Toegang tot schoon water blijft een van de grootste uitdagingen voor de mensheid. Een doorbraak door ingenieurs van de Universiteit van Texas in Austin kan een nieuwe oplossing bieden door middel van technologie op zonne-energie die vocht uit de lucht absorbeert en deze weer schoon, bruikbaar water.

De doorbraak, beschreven in een recent nummer van het tijdschrift Geavanceerde materialen , kan worden gebruikt in rampsituaties, watercrises of door armoede geteisterde gebieden en ontwikkelingslanden. De technologie is gebaseerd op hydrogels, gel-polymeer hybride materialen ontworpen als "supersponzen" die grote hoeveelheden water kunnen vasthouden.

Een onderzoeksteam onder leiding van Guihua Yu in de Cockrell School of Engineering van de UT Austin combineerde hydrogels die zowel zeer waterabsorberend zijn als water kunnen afgeven bij verwarming. Deze unieke combinatie is met succes bewezen te werken in vochtige en droge weersomstandigheden en is cruciaal voor de productie van schone, veilig drinkwater uit de lucht.

Met naar schatting 50 000 kubieke kilometer water in de atmosfeer, dit nieuwe systeem zou die reserves kunnen aanboren en mogelijk leiden tot kleine, goedkope en draagbare filtratiesystemen.

"We hebben een volledig passief systeem ontwikkeld waarbij je de hydrogel alleen maar buiten hoeft te laten staan ​​en het water zal opvangen. " zei Fei Zhao, een postdoctoraal onderzoeker in Yu's team en co-auteur van de studie. "Het verzamelde water blijft in de hydrogel opgeslagen totdat je het aan zonlicht blootstelt. Na ongeveer vijf minuten in natuurlijk zonlicht, het water komt vrij."

Deze technologie bouwt voort op een doorbraak in 2018 van Yu en Zhao, waarin ze een waterzuiveringsinnovatie op zonne-energie ontwikkelden met hydrogels die water uit elke bron zuiveren met alleen zonne-energie. De nieuwe innovatie van het team gaat nog een stap verder door gebruik te maken van het water dat al in de atmosfeer aanwezig is. Voor beide op hydrogel gebaseerde technologieën, Yu en zijn onderzoeksteam ontwikkelden een manier om materialen te combineren die zowel hygroscopische (waterabsorberende) eigenschappen hebben als thermisch responsieve hydrofiliciteit (het vermogen om water af te geven bij eenvoudige verwarming).

"Het nieuwe materiaal is ontworpen om zowel vocht uit de lucht te halen als schoon water te produceren onder zonlicht, het vermijden van intensief energieverbruik, " zei Yu, een universitair hoofddocent materiaalkunde en werktuigbouwkunde.

Water oogsten uit vocht is niet bepaald een nieuw concept. De meeste koelkasten houden de boel koel door middel van een dampcondensatieproces. Echter, de gewone koelkast heeft veel energie nodig om die actie uit te voeren. De technologie van het UT-team vereist alleen zonne-energie, is compact en kan toch voldoende water produceren om in de dagelijkse behoeften van een gemiddeld huishouden te voorzien. Prototypetests toonden een dagelijkse waterproductie tot 50 liter per kilogram hydrogel.

Vertegenwoordigen van een nieuwe strategie om de technieken voor het opvangen van water in de atmosfeer die tegenwoordig worden gebruikt te verbeteren, de technologie zou ook kerncomponenten in bestaande waterzuiveringssystemen op zonne-energie of andere vochtabsorberende technologieën kunnen vervangen.