Wasser aus Wüstenluft

Gerade in Wüstenregionen ist die Trinkwassergewinnung herausfordernd. Eine Lösung kann Feuchtigkeit aus der Luft bieten. Denn die Atmosphäre der Erde enthält etwa 13 000 Kubikkilometer Wasser und nur zwei Prozent davon konzentrieren sich in Wolken oder Nebel. Forschende haben nun einen Wassersammler aus mehreren dünnen Schichten entwickelt, von dem sie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ berichten. Unterstützt durch Sonnenstrahlung kann der Wassersammler pro Kilogramm Füllmaterial täglich rund zwei Liter Wasser aus der Luft gewinnen.

Poröse Materialien können selbst aus sehr trockener Wüstenluft Wasser aufnehmen. Das nutzte das Team um Yaxuan Zhao von der University of Texas at Austin und entwickelte einen Wassersammler auf der Basis eines Gel aus einem Stoff namens Hydroxypropylzellulose. Diesen Stoff reicherten sie mit Lithiumchlorid und speziellen Kunststoffnanopartikeln an. Fünf Folien aus dem Material schichteten sie in einem Gehäuse übereinander, durch das sich Luft aus der Umgebung bewegen kann.

Nimmt Wasser auf und gibt es bei Hitze wieder ab

Wassersammler

Ihren Prototypen testeten Zhao und ihr Team, indem sie ihn strömender Luft mit unterschiedlich hoher Luftfeuchtigkeit aussetzten. Bei 15 Prozent relativer Luftfeuchte nahmen die Schichten innerhalb von drei Stunden 0,6 Gramm Wasser pro Gramm Absorbermaterial auf. Bei 30 Prozent Luftfeuchte waren es bereits 0,91 Gramm und bei 60 Prozent sogar 1,57 Gramm.

Auch wie der Wassersammler das Wasser wieder abgibt, hat das Team untersucht. Dazu machte es sich eine besondere Eigenschaft des Materials zunutze: Ab 60 Grad Celsius wandelt es sich von einem Wasser anziehenden in einen Wasser abstoßenden, sogenannten hydrophoben, Zustand um. Um das Wasser abzugeben, genügte dann einfallende Sonnenstrahlung. Bis zu 80 Prozent des gesammelten Wassers gab das Material so in nur 30 Minuten ab und stand für eine weitere Nutzung zur Verfügung.

Nach Berechnungen der Forschenden könnte ein Wassersammler mit einem Quadratmeter Fläche bei starker Sonnenstrahlung wie etwa in Dubai, Kairo oder Riad über 500 Liter Wasser pro Jahr gewinnen. Doch nicht nur für sonnenreiche Orte eignet sich der Wassersammler – auch weniger sonnenverwöhnte Orte wie Kapstadt oder Peking könnten von der Technologie profitieren und pro Quadratmeter immerhin gut 400, beziehungsweise 300 Liter Wasser pro Jahr gewinnen.