven op zulke kurkdroge locaties. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van MIT hebben bewezen dat zo'n extractiesysteem kan werken.

Het nieuwe apparaat, gebaseerd op een concept dat het team vorig jaar voor het eerst voorstelde, is nu in de praktijk getest in de zeer droge lucht van Tempe, Arizona, bevestiging van het potentieel van de nieuwe methode, hoewel er nog veel werk is om het proces op te schalen, zeggen de onderzoekers.

Het nieuwe werk wordt vandaag gerapporteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie en bevat enkele belangrijke verbeteringen ten opzichte van het oorspronkelijke concept dat vorig jaar werd beschreven in een paper in Science, zegt Evelien Wang, de Gail E. Kendall-hoogleraar bij de afdeling Werktuigbouwkunde, die de senior auteur van beide artikelen was. MIT-postdoc Sameer Rao en voormalig afgestudeerde student Hyunho Kim SM '14, PhD '18 waren de hoofdauteurs van de laatste paper, samen met vier anderen aan het MIT en de University of California in Berkeley.

De krant van vorig jaar trok veel aandacht, zegt Wang. "Het kreeg veel hype, en wat kritiek, "zegt ze. Nu, "alle vragen die de vorige keer werden gesteld, werden expliciet gedemonstreerd in dit artikel. We hebben die punten gevalideerd."

Het systeem, gebaseerd op relatief nieuwe high-surface-area materialen genaamd metal-organic frameworks (MOF's), kan drinkwater uit zelfs de droogste woestijnlucht halen, zeggen de onderzoekers, met relatieve vochtigheid zo laag als 10 procent. De huidige methoden om water uit de lucht te halen, vereisen veel hogere niveaus - 100 procent luchtvochtigheid voor methoden voor het oogsten van mist, en meer dan 50 procent voor op dauwoogst gebaseerde koelsystemen, die ook grote hoeveelheden energie nodig hebben voor koeling. Het nieuwe systeem zou dus mogelijk kunnen voorzien in een onvervulde behoefte aan water, zelfs in de droogste regio's ter wereld.

Door een testapparaat uit te voeren op een dak van de Arizona State University in Tempe, Wang zegt, het team "deed veldtesten op een plaats die representatief is voor deze droge gebieden, en toonde aan dat we het water daadwerkelijk kunnen oogsten, zelfs bij dauwpunten onder nul."

Het testapparaat werd uitsluitend gevoed door zonlicht, en hoewel het een klein proof-of-concept-apparaat was, als het zou worden opgeschaald, zou de output gelijk zijn aan meer dan een kwart liter water per dag per kilogram MOF, zeggen de onderzoekers. Met een optimale materiaalkeuze, output kan oplopen tot drie keer die van de huidige versie, zegt Kim. In tegenstelling tot alle bestaande methoden om water uit de lucht te halen bij zeer lage luchtvochtigheid, "Met deze aanpak je kunt het echt, zelfs onder deze extreme omstandigheden, "zegt Wang.

Dit systeem werkt niet alleen bij lagere luchtvochtigheid dan dauwoogst, zegt Rao, maar die systemen vereisen pompen en compressoren die kunnen verslijten, overwegende dat "dit geen bewegende delen heeft. Het kan op een volledig passieve manier worden bediend, op plaatsen met een lage luchtvochtigheid maar veel zonlicht."

Terwijl het team eerder de mogelijkheid had beschreven om het systeem passief te laten werken, Rao zegt, "nu hebben we aangetoond dat dit inderdaad mogelijk is." De huidige versie kan alleen werken gedurende een enkele nacht-en-dagcyclus met zonlicht, Kim zegt, maar "continue werking is ook mogelijk door gebruik te maken van overvloedige laagwaardige warmtebronnen zoals biomassa en restwarmte."

De volgende stap, Wang zegt, is om te werken aan het opschalen van het systeem en het verhogen van de efficiëntie. "We hopen een systeem te hebben dat liters water kan produceren." Deze kleine, aanvankelijke testsystemen waren slechts ontworpen om een ​​paar milliliter te produceren, om te bewijzen dat het concept werkte in reële omstandigheden, maar ze zegt "we willen water zien uitstromen!" Het idee zou zijn om eenheden te produceren die voldoende zijn om water te leveren aan individuele huishoudens.

Het team testte het water dat door het systeem werd geproduceerd en vond geen sporen van onzuiverheden. Massaspectrometertests toonden aan:"Er is niets van de MOF dat in het water uitloogt, ", zegt Wang. "Het laat zien dat het materiaal inderdaad erg stabiel is, en we kunnen water van hoge kwaliteit krijgen."