Neues Janus-Kristall zapft Nebel für Wasser an
Prozess der Kondensation von Luftfeuchtigkeit - Einsatz von Energie sinkt auf ein Minimum
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Küstennebel: sind eine unerschöpfliche Trinkwasserquelle (Foto: pixabay.com) |
Abu Dhabi (pte004/21.11.2024/06:15)
Forscher der NYU Abu Dhabi, ein Ableger der New York University, und des dazu gehörende Center for Smart Engineering Materials haben sich die Entwicklungen aus dem Pflanzen- und Tierreich angeschaut und mit einer neuen Materialklasse, dem Janus-Kristall, nachgebaut, um Trinkwasser aus Nebel zu gewinnen, das in bestimmten Regionen knapp oder gar nicht vorhanden ist.
Kristall mit zwei Gesichtern
Das Material, das den Nebel anzapft, ist ein eigens gezüchteter Kristall, der ebenso wie manche Tiere und Pflanzen wasserabweisende und wasserliebende Regionen aufweist. Auf den hydrophilen Flecken kondensiert die Feuchtigkeit des Nebels. Es bilden sich mit der Zeit Tröpfchen, die sich auf die hydrophoben Regionen ausdehnen. Dort können sie sich nicht halten, weil sie abgestoßen werden, sodass sie abfließen, und zwar genau in einen Auffangbehälter.
Die Forscher haben drei vielversprechende organische Verbindungen ausgewählt, aus denen sie elastische organische Kristalle züchteten. Anschließend testeten sie, wie jedes dieser Materialien mit dem in der Luft befindlichen Wasser interagierte, was zur Entwicklung der neuen wassersammelnden Materialien führte.
Unerschöpfliche Wasserquelle
Die Entsalzung ist eine weitverbreitete Methode zur Gewinnung von Trinkwasser, allerdings ist ein energieintensiver Prozess nötig, um das im Meerwasser gelöste Salz abzutrennen. Im Gegensatz dazu ist der von den Janus-Kristallen genutzte Prozess der Kondensation von Luftfeuchtigkeit oder Nebel unter Umgebungsbedingungen spontan und kann ohne Energiezufuhr durchgeführt werden, wodurch potenziell eine unerschöpfliche Quelle für sauberes Wasser entsteht.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten porösen organischen Kristallen vereinen die Janus-Kristalle an ihrer Oberfläche die Funktionen der Wassersammlung und -abgabe und schaffen so einen hocheffizienten Wassergewinnungsprozess, der die Menge des gesammelten Wassers bei Umgebungsbedingungen maximiert.
"Die Erdatmosphäre enthält eine Fülle von ungenutztem Süßwasser, aber wir brauchen dringend Materialien, die diese Feuchtigkeit effizient einfangen und sammeln. Unser Wassersammler könnte, wenn er in größerem Maßstab eingesetzt würde, die Wasserknappheit in vielen Teilen der Welt bekämpfen", so Chemiker Pance Naumov.
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