Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google
MIT-ingenieurs testten het passieve waterpaneel een week lang in Death Valley, Californië. De opbrengst is bescheiden, maar het apparaat kan uitkomst bieden op plekken waar drinkwater en stroom allebei schaars zijn.
Death Valley is een van de heetste en droogste gebieden. Toch leverde de lucht nog water op. Foto: iStock – kellyvandellen
Voor 2,2 miljard mensen is veilig drinkwater geen vanzelfsprekendheid, zeker niet in afgelegen gebieden waar ook het elektriciteitsnet ontbreekt. MIT-ingenieurs bouwden een paneel dat niet groter is dan een raam, en dat met een hydrogel en zonnewarmte vocht uit de lucht vangt, zonder pomp, filter of stopcontact. Tijdens een week durende proef in november 2023 in Death Valley leverde het systeem dagelijks tussen de 57 en 161 milliliter water op.
De lucht bevat ook boven droge grond nog water
Waterdamp zit overal in de atmosfeer, ook waar de lucht voor mensen kurkdroog aanvoelt. Het lastige was tot nu toe om dat vocht te vangen zonder machines die flink wat stroom vragen, precies op plekken waar een stopcontact vaak ontbreekt.
Het team van MIT kiest voor een zelfstandig paneel dat je tegen een gevel kunt zetten. Zo’n systeem kan nuttig zijn bij afgelegen woningen, tijdelijke hulpposten en gebieden waar leidingen aanleggen te duur of technisch lastig is.
Goed om te weten
Atmosferisch water oogsten betekent dat je waterdamp uit de lucht opvangt en laat condenseren tot vloeibaar water. De techniek bestaat al langer, maar werkt vaak met elektriciteit en actieve koeling.
Een soort zwart noppenfolie doet het werk
Het passieve waterwinningspaneel van MIT opgesteld in Death Valley, een droge omgeving. Beeld: MIT News | Massachusetts Institute of Technology.
Het paneel bestaat uit een hydrogel: een sponsachtig materiaal dat vocht kan opnemen. De gel is gevormd tot een netwerk van kleine koepels, geïnspireerd op origami, zodat er meer oppervlak in contact komt met de lucht.
In dat materiaal zitten drie ingrediënten: een flexibel polymeer, lithiumchloride en zwarte inkt. Het zout trekt waterdamp sterk aan, terwijl de zwarte inkt zonlicht omzet in warmte.
- ’s Nachts ligt het paneel open en zuigt de hydrogel vocht uit de vochtigere lucht.
- Overdag sluit een glazen behuizing zich rond het materiaal.
- De zon verwarmt de gel, waarna het opgevangen water verdampt en tegen het glas condenseert.
De buitenkant van dat glas heeft een speciale laag die warmte naar de ruimte terugstraalt. Daardoor blijft het glas koeler dan de omringende lucht en lopen de druppels naar opvangbuisjes. Pompen, accu’s en bewegende onderdelen zijn er niet.
Ook bij 18 procent luchtvochtigheid bleef het paneel werken
De proefopstelling had een oppervlak van een halve vierkante meter en draaide bij luchtvochtigheden tussen 21 en 88 procent. Zelfs toen de luchtvochtigheid tijdelijk zakte naar 18 procent, kon de hydrogel ’s nachts nog damp opnemen.
De kwaliteit van het water was de zwaarste test. Hydrogels met lithiumzout kunnen lithium lekken, maar het MIT-team voegde glycerol toe om het zout vast te houden in de gelstructuur.
Daardoor bleef de lithiumconcentratie onder 0,06 ppm, oftewel 0,06 deel per miljoen. Dat ligt onder de veiligheidsgrens van de Wereldgezondheidsorganisatie, zonder dat het water daarna nog gefilterd hoefde te worden.
Een jaar bruikbaar, maar nog geen watervoorziening voor een gezin
De onderzoekers verwachten dat een paneel minstens 1 jaar goed blijft presteren. Een apparaat dat elk seizoen vervangen moet worden, is in afgelegen gebieden lastig te onderhouden.
Voor de minimale waterbehoefte van één volwassene zouden ongeveer acht panelen nodig zijn. Het systeem kan een individuele noodvoorziening aanvullen, maar levert nog te weinig voor het dagelijkse watergebruik van een huishouden.
In Nederland kennen we drinkwater uit goed onderhouden leidingen, maar ook binnen Europa kunnen droge zomers en afgelegen locaties de vraag naar lokale, energiezuinige watervoorziening groter maken.
De volgende tests moeten laten zien wat er echt in zit
MIT wil het paneel nu ook testen in Marokko en Singapore, twee plekken met heel verschillende temperaturen en luchtvochtigheid. Tegelijk werkt het team aan een nieuwe hydrogel die sneller water moet opnemen en weer afgeven.
De grootste hobbel zit voorlopig in de fabriek. Het paneel moet op grote schaal gemaakt kunnen worden tegen lage kosten, anders blijft deze techniek een interessante proef in plaats van een betaalbaar hulpmiddel voor gemeenschappen zonder betrouwbare watervoorziening.
De komende praktijktests in Marokko en Singapore moeten uitwijzen of een sneller werkende hydrogel de opbrengst voldoende kan verhogen om met minder dan acht panelen per persoon toe te kunnen.
Het project stond onder leiding van voormalig MIT-postdoc Will Chang Liu, nu assistent-professor aan de National University of Singapore, en Xuanhe Zhao, hoogleraar Mechanical Engineering en Civil and Environmental Engineering aan MIT, als senior auteur.
