MIT’s baanbrekende ‘bubbelplastic’-apparaat haalt water uit lucht – zelfs in woestijngebieden

Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een revolutionair apparaat ontwikkeld dat schoon drinkwater uit de lucht kan halen – volledig zonder elektriciteit. Dit innovatieve systeem is ontworpen voor gebieden waar water schaars is en traditionele bronnen zoals rivieren of meren onbetrouwbaar zijn of simpelweg ontbreken. Wereldwijd hebben meer dan 2,2 miljard mensen geen toegang tot veilig drinkwater. Alleen al in de Verenigde Staten kampen naar schatting 46 miljoen mensen met wateronzekerheid, omdat ze geen stromend water hebben of omdat hun water niet veilig is om te drinken.

Het apparaat, een zogeheten Atmospheric Water Harvesting Window (AWHW), werkt met een speciaal paneel van hydrogel dat qua uiterlijk lijkt op zwart bubbelplastic. De bolvormige ‘bubbels’ nemen ’s nachts waterdamp uit de lucht op, juist op het moment dat de luchtvochtigheid doorgaans het hoogst is. Overdag zorgt zonlicht ervoor dat de opgenomen damp verdampt binnenin de gel. Die damp condenseert vervolgens op een glazen oppervlak, waarna het verzamelde water via een buisje naar beneden druppelt als drinkbaar water.

Wat dit systeem bijzonder maakt, is dat het volledig passief werkt: het heeft geen externe stroombron nodig, geen batterijen, geen zonnepanelen. Het systeem functioneert volledig autonoom. Tijdens tests met een paneel van een meter in Death Valley, Californië – een van de droogste plekken in Noord-Amerika – werd dagelijks tussen de 57,0 en 161,5 milliliter water geoogst, bij een luchtvochtigheid van slechts 21 procent. Dit is beduidend meer dan eerdere passieve wateropvangsystemen tot nu toe hebben opgeleverd.

Volgens professor Xuanhe Zhao van MIT is dit een belangrijke stap in het opschalen van deze technologie. “We hebben nu een apparaat op meterschaal gebouwd dat toepasbaar is in gebieden met weinig middelen, zelfs waar geen zonnepaneel bereikbaar is. Het is een bewijs van wat er mogelijk is. In de toekomst kunnen mensen grotere versies maken of meerdere panelen naast elkaar installeren om voldoende drinkwater op te vangen en echt verschil te maken.”

Een belangrijk aandachtspunt bij deze technologie is de waterveiligheid. Veel traditionele hydrogels maken gebruik van hygroscopische zouten zoals lithiumchloride om meer waterdamp aan te trekken. Maar deze zouten kunnen in het opgevangen water terechtkomen, wat gezondheidsrisico’s met zich meebrengt. MIT’s onderzoekers losten dit op door glycerol toe te voegen, een stof die helpt het zout in de gel vast te houden. Uit testen bleek dat de concentratie lithiumionen in het opgevangen water lager bleef dan 0,06 delen per miljoen (ppm), ruim onder de veilige grens.

De koepelvormige structuur van de hydrogel verhoogt ook het effectieve oppervlak, waardoor meer waterdamp uit de lucht kan worden gehaald. Bovendien is het buitenste glas voorzien van een speciale polymeercoating die het glas extra koel houdt. Dat koele oppervlak bevordert de condensatie van waterdamp, wat de efficiëntie verhoogt.

“Dit is nog maar een eerste ontwerp, een bewijs van wat mogelijk is,” aldus Chang Liu, de hoofdauteur van het onderzoek, inmiddels verbonden aan de National University of Singapore. “We denken na over meer geavanceerde ontwerpen, zoals meerdere panelen in serie. Ook werken we aan een nieuwe generatie materialen om de prestaties verder te verbeteren.”

Het onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Water, laat zien dat het systeem minstens een jaar meegaat en geschikt is voor langdurige inzet in extreme klimaten. De onderzoekers hopen dat verticale rijen van dit soort panelen in de toekomst complete huishoudens van schoon drinkwater kunnen voorzien – vooral in afgelegen, off-grid gebieden waar reguliere infrastructuur ontbreekt.

Door: Drifter