Geïnspireerd door hoe dauwdruppels zich vormen op spinnenwebben, UCLA-ingenieurs en wiskundigen hebben een uniek en effectief systeem voor het opvangen van waterdamp ontworpen dat kan worden gebruikt om schone, zoetwater, of om industrieel water te recyclen dat anders verspild zou worden.

Hun systeem is een dichte reeks parallelle katoenen draden die verticaal zijn geregen, met een gestage stroom waterdruppels die langs de snaren naar beneden stromen. Opstijgende waterdamp, omhoog geduwd door een ventilator, wordt opgevangen door het "web" van waterdruppels en condenseert. Het resulterende water wordt vervolgens verplaatst naar een opvangbak.

De onderzoekers rapporteerden een efficiëntieverbetering van 200 procent bij het gebruik van deze methode in vergelijking met bestaande technologieën die zijn ontworpen om waterdamp op te vangen.

De studie is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang en omvat een theoretisch model van het systeem en experimentele resultaten van een prototype.

Naast het opvangen van water uit de atmosfeer, de methode zou kunnen worden gebruikt om schoon water te produceren uit de verdamping van afvalwater met een hoog zoutgehalte, zoals die geproduceerd uit de olie- en gasproductie, of van irrigatieafvoer.

Het kan ook worden gebruikt om stoom op te vangen die ontsnapt uit koeltorens in elektriciteitscentrales en industriële faciliteiten. Het opgevangen water kan vervolgens worden teruggevoerd naar het koelsysteem.

"De groeiende wereldwijde bezorgdheid over de schaarste aan zoet water heeft geleid tot de ontwikkeling van economisch haalbare manieren om waterdamp op te vangen, " zei Sungtaek Ju, hoogleraar mechanische en ruimtevaarttechniek aan de UCLA Samueli School of Engineering en de hoofdonderzoeker van de studie. "Dit idee om de natuurlijke regencyclus te imiteren om schoon water te produceren, 'het bevochtiging-ontvochtigingsproces' genoemd, ' bestaat al een tijdje. Echter, het was een grote uitdaging om zo'n systeem te maken dat goedkoop te bouwen en te bedienen is. Ons systeem is goedkoop, lichtgewicht en energiezuinig. Deze factoren kunnen mogelijk helpen bij het overwinnen van uitdagingen voor de acceptatie ervan."

Sommige voorgestelde methoden voor het opvangen van waterdamp hebben gekoeld metaal gebruikt om waterdamp op een oppervlak te laten condenseren. Maar beperkte oppervlakten, evenals gewicht, materiaal- en fabricagekosten, hebben hun adoptie vertraagd. evenzo, methoden met sproeikoppen of elektrische velden verbruiken te veel elektriciteit om levensvatbaar te zijn.

Een belangrijk element in het systeem van het UCLA-team is het vermogen om consistent waterdruppels van dezelfde grootte en een constante stroomsnelheid te genereren. Met deze waterparels kan het systeem waterdamp effectief opvangen, zonder significante drukval te veroorzaken, en dus het stroomverbruik van de ventilator.

"De vloeistofparels vormen sterk gebogen oppervlakken die de snelheid verhogen waarmee waterdamp door de lucht diffundeert, " zei Abolfazl Sadeghpour, een UCLA-student werktuigbouwkunde en een co-hoofdauteur van de studie. "Simpel gezegd, dit is analoog aan een sneeuwbal die naar beneden rolt. De kralen nemen waterdamp op terwijl ze naar beneden reizen. En hoewel een druppel klein lijkt, denk aan een hele reeks threads die constant werken. De geoogste waterdamp kan behoorlijk oplopen."