Een revolutionair 3D-geprint aerogel zet met alleen zonlicht zout zeewater om in schoon drinkwater — een energie-neutrale doorbraak die de wereldwijde waterschaarste kan aanpakken.
De wereld zit vol water, maar bijna al het water op aarde is zout en ongeschikt om te drinken. Met een groeiende wereldbevolking en toenemende druk op zoetwaterbronnen wordt het steeds belangrijker om alternatieven te vinden.
Volgens de studie, gepubliceerd in ACS Energy Letters, hebben onderzoekers van The Hong Kong Polytechnic University een sponsachtig aerogel ontwikkeld dat met passieve zonne-energie efficiënt zout uit zeewater kan verwijderen. Volledig zónder externe energie.
Waterschaarste en ontzilting
Hoewel 70 procent van onze planeet uit water bestaat, is slechts een klein deel daarvan zoetwater, en daarvan is slechts een fractie toegankelijk voor menselijk gebruik. Het groeiende tekort aan drinkwater zet overheden, bedrijven en wetenschappers wereldwijd onder druk. Ontzilting verwijdert zout uit zeewater en is een bewezen oplossing, maar brengt ook belangrijke nadelen met zich mee.
Traditionele ontziltingsinstallaties zoals omgekeerde osmose of thermische distillatie zijn namelijk zeer energie-intensief. Ze vragen om krachtige pompen, complexe filters en/of het verhitten van water, wat kostbaar is en vaak afhankelijk van fossiele brandstoffen. Daarom is er een dringende behoefte aan nieuwe, energiezuinige methoden die milieuvriendelijk en betaalbaar zijn.
Aerogel met luchtkamers
Onderzoekers van The Hong Kong Polytechnic University hebben een innovatief materiaal ontwikkeld dat die oplossing dichterbij kan brengen. Het gaat om een sponsachtig aerogel met microscopisch kleine verticale luchtkanalen van slechts 20 micrometer breed, gemaakt met 3D-printtechnologie.
De aerogel bestaat uit een composiet van koolstofnanobuisjes en cellulose nanovezels. Deze combinatie zorgt voor een materiaal dat licht, sterk en poreus is, met unieke eigenschappen om waterdamp efficiënt te laten passeren terwijl zout wordt tegengehouden.
In tegenstelling tot traditionele hydrogels, die zacht en vloeistofrijk zijn, is deze aerogel juist relatief stijf met vaste, doorlopende kanalen. Dit maakt het perfect geschikt om water via verdamping te scheiden van zout, en het werkt verrassend goed op verschillende schaalgroottes zonder verlies aan efficiëntie.
Werkt zonder stroom
De innovatie zit hem in de eenvoudige maar doeltreffende manier waarop het werkt: het aerogel-materiaal wordt op zeewater geplaatst en bedekt met een simpele, gebogen plastic hoes. Wanneer zonlicht het aerogel verwarmt, verdampt alleen het water; het zout blijft achter.
De waterdamp stijgt op, condenseert aan de binnenkant van de plastic hoes en wordt opgevangen in een reservoir, klaar om te drinken. Dit proces vereist geen elektriciteit, pompen of externe energie — alleen passieve zonnewarmte.
Tijdens tests bleek dat dit systeem binnen zes uur zonlicht ongeveer drie eetlepels drinkwater produceert uit een klein stuk aerogel. Hoewel dat op kleine schaal bescheiden klinkt, benadrukken de onderzoekers dat de technologie schaalbaar is zonder verlies aan prestatie.
Kansen en uitdagingen
Hoewel de eerste tests veelbelovend zijn, staan onderzoekers nog voor uitdagingen zoals het verhogen van de opbrengst, het verbeteren van de duurzaamheid van het materiaal bij langdurig gebruik, en het opschalen naar industriële volumes.
Maar het belangrijkste is dat deze technologie aantoont dat het mogelijk is om drinkwater te maken uit zeewater met alleen de kracht van de zon — zonder stroom, zonder dure installaties, en met een relatief eenvoudige, duurzame techniek.
Einde aan de waterschaarste
Deze doorbraak opent een nieuwe weg in de strijd tegen waterschaarste. Met een lichtgewicht, schaalbaar en energie-neutraal materiaal kunnen miljoenen mensen in droge en afgelegen gebieden straks mogelijk makkelijk aan schoon drinkwater komen. Of dit echt het “einde aan de waterschaarste” betekent, hangt natuurlijk af van verdere ontwikkelingen en opschaling. Maar de eerste stappen zijn gezet, en ze zien er veelbelovend uit.
