Gel zur Wassergewinnung funktioniert bei niedriger Luftfeuchtigkeit

Forscher in den USA haben ein nachhaltiges Polymergel entwickelt, das selbst bei geringer Luftfeuchtigkeit große Mengen Wasser aus der Umgebungsluft gewinnen kann. Erstellt von Youhong Guo und Kollegen an der University of Texas in Austin kombiniert das kostengünstige Material wasserabsorbierende Pflanzenfasern mit Zellulose, die bei Erwärmung Wasser ausstößt.

In vielen Teilen der Welt herrscht ein gewisses Maß an Wasserknappheit, und das Problem wird voraussichtlich mit zunehmender globaler Erwärmung zunehmen. Die direkte Entnahme von Feuchtigkeit aus der Atmosphäre könnte Millionen von Menschen den lebenswichtigen Zugang zu sauberem Wasser verschaffen. Forscher haben bereits eine Vielzahl unterschiedlicher poröser Materialien entwickelt, die bei Bedarf Feuchtigkeit aufnehmen und abgeben können – diese erfordern jedoch häufig feuchte Bedingungen. In Trockengebieten, in denen heute mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung lebt, leiden bestehende Techniken unter einer geringen Wasseraufnahme und einem hohen Energiebedarf.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, entwickelte Guos Team ein neues Polymermaterial, das eine Mischung aus Konjakgummi (KGM) – einer in der asiatischen Küche weit verbreiteten pflanzlichen Faser – und Hydroxypropylcellulose (HPC) enthält. Diese Polymermatrix enthält auch eine gleichmäßig dispergierte Lösung von Lithiumchlorid – ein feuchtigkeitsspeicherndes Salz.

Große Oberfläche

Innerhalb des Materials hat hydrophiles KGM eine hierarchisch poröse Struktur. Dies stellt eine große wasseraufnehmende Oberfläche bereit, während es auch Wasserdampf ermöglicht, schnell durch die Struktur zu dringen. Beim Erhitzen durchläuft HPC eine Phasenänderung, und seine zuvor geraden Polymerfasern ziehen sich zu amorphen, verdrehten Formen zusammen. Dabei wird Feuchtigkeit in den KGM-Fasern schnell freigesetzt.

Guo und Kollegen haben gezeigt, dass in 14–24 Zyklen der Wasseraufnahme und -abgabe unter trockenen Bedingungen 1 kg des Gels bei 6 % relativer Luftfeuchtigkeit mehr als 15 l Wasser pro Tag produzieren kann. Bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit können bis zu 13 l pro Tag produziert werden.

Die Forscher zeigten auch, dass das Polymer einfach durch ein benutzerfreundliches Gießverfahren hergestellt werden kann, bei dem ein Gelvorläufer, der alle drei Bestandteile enthält, gemischt und in eine Form gegossen wird. Nach 2 min ist die Mischung gefriergetrocknet, aus der Form geschält und sofort einsatzbereit.

Darüber hinaus sind die drei Inhaltsstoffe des Materials reichlich vorhanden und können nachhaltig bezogen werden. Insgesamt kosten die Zutaten nur 2 US-Dollar pro Kilogramm. Guos Team hofft, dass das Gel aufgrund der niedrigen Kosten und der einfachen Herstellung kommerziell hergestellt werden kann. Sie sagen voraus, dass durch die Herstellung dickerer Filme und das Einbringen von Absorptionsbetten in das Gel weitaus größere Wassermengen leicht gewonnen werden könnten.

Die Forschung ist beschrieben in Nature Communications veröffentlicht .

Die Post Gel zur Wassergewinnung funktioniert bei niedriger Luftfeuchtigkeit erschien zuerst auf Physik-Welt.

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/