Amerikanske forskere har utnyttet en egenskap som en bestemt type kjemiske strukturer har, til å suge vann ut av luft. Apparatet har potensial til å avhjelpe problemer med vannmangel.
Befolkningsvekst, økende landbruksproduksjon og tørkeperioder har ført til et større behov for å finne nye vannkilder.
Ved hjelp av en spesiell type porøst, krystallinsk materiale har det lyktes kjemiprofessor Omar Yaghi og en gruppe forskere ved UC Berkeley å binde luftens naturlige innhold av vann og deretter kondensere det til rent drikkevann. Dermed har han gjort det mulig å produsere rent drikkevann i selv de tørreste områdene på Jorden. Resultatene er dokumentert i en ny forskningsartikkel i tidsskriftet ACS Central Science.
Materialet er som en svamp
Omar Yaghi var selv hjernen bak denne typen materiale, Metal-Organic Framworks (MOF), som han nå har utviklet til å kunne absorbere vanndamp fra selv den tørreste ørkenlufta.
MOF er en kategori av materialer som er bygd opp av metall-ioner eller klynger av metall-ioner bundet sammen av organiske molekyler til en krystallinsk struktur. MOF har den spesielle egenskapen at tettheten er svært lav. Den lave densiteten gjør at materialet har et svært stort overflateareal per masseenhet, og at det er porøst.
De store porene i MOF-materialer er godt egnet til å fange opp gasser. Forskjellige MOF-er kan konstrueres til å fange opp forskjellige gasser. For eksempel jobber andre forskere med å bruke spesielle MOF-materialer til å absorbere CO2 fra lufta. Man kan se for seg MOF-materialer som en svamp. Materialet absorberer for eksempel vanndamp fra lufta. Dermed oppstår det en høy konsentrasjon av gassen i materialet. Ved en kontrollert prosess hvor materialet varmes opp, kan vampdampen frigis i konsentrert form og kondenseres til rent drikkevann.
Siden den første prototypen av apparatet med MOF ble lagd, har Yaghi og forskergruppen lyktes med å øke produksjonen fra 0,2 liter vann per kilogram MOF per dag til 1,3 liter, og i ørkenomgivelser med en lavere luftfuktighet har de kommet opp i 0,7 liter.
Samtidig er det dyre zirkon-baserte MOF-801 byttet ut med det billigere, og enda mer effektive, aluminium-baserte MOF-303. Samtidig har de koblet til et solpanel som kan øke antallet sykluser hvor vanndamp absorberes i MOF-materialet og frigis til en kondensator ved oppvarming. Det økte antallet sykluser per dag øker vannproduksjonen.
Løser vekselstrøm-problem: Unik teknologi bak høytemperatur-superledere
Fremtidens maskiner?
Omar Yaghi forventer å forbedre apparatets effektivitet fra 1,3 liter vann per kilogram MOF per dag opp til 8 til 10 liter, skriver han i en e-post til Ingeniøren.
«Disse mengdene av vann kan nås ved å maksimere MOF-materialets kontakt med luft, og også ved å øke hastigheten for opptak og frigjøring av vann. Det siste tillater flere sykluser per dag, og derved større innsamling av vann».
Firmaet Water Harvesting, som Yaghi har stiftet med formålet å kommersialisere teknologien, forventer neste år å produsere et apparat på størrelse med en mikrobølgeovn. Hva den nøyaktige prisen per liter vann forventes å bli, vil ikke Omar Yaghi opplyse om, men han skriver til Ingeniøren at «prisen for apparatet forventes å ligge innenfor prisen av vanlig kjøkkenutstyr som en mikrobølgeovn».
I tillegg til prisen, kan det også være andre problemer med teknologien.
– Det kan være problemer med hvor lang tid apparatet kan vare, og med bakterie-oppbygging. Det er fremdeles vanskelig å si om det vil være praktisk brukbart, men det er en smart idé, sier kjemiker Russell Morris fra University of St Andrews til New Scientist.
Så selv om det fremdeles er usikkert om løsningen på fremtidens vannmangel er funnet, er det i hvert fall oppdaget enda en kilde. Spørsmålet er bare om kilden er stor nok.
Artikkelen ble først publisert på Ingeniøren.dk
Budsjettsprekk: Oslos nye vannforsyning blir nær tre milliarder dyrere
