Deze slimme verf houdt gebouwen koel én tapt water uit de lucht

Onderzoekers uit Australië hebben een nieuwe soort verf ontwikkeld die twee vliegen in één klap slaat: ze houdt gebouwen koel zonder airco én haalt drinkwater uit de lucht. De ultrawitte coating blijft zelfs onder rechtstreeks zonlicht tot zes graden koeler dan de omgevingstemperatuur.

De truc zit in de structuur van het materiaal. De verflaag zit vol microscopische gaatjes van zo’n 200 nanometer tot 5 micrometer. Deze poriën werken als kleine spiegeltjes die zonlicht in alle richtingen terugkaatsen. Daardoor wordt slechts vier procent van het licht geabsorbeerd; de rest wordt weerkaatst.

Daarnaast verliest het oppervlak actief warmte. De coating straalt infrarode warmte uit in een specifiek golflengtebereik tussen 8 en 13 micrometer, het zogenaamde atmosferische venster. In dat bereik laat de atmosfeer warmte wél door in plaats van die terug te kaatsen. De energie verdwijnt daardoor rechtstreeks naar de koude achtergrond van de ruimte, in plaats van in de lucht rond het gebouw te blijven hangen. Dit effect heet radiatieve koeling, en zorgt ervoor dat het oppervlak zelfs koeler kan worden dan de buitenlucht.

Deze extreme koeling heeft een handig gevolg: wanneer het oppervlak kouder wordt dan het dauwpunt condenseert waterdamp uit de lucht erop. Om te voorkomen dat druppels blijven plakken, hebben de onderzoekers een gladde, waterafstotende bovenlaag aangebracht. Druppels rollen daardoor vanzelf van het hellende oppervlak af en worden opgevangen in een reservoir.

Productie tot lang nadat de zon opkomt

Tijdens een proef van zes maanden verzamelden de onderzoekers met dit systeem op sommige dagen tot 390 milliliter water per vierkante meter. Met een dak van 50 vierkante meter kom je dan uit op bijna 20 liter water per dag onder ideale omstandigheden.
De waterproductie vond vooral plaats in de vroege ochtend en liep door tot tien uur ’s ochtends, uren nadat de zon was opgekomen. Omdat deze coating koel blijft in de zon, blijft het oppervlak namelijk lang nadat de zon opkomt onder het dauwpunt om water te blijven produceren. Bovendien bleef de verf gedurende de hele testperiode werken zonder merkbare slijtage.

Werkt niet elke dag

Toch is de technologie niet in elke situatie ideaal. De beste resultaten werden behaald bij een luchtvochtigheid boven de 80 procent, temperaturen onder de 25 graden en bij weinig wind. Bij windsnelheden boven de 3 meter per seconde warmt het oppervlak te snel op. Op 106 droge testdagen leverde slechts 32 procent daadwerkelijk water op en op veel dagen bleef de opbrengst onder de 50 milliliter per vierkante meter.

Ook moeten condensdruppels eerst groot genoeg worden om los te komen: pas bij zo’n 50 microliter zijn ze zwaar genoeg om weg te rollen. In de modellen wordt die vertraging niet meegenomen, waardoor de opbrengst in de echte wereld later begint dan in de theoretische berekening.

Tien dollar per vierkante meter

Ondanks deze beperkingen kan de technologie nuttig zijn. Dauwwater kan een voorspelbare, duurzame aanvulling zijn op de opvang van regenwater, zeker tijdens periodes met weinig neerslag. De coating kan bovendien worden aangebracht met bestaande verftechnieken en het productieproces lijkt sterk op dat van commercieel gemaakte microfiltratiemembranen.

Voor ongeveer tien dollar per vierkante meter zou een dak van twaalf vierkante meter kunnen voorzien in de dagelijkse drinkwaterbehoefte van één persoon op dagen dat er dauw valt, zo stellen de onderzoekers in hun studie. Of de technologie op grote schaal inzetbaar is, moet natuurlijk nog blijken.