Wetenschappers van ETH Zurich hebben een systeem ontwikkeld dat het mogelijk maakt om de klok rond water te ‘oogsten’ uit condensatievocht. In tegenstelling tot eerdere technologieën, is er geen input van energie nodig en werkt het systeem ook als de zon schijnt.
In grote delen van de wereld is drinkwater een schaars goed. Sommige landen die aan de oceaan liggen experimenteren met het ontzilten van zeewater, maar dat vereist enorme hoeveelheden energie. Gemeenschappen die niet in de nabijheid van de zee wonen, kijken soms naar een andere mogelijkheid om drinkwater te genereren: de condensatie van atmosferisch vocht door middel van koeling.
Ook dat proces is een energievreter, tenzij er gebruik wordt gemaakt van ‘passieve’ technologieën die de natuurlijke condens als gevolg van de temperatuurschommeling tussen dag en nacht, gaan benutten. Die waterdamp wordt dan opgevangen op een folie en omgezet naar water. Dat is eenvoudig, maar het kan enkel ’s nachts. Zodra de zon de folie opwarmt, wordt condensatie niet meer mogelijk.
Water oogsten onder een brandende zon
Onderzoekers van de Technologische Universiteit ETH Zurich hebben nu technologie ontwikkeld die het mogelijk maakt om de klok rond water te ‘oogsten’, zonder input van energie en zelfs onder een brandende zon.
De technologie bestaat uit een gecoate glasplaat die zonnestraling reflecteert en tegelijk ook de eigen warmte weer afstraalt door de atmosfeer. Op die manier koelt het apparaat zichzelf af tot zo’n 15 graden Celsius onder de omgevingstemperatuur, voldoende om een koudebrug te creëren en condensatie op te wekken. Aan de onderkant van het paneel condenseert de waterdamp uit de lucht tot water. Het proces is vergelijkbaar met wat er gebeurt op slecht geïsoleerde ramen tijdens de winter.
Passieve koeling
De glazen plaat werd door de wetenschappers behandeld met een speciaal ontworpen laagje van polymeren en zilver. Die coating zorgt ervoor dat het paneel infrarode straling uitzendt naar de ruimte, zonder absorptie door de atmosfeer of terugkaatsing op de plaat. Een ander belangrijk element van het apparaat is het kegelvormige stralingsscherm. Dat buigt de warmtestraling van de atmosfeer grotendeels af en beschermt de glasplaat tegen inkomende zonnestraling. Het eindresultaat is dat het apparaat zichzelf volledig passief kan koelen.
Tests met het prototype op het dak van de gebouwen van de ETH in Zurich hebben aangetoond dat deze technologie in staat is om minstens twee keer meer water per dag te recupereren dan technologie gebaseerd op folie. Een paneel met een diameter van 10 centimeter leverde 4,6 milliliter water op. Volgens de wetenschappers zullen grotere panelen op plekken met de meest optimale condities nog tot veel betere resultaten leiden. Een paneel van 1 vierkante meter zou iets meer dan een halve liter water per uur kunnen produceren.
Hulp bij waterschaarste
“Dat is dicht bij het theoretische maximum van 0,6 deciliter per uur, wat fysisch gezien onmogelijk is om te overtreffen”, zegt Iwan Hächler, doctoraatsstudent Thermodynamica aan de ETH Zurich. “Bovendien lijkt het erop dat, in tegenstelling tot andere technologieën die bijvoorbeeld energie nodig hebben om het condenswater van het oppervlek weg te vegen, ons apparaat volledig functioneert zonder dat er extra energie aan te pas komt. Dat is een enorm voordeel.”
Het doel van de onderzoekers was om technologie te ontwikkelen voor landen, in het bijzonder ontwikkelingslanden, die met waterschaarste worstelen. Nu hopen ze dat andere wetenschappers hun idee oppikken om het verder uit te bouwen. Volgens het team zal het mogelijk zijn om verschillende glasplaten aan elkaar te linken, vergelijkbaar met zonnepanelen die op die manier grote systemen vormen op aanzienlijke oppervlaktes.
