Voor duizenden jaren, mensen in het Midden-Oosten en Zuid-Amerika hebben water uit de lucht gehaald om hun bevolking in stand te houden. Geïnspireerd door die voorbeelden, onderzoekers ontwikkelen nu een lichtgewicht, batterij-aangedreven zoetwateroogstmachine die ooit wel 10 gallons per uur uit de lucht zou kunnen halen, zelfs op droge plaatsen. Ze zeggen dat hun op nanovezels gebaseerde methode kan helpen bij het aanpakken van moderne watertekorten als gevolg van klimaatverandering, industriële vervuiling, droogte en uitputting van het grondwater.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de 256e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Ik was op bezoek in China, die een probleem heeft met zoetwaterschaarste. Er wordt geïnvesteerd in afvalwaterzuivering, maar ik dacht dat die inspanning alleen onvoldoende was, "Shing-Chung (Josh) Wong, doctoraat, zegt. In plaats van te vertrouwen op gezuiverd afvalwater, Wong dacht dat het misschien verstandiger was om een ​​nieuw type wateroogstmachine te ontwikkelen die zou kunnen profiteren van de overvloedige waterdeeltjes in de atmosfeer.

Het oogsten van water uit de lucht heeft een lange geschiedenis. Duizenden jaren geleden, de Inca's van het Andesgebied verzamelden dauw en leidden het naar reservoirs. Recenter, sommige onderzoeksgroepen hebben enorme mist en mistvangers ontwikkeld in het Andesgebergte en in Afrika.

Om de waterproductie te miniaturiseren en de efficiëntie te verbeteren, Wong en zijn studenten aan de Universiteit van Akron wendden zich tot elektrospun polymeren, een materiaal waar ze al meer dan een decennium mee werkten. Electrospinning maakt gebruik van elektrische krachten om polymeervezels te produceren variërend van tientallen nanometers tot 1 micrometer - een ideale grootte om waterdruppels te condenseren en uit de lucht te persen. Deze vezelpolymeren op nanoschaal bieden een ongelooflijk hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding, veel groter dan die van de typische structuren en membranen die in waterdestilleerders worden gebruikt.

Door te experimenteren met verschillende combinaties van polymeren die hydrofiel waren - die water aantrekken - en hydrofoob - die water afvoeren, de groep concludeerde dat er inderdaad een waterwinningssysteem kon worden gefabriceerd met behulp van nanovezeltechnologie. De groep van Wong bepaalde dat hun polymeermembraan 744 mg/cm . kon oogsten ² /H, dat is 91 procent hoger dan vergelijkbare ontworpen membranen zonder deze nanovezels.

In tegenstelling tot bestaande methoden, Wong's oogstmachine zou kunnen werken in droge woestijnomgevingen vanwege de hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding van het membraan. Het zou ook een minimale energiebehoefte hebben. "We kunnen gerust zeggen dat, met recente ontwikkelingen op het gebied van lithium-ionbatterijen, we zouden uiteindelijk een kleinere, apparaat ter grootte van een rugzak, " hij zegt.

Bovendien, Wong's nanovezelontwerp grijpt tegelijkertijd water en filtert het. Het electrospun-vezelnetwerk kan fungeren als een aangroeiwerend oppervlak, het afwerpen van microben die zich op het oppervlak van de oogstmachine zouden kunnen verzamelen. Dus het water zou "helder en vrij van verontreinigende stoffen" zijn en onmiddellijk drinkbaar als het eenmaal is verzameld, hij zegt.

Volgende, Wong hoopt extra geld te krijgen om een ​​prototype van de zoetwaterrooier te bouwen. Hij anticipeert daarop, zodra zijn team in staat is om het prototype te produceren, het moet goedkoop te produceren zijn.