Met de toenemende gevolgen van wereldwijde opwarming, die de waterbalans op aarde beïnvloedt, komt de zoektocht naar alternatieve waterbronnen steeds meer in de schijnwerpers. Recentelijk hebben ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) een innovatieve ‘water schudbeker’ ontworpen die gebruik maakt van trillende keramische ringen. Deze technologie kan sneller dan ooit schoon drinkwater uit vochtige lucht winnen.
Zelfs in droge woestijngebieden is er een bepaalde mate van luchtvochtigheid aanwezig. Door gebruik te maken van geschikte materialen is het mogelijk om deze vochtigheid te absorberen en om te zetten in schoon drinkwater. De afgelopen jaren zijn wetenschappers erin geslaagd om veelbelovende sponsachtige materialen te ontwikkelen voor deze methode van ‘atmosferische wateroogst’.
Echter, het terugwinnen van water uit deze materialen vereist vaak verhitting, wat tijdrovend kan zijn. Traditionele thermische waterproductiesystemen kunnen minuten tot uren in beslag nemen. De ingenieurs van MIT hebben een nieuwe, efficiëntere methode ontwikkeld waarbij ultrasonische trillingen worden gebruikt om drinkwater te extraheren.
Ultrasone Methodes voor Waterwinning
Het team heeft een ultrasone actuator ontwikkeld, bestaande uit een platte keramische ring die elektrische energie absorbeert terwijl deze trilt. Onderzoek toont aan dat deze trillingen de zwakke bindingen tussen watermoleculen en het adsorbens kunnen afbreken. Wanneer de ultrasonische golven op de keramische ring en het gehele systeem inwerken, worden de watermoleculen binnenin losgemaakt en druppelen ze in enkele minuten naar beneden, wat resulteert in de productie van schoon drinkwater.
Rond de keramische ring bevindt zich een extra ring met tal van kleine openingen, die deze druppels naar een opvangcontainer onder de installatie geleiden. Wanneer het adsorbens boven de ring wordt geplaatst, dwingt de ultrasone trillingen het water naar beneden door de openingen, zodat het zich kan verzamelen als drinkwater voor de gebruiker.
Laag Energieverbruik
De efficiëntie van de ultrasone methode is tot 45 keer hoger dan die van traditionele verwarmingsmethoden, waardoor het adsorbens meerdere keren per dag water kan absorberen en weer vrijgeven. Het systeem heeft echter wel een stroombron nodig. Het onderzoeksteam heeft echter geconstateerd dat de energiebehoefte zeer laag is; een klein zonnepaneel kan al voldoende zijn om de keramische ring te voeden. Bovendien kan hetzelfde zonnepaneel de vochtigheid binnen het adsorbens monitoren en automatisch inschakelen wanneer het adsorbens vol is, waardoor er een continue cyclus van waterwinning en -levering gedurende de dag kan plaatsvinden.
De onderzoekers verwachten dat toekomstige toepassingen voor huishoudelijk gebruik kunnen worden gerealiseerd in formaten ter grootte van een raam. Een paneel van adsorbens kan vocht absorberen en omzetten in drinkwater. Eenmaal geïmplementeerd, zal dit geavanceerde systeem voor atmosferische waterwinning een belangrijke hulpbron kunnen bieden voor gemeenschappen die niet afhankelijk zijn van meren, rivieren of oceanen, en zo stabiele toegang tot drinkwater kunnen bieden. Zoals de auteurs opmerken: “Mensen zijn voortdurend op zoek naar manieren om water uit de lucht te winnen, wat een cruciale bron kan zijn voor woestijngebieden en andere locaties waar oppervlaktewater niet beschikbaar is.” Dit onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Communicatie.
