Een eenvoudiger en efficiënter apparaat voor het opvangen van water uit de lucht
Onderzoek vindt nieuwe methode om drinkwater te leveren met de helft van de energie.
Omdat naar schatting meer dan 2 miljard mensen wereldwijd geen toegang hebben tot schoon drinkwater, zou het verbeteren van conventionele manieren om zo’n waardevolle hulpbron te verzamelen het aanzienlijk haalbaarder maken voor regio’s met waterschaarste, aldus John LaRocco, hoofdauteur van het onderzoek en onderzoeker in de psychiatrie aan het Ohio State University College of Medicine.
Water uit de lucht je kunt maar drie dagen.
“Je kunt drie minuten zonder lucht overleven, drie weken zonder voedsel, maar slechts drie dagen zonder water,” aldus LaRocco. “Maar hiermee kun je veel problemen oplossen, zoals nationale veiligheid, geestelijke gezondheid of sanitaire voorzieningen, gewoon door de toegankelijkheid van schoon drinkwater te verbeteren.”
Terwijl veel bestaande technologieën voor wateropvang groot, energie-intensief en traag zijn, is het apparaat van dit team uniek vanwege de elastocalorische koeling, die gebruikmaakt van materialen die het energieverbruik, de omvang en de complexiteit kunnen verminderen. Dit ontwerp zorgde er ook voor dat hun prototype draagbaar genoeg werd om in een rugzak te passen, aldus LaRocco.
Onderzoekers vergeleken hun creatie met een luchtontvochtiger die werkt met droogmiddelwielen, roterende cilinders bekleed met hydrofiele materialen die vocht uit de omringende luchtstroom vasthouden en verwijderen. Ze testten de prestaties van elk apparaat in sessies van elk 30 minuten, waarbij ze hun energieverbruik, warmteopwekking en wateropvangefficiëntie evalueerden. Van links naar rechts: John LaRocco, John Simonis en Qudsia Tahmina
Van links naar rechts: John LaRocco, John Simonis en Qudsia Tahmina
Water uit de lucht. De studie werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Technologies.
De resultaten van de proef lieten aanzienlijke verschillen zien in stroomverbruik en benadrukten voor welke omstandigheden hun prototype het meest geschikt zou kunnen zijn. John Simonis, medeauteur van de studie en student elektrotechniek en computertechniek, zei bijvoorbeeld dat de luchtvochtigheid in de regio waar hun apparaat wordt gebruikt, de effectiviteit van de wateropvangcapaciteiten kan beïnvloeden.
“In vergelijking met het traditionele droogmiddelwielsysteem kan ons systeem dynamischer schalen om aan de behoeften van de omgeving te voldoen”, zei Simonis. “Omdat ons apparaat modulairder is, is er ruimte voor veel aanpassingsvermogen.”
De auteurs merkten op dat plaatsen als de Filipijnen, Indonesië, Haïti en zelfs Ohio een paar van de plaatsen zijn waar de standaardvochtigheid precies goed genoeg zou zijn om hun prototype maximale efficiëntie te laten bereiken.
Het water dat door hun apparaat wordt geproduceerd, is gemakkelijk te drinken, zei Simonis, maar omdat hun apparaat ook is gemaakt van 3D-geprinte materialen die na verloop van tijd kunnen afbreken, moet het zwaar worden gefilterd om de hoeveelheid microplastics te beperken die iemand zou kunnen binnenkrijgen als hij het onmiddellijk zou drinken.
Volgens statistieken van de Verenigde Naties is slechts ongeveer 0,5% van het water op aarde zoet water en veilig voor menselijke consumptie. Milieuveranderingen veroorzaakt door oorlog, vervuiling en klimaatverandering blijven ook risicofactoren voor een aanhoudende wereldwijde watercrisis.
Omdat natuurrampen en internationale noodsituaties deze problemen zullen blijven verergeren, is het van groot belang om manieren te vinden om op creatieve wijze water te oogsten om gemarginaliseerde bevolkingsgroepen te ondersteunen, aldus Qudsia Tahmina, medeauteur van de studie en universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek.
Dat gezegd hebbende, zal het kunnen garanderen van consistentie van apparaten die een hernieuwbare hulpbron uit het niets kunnen oogsten, het proces zowel zuiniger als haalbaarder maken, aldus de studie. Het is een doel dat, als het wordt bereikt, elk aspect van het leven op aarde zal beïnvloeden, aldus LaRocco.
We hopen dat schoon water voor de rest van de wereld niet alleen een utopie is.
Met behulp van de modellen van het team is het mogelijk voor het publiek om te experimenteren met het maken van hun eigen luchtontvochtiger. Maar hoewel hun prototype nu bedoeld is voor individueel gebruik, zou het in de toekomst eenvoudig geoptimaliseerd kunnen worden om te voorzien in de behoeften van een huishouden of grotere gemeenschap, zei Simonis.
“Het is mogelijk om een ongelooflijk grote versie van ons prototype te ontwikkelen,” zei hij. “Het zou in een beperkte tijd net zoveel water kunnen extraheren en dezelfde energie-efficiëntie kunnen krijgen als iemand die een kleiner apparaat heeft dat het continu laat draaien.”
