Forscher der University of Waterloo entwickeln innovative Systeme zur Gewinnung von Wasser aus der Luft. Inspiriert von der Natur, entwickelt das Team um Professor Michael Tam Schwämme und Membranen, die Feuchtigkeit kontinuierlich aus der Umgebung aufnehmen können. Beispielsweise orientiert sich eine der Technologien an der Oberflächenstruktur von Käfern in der Namib-Wüste, die Wasser aus Nebel sammeln. Dieses Verfahren nutzt eine Wachseinschlüsse enthaltende Cellulose als Material, um kleine Wassertropfen anzuziehen und größere wieder freizusetzen. Parallel dazu werden nachhaltige Technologien mit natürlichen Materialien und pflanzenbasierten Stoffen entwickelt, darunter wasserabweisendes Papier.
Der nächste Schritt für das Team besteht darin, skalierbare Prozesse zur Herstellung dieser wasserabsorbierenden Oberflächen zu entwickeln. Darüber hinaus erwägen die Forscher Solarevaporationssysteme, die von Pilzstrukturen inspiriert sind und mithilfe von Sonnenenergie Feuchtigkeit absorbieren und frischen Wasserdampf generieren. Die entwickelten Technologien zur Wassergewinnung und -aufbereitung sind kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich. Die Ergebnisse und Technologien wurden in der Fachzeitschrift “Nature Water” veröffentlicht.
Inspiration aus der Natur
Professor Michael Tam und sein Team an der Universität Waterloo lassen sich von der Natur inspirieren, um innovative Systeme zur Wasserdampfgewinnung aus der Luft zu entwickeln. Sie orientieren sich an der Effizienz von Spinnennetzen, um Wasser zu sammeln, sowie an der Wassergewinnung von Wüstenkäfern im Nebel.
Von Spinnennetzen inspirierte Wassergewinnungstechnologien
Tams Team hat Schwämme oder Membranen mit einer großen Oberfläche entwickelt, die kontinuierlich Feuchtigkeit aus der Umgebung einfangen, ähnlich wie ein Spinnennetz. Diese Materialien sind darauf ausgelegt, Wasserdampf aus der Luft effizient einzufangen und in flüssiges Wasser umzuwandeln.
Von Käfern inspirierte atmosphärische Wassergewinnung
Eine der von Tams Team entwickelten Technologien ist die atmosphärische Wassergewinnung. Sie haben die einzigartige Oberflächenstruktur von Käfern mithilfe einer Cellulose-stabilisierten Wachsemulsion nachgebildet. Diese Oberflächenstruktur zieht kleine Wassertropfen an und lässt größere abtropfen, was eine effiziente Wassergewinnung ermöglicht, ähnlich wie bei Käfern im Nebel.
Nutzung natürlicher und pflanzlicher Materialien
Tams Team arbeitet auch mit natürlichen und pflanzlichen Materialien zusammen, um nachhaltige Wassergewinnungstechnologien zu entwickeln. Sie haben erfolgreich superhydrophobes und wasserfestes Papier hergestellt, das Wasser effizient einfangen und speichern kann.
Intelligente und anpassungsfähige Oberflächen zur Wassergewinnung
Die Forscher entwickeln eine intelligente und anpassungsfähige Oberfläche, die Wasser aus der Luft einfangen und mit minimaler Energieaufnahme entfeuchten kann. Diese Technologie könnte potenziell für die großflächige Wassergewinnung und -aufbereitung verwendet werden.
Skalierbarer Prozess und solarbetriebene Verdunstungssysteme
Der nächste Schritt für Tams Team besteht darin, einen skalierbaren Prozess zur Herstellung dieser wassergewinnenden Oberflächen zu entwickeln. Ihr Ziel ist es, eine kostengünstige und energieeffiziente Methode zu entwickeln, die einfach in großem Maßstab umgesetzt werden kann.
Solarbetriebene Verdunstungssysteme
Inspiriert von Pilzstrukturen erforschen die Wissenschaftler solarbetriebene Verdunstungssysteme, die Sonnenenergie nutzen, um Wasser aufzunehmen und frischen Wasserdampf zur Gewinnung zu erzeugen. Diese Systeme haben das Potenzial, Wasser mithilfe erneuerbarer Energiequellen zu sammeln und aufzubereiten.
Kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich
Tams Technologien zur Wassergewinnung und -aufbereitung sind nicht nur innovativ, sondern auch kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich. Durch die Nutzung von Inspirationen aus der Natur und natürlichen Materialien entwickeln sie nachhaltige Lösungen, um der globalen Wasserknappheit entgegenzuwirken.
Die Erkenntnisse und Technologien, die Tams Team entwickelt hat, wurden in der Fachzeitschrift Nature Water veröffentlicht.
