Wasser-Gewinnung: Nanostäbchen ziehen Feuchtigkeit aus der Luft

Wasser-Gewinnung: Nanostäbchen ziehen Feuchtigkeit aus der Luft

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So soll die Aufnahme und Abgabe von Wasser funktionieren. (Quelle: Courtesy of Pacific Northwest National Laboratory)

von Dirk Kunde

Es ist eine Zufallsentdeckung, die noch wichtig werden könnte: Nanostäbchen nehmen je nach Dichte Wasser aus der Luft auf - das danach trinkbar ist.

Es ist eine Zufallsentdeckung, doch mit dem neuen Material der Wissenschaftler vom Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) lässt sich Wasser aus der Luft gewinnen. Eigentlich arbeiteten die Forscher an magnetischen Nanodrähten, doch die gewünschten Ergebnisse blieben aus. Bei der Analyse in einem Verdampfer stellten die Wissenschaftler fest, dass sich das Gewicht des Materials in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit veränderte.

Aufschluss brachten Aufzeichnungen aus dem Mikroskop. Die kohlenstoffhaltigen Nanostäbchen können Wasser speichern. Bei bis zu 50 Prozent Luftfeuchtigkeit binden die milliardstel Millimeter kleinen Stäbe das Wasser aus der Luft. Bei 50 bis 80 Prozent Luftfeuchtigkeit gibt das Material Wasser in Form von Dampf ab. Gewöhnliche Materialien reagieren umgekehrt. Sie nehmen mehr Wasser auf, je höher die Luftfeuchtigkeit ansteigt.

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Aus dieser zufälligen Entdeckung ergeben sich praktische Anwendungsmöglichkeiten für die Wassergewinnung sowie -reinigung in trockenen Regionen der Erde. Zum einen muss kein Wasser aus Flüssen oder Seen in der Nähe sein. Das Wasser wird aus der Luft gewonnen. Zum anderen funktioniert die Methode mit geringem Energieaufwand.

Wasser statt Luftfeuchtigkeit

In der Erdatmosphäre sind nur rund zwei Prozent der Wassermenge in Wolken gebunden. Rund 98 Prozent sind als Luftfeuchtigkeit in der Umgebungsluft enthalten. So bindet ein Kubikkilometer Luft schätzungsweise zwischen 10.000 und 40.000 Tonnen Wasser.

Denkbar ist aber auch der Einsatz bei Sportbekleidung. Das Material nimmt Schweiß vom Körper auf, leitet die Flüssigkeit nach außen und lässt sie dort verdampfen. "Unser ungewöhnliches Material verhält sich wie ein Schwamm. Es wringt sich selbst aus, bevor es vollständig mit Wasser gefüllt ist", sagt Lavid Lao, einer der beteiligten Wissenschaftler am PNNL. Das PNNL wird im Auftrag des US-Energieministeriums vom Battelle-Institut, einem gemeinnützigen Institut für Vertragsforschung betrieben. Es hat seinen Sitz in Richland im Bundesstaat Washington.

"Doch bevor wir die Nanostäbchen im praktischen Einsatz sehen werden, müssen wir noch mehr über ihre perfekte Größe und Form herausfinden, um die Reaktion genauer kontrollieren zu können", sagt Satish Nune vom PNNL. Bislang wissen die Forscher nur, das Wasser spontan verdampft, sobald sich zwei Nanostäbe auf rund 1,5 Nanometer annähern (0,0000015 mm). Außerdem ist die Wasserausbeute noch gering. Nur rund 10 bis 20 Prozent des Materials sind für die Aufnahme und Abgabe von Wasser bei sich ändernder Luftfeuchtigkeit verantwortlich.

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