Kristalle aus Wüstenlebewesen revolutionieren energieeffizientes Sammeln von Wasser aus der Luft

BerlinEin Forscherteam der Jilin University, des Smart Materials Lab der NYU Abu Dhabi und des Center for Smart Engineering Materials unter der Leitung von Professor Pance Naumov hat ein innovatives Material entwickelt, das Wasser aus der Luft sammeln kann, ohne Energie zu verbrauchen. Diese Janus-Kristalle sind von Pflanzen und Tieren aus Wüsten inspiriert, die effektive Methoden zur Feuchtigkeitsaufnahme in trockenen Umgebungen entwickelt haben.

Januskristalle bestehen aus drei unterschiedlichen organischen Verbindungen. Jede dieser Verbindungen bildet flexible Strukturen mit Bereichen, die Wasser anziehen, und anderen, die Wasser abweisen. Dadurch kann das Material zwei wesentliche Aufgaben erfüllen.

• Wassergewinnung: Die hydrophilen Bereiche ziehen Wassertröpfchen aus der Luft an und sammeln sie.
• Wassertransport: Die hydrophoben Bereiche leiten diese Tröpfchen effizient zu einem Sammelpunkt weiter.

Dieses System sammelt Wasser aus Nebel äußerst effektiv und stellt einen neuen Rekord in der Wassergewinnung auf. Im Gegensatz zur Entsalzung, die viel Energie benötigt, um Salz aus Meerwasser zu entfernen, können die Janus-Kristalle Feuchtigkeit aus der Luft gewinnen, ohne Energie zu verbrauchen. Daher sind sie eine ausgezeichnete Wahl für Regionen, in denen Energie schwer zugänglich oder sehr teuer ist.

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Diese Kristalle sind so konzipiert, dass man beobachten kann, wie sie in Echtzeit Wasser sammeln. Da sie durchsichtig sind, ermöglichen sie es den Forschern, mit Licht zu verfolgen, wie sich Nebeltropfen ansammeln und in Wasser verwandeln. Dies unterstützt das Verständnis der Effektivität dieser Kristalle in verschiedenen Umgebungen.

Janus-Kristalle ermöglichen die Gewinnung von Wasser aus der Luft und bieten eine Lösung für Wassermangel in trockenen Gebieten, in denen herkömmliche Wasserquellen unzuverlässig sind. Diese Kristalle können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre entziehen und in sauberes Trinkwasser umwandeln, um Gemeinden ohne ausreichenden Zugang zu sicherem Trinkwasser zu versorgen.

Zukünftige Studien könnten untersuchen, wie Janus-Kristalle mit weiteren Technologien kombiniert werden können, um deren Effizienz bei der Wassersammlung zu steigern. Außerdem könnten sie in bestehende Wassermanagementsysteme integriert werden. Mit der Weiterentwicklung dieser Materialien könnten sie ein wichtiger Bestandteil neuer Ansätze zur Bewältigung globaler Wasserknappheit werden und den Einsatz erneuerbarer und nachhaltiger Technologien zur Lösung größerer gesellschaftlicher Herausforderungen unterstützen.