Trinkwasser aus trockener Wüstenluft
Das poröse Material bestand aus einem metallorganischen Gerüst, kurz MOF genannt. Solche MOF-Substanzen weisen pro Gramm eine enorme Oberfläche von bis zu 7000 Quadratmetern auf. Omar Yaghi vom Lawrence Berkeley National Laboratory und seine Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology fertigten nun eine spezielle, Wasser absorbierende MOF-Substanz aus Zirconiumoxid und einem Salz der Fumarsäure, einem Fumarat. Nach der Kristallisation aus einer flüssigen Lösung entstand ein sandähnliches MOF-Pulver, mit dem die Forscher die Innenwände eines porösen Kupfer-Schaums beschichteten.
„Wenn die Luft durch das Material weht, wird Wasser in Nanometer kleinen Poren eingefangen und konzentriert“, erklärt Omar Yaghi das Grundprinzip seines Wasserkollektors. Die Messungen zeigten, dass selbst bei einer geringen Luftfeuchte von nur 20 Prozent binnen einiger Stunden etwa ein Viertel Liter Wasser pro Kilogramm MOF-Substanz absorbiert wurden. Um das Wasser aus dem porösen Material abzuzapfen, reichte die Wärme der Sonnenstrahlung aus. Das Wasser verdunstete, dampfte aus den Nanoporen und kondensierte direkt an mehreren Kühlrippen an der Rückseite des Wasserkollektors.
Mit Modellrechnungen bestimmten Yaghhi und Kollegen das ideale Design für einen effizienten Wasserkollektor. Demnach können mit einer nur fünf Millimeter dünnen MOF-Schicht knapp ein halber Liter Wasser pro Quadratmeter Kollektorfläche gesammelt werden. Wird der Sammelzyklus kontinuierlich wiederholt, halten die Forscher eine Tagesausbeute von einigen Litern für möglich.
Im Unterschied zu anderen Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus Luftfeuchte oder Tau benötigen die neuen Wasserkollektoren über die Sonneneinstrahlung hinaus keine weitere Energieversorgung. Da sich die porösen MOF-Werkstoffe aus günstigen Substanzen produzieren ließen, rechnet Yaghi schon bald mit größeren Pilotanlagen, um diese Art der Trinkwassergewinnung unter realen Bedingungen zu testen.