{"id":72337,"date":"2021-06-26T02:02:00","date_gmt":"2021-06-26T00:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=72337"},"modified":"2021-06-25T09:41:55","modified_gmt":"2021-06-25T07:41:55","slug":"rund-um-die-uhr-trinkwasser-aus-der-luftfeuchtigkeit-gewinnen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/rund-um-die-uhr-trinkwasser-aus-der-luftfeuchtigkeit-gewinnen\/","title":{"rendered":"Rund um die Uhr Trinkwasser aus der Luftfeuchtigkeit gewinnen"},"content":{"rendered":"\n

Forschende der ETH Z\u00fcrich entwickelten einen Kondensator f\u00fcr L\u00e4nder mit Wasserknappheit. Damit kann erstmals ohne Energie w\u00e4hrend des ganzen Tages Wasser aus der Luft gewonnen werden. M\u00f6glich ist dies dank einer selbstk\u00fchlenden Oberfl\u00e4che und einem speziellen Strahlungsschutzschild.<\/p>\n\n\n\n

S\u00fcsswasser ist in vielen Weltgegenden Mangelware und muss dort aufwendig gewonnen werden. In Meeresn\u00e4he kann dazu Meerwasser entsalzt werden, was \u00e4usserst viel Energie ben\u00f6tigt. Weiter weg von K\u00fcsten bleibt praktisch nur noch die Kondensation von Luftfeuchtigkeit durch K\u00fchlung, entweder ebenfalls mit einem hohen Energieaufwand oder als \u00abPassivtechnologie\u00bb mithilfe der Tag-\u200bNacht-W\u00e4rmeunterschiede. Mit den bisherigen Passivtechnologien wie beispielsweise Tau-\u200bsammelnden Folien, kann allerdings nur nachts Wasser gewonnen werden. Denn die Folien werden am Tag von der Sonne aufgeheizt, was eine Kondensation verunm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Selbstk\u00fchlend und strahlungsabschirmend<\/h5>\n\n\n\n

Forschende der ETH Z\u00fcrich haben nun eine Technologie entwickelt, mit welcher sie erstmals ohne Energiezufuhr rund um die Uhr Wasser gewinnen k\u00f6nnen, selbst unter der gl\u00fchenden Sonne. Die neue Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer speziell beschichteten Glasscheibe, welche einerseits Sonnenstrahlung reflektiert und andererseits die eigene W\u00e4rme abstrahlt. Sie k\u00fchlt sich dadurch selbst ab \u2013 auf bis zu 15 Grad Celsius unter die Umgebungstemperatur. Auf der Unterseite dieser Scheibe kondensiert Wasserdampf aus der Luft zu Wasser. Der Vorgang ist derselbe, der im Winter an schlecht isolierenden Fensterscheiben beobachtet werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Die Wissenschaftler beschichteten die verwendete Glasscheibe mit einem Polymer sowie mit Silber. Diese besondere Beschichtung f\u00fchrt dazu, dass die Scheibe einen bestimmten Wellenl\u00e4ngenbereich von Infrarot abstrahlt. Strahlung in diesem Bereich wird von der Atmosph\u00e4re nicht absorbiert und von den molekularen Bestandteilen der Luft auch nicht auf die Scheibe zur\u00fcckreflektiert. Eine weitere wesentliche Komponente der Anlage ist ein neuentwickelter kegelf\u00f6rmiger Strahlungsschutzschild. Dieser schirmt die W\u00e4rmestrahlung aus der Luft sowie die Sonneneinstrahlung auf die Scheibe weitgehend ab, l\u00e4sst gleichzeitig aber die erw\u00e4hnte W\u00e4rmeabstrahlung und somit die K\u00fchlung zu.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Schema des Kondensators. (Quelle: Haechler I et al. Science Advances 2021, bearbeitet)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
Nahe am theoretischen Optimum<\/h5>\n\n\n\n

Wie Tests der neuen Vorrichtung unter realen Bedingungen auf dem Dach eines ETH-\u200bGeb\u00e4udes in Z\u00fcrich zeigten, l\u00e4sst sich mit der neuen Technologie pro Fl\u00e4che und Tag mindestens doppelt so viel Wasser gewinnen als mit den besten bisherigen Passivtechnologien, welche mit Folien arbeiten: Die kleine Pilotanlage mit einem Scheibendurchmesser von 10 Zentimeter lieferte unter realen Bedingungen 4,6 Milliliter Wasser pro Tag. Gr\u00f6ssere Anlagen w\u00fcrden entsprechend ihrer gr\u00f6sseren Fl\u00e4che mehr Wasser liefern. Unter idealen Bedingungen l\u00e4sst sich damit pro Quadratmeter Scheibenfl\u00e4che und Stunde bis zu 0,53 Deziliter Wasser gewinnen, wie die Wissenschaftler zeigen konnten. \u00abDies liegt nahe am theoretischen Maximalwert von 0,6 Deziliter pro Stunde, der sich aus physikalischen Gr\u00fcnden nicht \u00fcberschreiten l\u00e4sst\u00bb, sagt Iwan H\u00e4chler. Er ist Doktorand in der Gruppe von Dimos Poulikakos, Professor f\u00fcr Thermodynamik an der ETH Z\u00fcrich.<\/p>\n\n\n\n

Bei anderen Technologien muss das kondensierte Wasser in der Regel von einer Oberfl\u00e4che abgestreift werden, was Energie ben\u00f6tigt. Andernfalls w\u00fcrde ein bedeutender Teil des kondensierten Wassers an der Oberfl\u00e4che haften bleiben, k\u00f6nnte nicht genutzt werden und w\u00fcrde eine weitere Kondensation behindern. Die ETH-\u200bForschenden versahen die Scheibe ihres Wasserkondensators auf der Unterseite mit einer superhydrophoben (extrem wasserabstossenden) Beschichtung. Dadurch perlt das kondensierte Wasser von selbst von der Oberfl\u00e4che ab. \u00abWir kommen damit im Gegensatz zu anderen Technologien wirklich ohne jegliche zus\u00e4tzliche Energie aus, was ein entscheidender Vorteil ist\u00bb, so H\u00e4chler.<\/p>\n\n\n\n

Es war das Ziel der Forschenden, eine Technologie f\u00fcr L\u00e4nder mit Wasserknappheit und insbesondere auch Entwicklungs-\u200b und Schwellenl\u00e4nder zu entwickeln. Andere Wissenschaftler h\u00e4tten nun auch die M\u00f6glichkeit, diese Technologie weiterzuentwickeln oder sie mit anderen Methoden wie der Wasserentsalzung zu kombinieren, um deren Ertrag zu erh\u00f6hen, wie die ETH-\u200bForschenden sagen. Die Herstellung der beschichteten Scheiben sei verh\u00e4ltnism\u00e4ssig einfach. Denkbar sei die Herstellung von gr\u00f6sseren Wasserkondensatoren als die derzeitige Pilotanlage. \u00c4hnlich wie auch bei Solarzellen mehrere Module nebeneinander aufgebaut werden, k\u00f6nnten mehrere Wasserkondensatoren nebeneinander platziert werden, um eine gr\u00f6ssere Anlage zu bilden.<\/p>\n\n\n\n