Wetenschappers halen zonder stroom drinkwater uit de lucht met glazen paneel. En dat werkt zelfs in Death Valley

Een zwarte glazen plaat zo groot als een raam haalt midden in de woestijn schoon drinkwater uit de lucht; geruisloos en volledig zonder stroom. Het klinkt als sciencefiction, maar onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) is het gelukt. Ze hebben een simpele ‘wateroogster’ ontworpen die waterdamp uit de lucht haalt en laat condenseren tot veilig drinkwater.

De aarde mag dan steeds droger worden, in de lucht zit verrassend veel water verborgen. Er zweven miljarden liters in de atmosfeer in de vorm van waterdamp. Die damp vangen en omzetten in water is een techniek die al langer bestaat, maar het kost in de praktijk vaak veel energie. Het is MIT-onderzoekers nu gelukt om drinkwater te tappen zonder het gebruik van een batterij, zonnepaneel of elektriciteitsnet. “We hebben een apparaat gebouwd dat ongeveer een meter bij een meter groot is. We hopen een betaalbare versie van het product te kunnen maken, die geschikt is voor massaproductie. Die kunnen we dan inzetten in gebieden waar het zelfs een hele opgave is om zonnepanelen te gebruiken”, vertelt hoofdonderzoeker Xuanhe Zhao, professor werktuigbouwkunde en milieutechniek aan MIT.

Een slimme spons achter glas
Het hart van het systeem bestaat uit hydrogel, een sponsachtig materiaal dat extreem goed waterdamp kan opnemen. In plaats van een vlakke plaat, maakten de onderzoekers een soort zwart ‘bubbelplastic’ met kleine koepelvormige structuren. Deze koepeltjes zetten uit wanneer de hydrogel damp opneemt en krimpen weer als het water verdampt. De hydrogel zit in een glazen kastje dat aan de buitenkant is bekleed met een verkoelende film. Die film helpt om het verdampte water weer te laten condenseren op het glas, waarna het schoon naar beneden druppelt en via een buisje wordt opgevangen.

Het team nam hun apparaat mee naar Death Valley in Californië, de droogste en heetste plek in Noord-Amerika, om hun ontwerp aan de ultieme test te onderwerpen. En het systeem slaagde met vlag en wimpel. Zelfs bij extreem lage luchtvochtigheid wist het paneel 161 milliliter drinkwater per dag te oogsten, ongeveer twee derde van een kopje. Niet veel, maar genoeg om de techniek met frisse moed door te ontwikkelen voor verdere opschaling. “Je kunt dit apparaat in serie bouwen, als een rij verticale panelen. Dan kun je op particulier niveau water oogsten, zelfs in de woestijn”, zegt Zhao. In nattere gebieden levert het systeem nog veel meer vocht op.

Zoutloos water
Veel bestaande systemen gebruiken zouten zoals lithiumchloride in hun hydrogel om meer water aan te trekken. Maar het probleem is dat deze zouten vaak doorlekken in het drinkwater. Het MIT-team loste dat op door glycerol toe te voegen, een stofje dat het zout stabiliseert en in de gel houdt. Bovendien ontwierpen ze een hydrogel met een microscopische structuur zonder poriën, zelfs op nanoschaal zijn er geen gaatjes te bespeuren. Hierdoor wordt het zout nóg beter vastgehouden. Op deze manier blijft het opgevangen water ruim onder de veilige normen wat betreft het zoutgehalte en zijn er geen extra filterstappen nodig.

Grote impact
Deze uitvinding heeft uiteraard enorm veel potentie. Wereldwijd hebben naar schatting 2,2 miljard mensen geen toegang tot veilig drinkwater. Zelfs in de Verenigde Staten leven meer dan 46 miljoen mensen met wateronzekerheid. Ze hebben vaak geen stromend water of alleen water dat niet veilig is om te drinken. Traditionele waterbronnen zoals rivieren en meren staan onder druk. “We willen dit systeem inzetten in regio’s waar de nood hoog is, maar de middelen schaars zijn. Dit is een eerste stap en er valt nog veel te verbeteren”, legt onderzoeker Chang Liu van de National University of Singapore uit.

De volgende stap is om het systeem verder te optimaliseren: het team gaat experimenteren met het combineren van meerdere panelen, grotere oppervlakken en het testen in verschillende klimaatzones. Maar de eerste resultaten zijn veelbelovend. “We denken dat dit systeem uiteindelijk een betaalbare en schaalbare oplossing gaat worden voor veilig drinkwater overal ter wereld”, besluit Zhao.