Lakshmiprasad
Forschende der Ohio State University haben ein Gerät entwickelt, das Wasser effizient aus der Luft gewinnen kann. Der Prototyp benötigt etwa 50 % weniger Energie als gängige Systeme. Die Technologie basiert auf elastokalorischer Kühlung, die mithilfe temperaturempfindlicher Materialien arbeitet und so den Energieaufwand senkt. Die Forschenden, darunter der Hauptautor John LaRocco, hoffen, mit diesem Gerät den Zugang zu Trinkwasser in wasserarmen Regionen zu verbessern.
„Man kann drei Minuten ohne Luft, drei Wochen ohne Nahrung, aber nur drei Tage ohne Wasser überleben“, betont LaRocco. „Mit Wasser kann man viele Probleme lösen, wie die nationale Sicherheit, die psychische Gesundheit oder die sanitäre Versorgung, indem man einfach den Zugang zu sauberem Trinkwasser verbessert.“
Elastokalorische Kühlung als Schlüssel zur Effizienz
Im Vergleich zu herkömmlichen Entfeuchtern, die oft groß, schwer und energieintensiv sind, setzt das neue Gerät auf elastokalorische Materialien. Diese Materialien reagieren auf Temperaturveränderungen, was den Energieverbrauch und die Größe des Geräts erheblich reduziert. Dadurch kann der Prototyp in eine tragbare Form gebracht werden und passt sogar in einen Rucksack. Diese Innovation ermöglicht es, das Gerät für mobile Anwendungen und in Krisengebieten einzusetzen.
Die Forschenden testeten die Leistung ihres Prototyps unter verschiedenen Bedingungen und verglichen ihn mit traditionellen Entfeuchtern, die sogenannte Trockenmittelräder verwenden. Diese rotierenden Zylinder fangen Feuchtigkeit aus der Luft ein und leiten sie ab. Der Prototyp erwies sich als effizienter, insbesondere in Bezug auf den Energieverbrauch und die Wärmeerzeugung.
Potenziale in Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit
Während sich der Prototyp bisher als besonders effizient erwiesen hat, zeigt die Forschung, dass die Luftfeuchtigkeit der Einsatzregion eine wichtige Rolle spielt. In Regionen wie den Philippinen, Indonesien oder Teilen der USA, wo die Luftfeuchtigkeit häufig hoch ist, könnte das Gerät optimal arbeiten.
„Im Vergleich zum herkömmlichen Trockenmittelradsystem kann unser System dynamischer skaliert werden, um den Anforderungen der Umgebung gerecht zu werden“, erklärt John Simonis, einer der Mitautoren und Elektrotechnik-Student. Der modulare Aufbau des Prototyps erlaubt Anpassungen, um die Effizienz in verschiedenen Umgebungen zu maximieren.
Sauberes Wasser durch einfache Filterung
Der Prototyp liefert sauberes Trinkwasser, das jedoch einer Filterung bedarf, um die Aufnahme von Mikroplastik zu verhindern. Da einige Komponenten des Geräts im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, könnten sie sich über die Zeit hinweg zersetzen.
Eine regelmäßige Filterung ist daher laut Forschungsteam notwendig, um die Qualität des Wassers langfristig sicherzustellen. „Das von unserem Gerät produzierte Wasser ist trinkbar, aber zur Sicherheit empfehlen wir eine zusätzliche Filterung“, sagt Simonis.
Wasserknappheit wird sich verschärfen
Das Team sieht die Entwicklung dieses Geräts als wichtigen Schritt, um den globalen Wasserbedarf besser zu decken. Die Vereinten Nationen schätzen, dass nur etwa 0,5 % des weltweit vorhandenen Wassers trinkbar sind. Umweltveränderungen, der Klimawandel und Naturkatastrophen stellen weiterhin eine Bedrohung für die globale Wasserversorgung dar.
„Da Naturkatastrophen und internationale Notfälle diese Probleme weiter verschärfen werden, ist es unerlässlich, Wege zu finden, Wasser auf kreative Weise zu gewinnen, um marginalisierte Bevölkerungsgruppen zu unterstützen“, erklärt Qudsia Tahmina, Mitautorin und Professorin für Elektrotechnik.
Gerät wird für größere Anwendungen weiterentwickelt
Die Forschenden arbeiten daran, das Gerät für größere Anwendungen weiterzuentwickeln. Derzeit ist der Prototyp für den individuellen Gebrauch optimiert, jedoch könnte er in der Zukunft so angepasst werden, dass er größere Wassermengen für Haushalte oder ganze Gemeinden liefert. „Es ist möglich, eine unglaublich große Version unseres Prototyps zu entwickeln“, sagt Simonis. „Er könnte in einer begrenzten Zeit so viel Wasser extrahieren und die gleiche Energieeffizienz erzielen wie jemand, der ein kleineres Gerät hat, das kontinuierlich läuft.“
Das Team plant, die Forschungsergebnisse und Modelle öffentlich zugänglich zu machen, damit Interessierte ihren eigenen Luftentfeuchter nachbauen können. „Wir hoffen, dass sauberes Wasser für den Rest der Welt nicht nur ein Wunschtraum ist“, sagt LaRocco abschließend.
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