Zelfs in lucht die voor de meeste systemen veel te droog is, weet een nieuw Duits materiaal waterdamp op te vangen en om te zetten in drinkwater. De technologie kan niet alleen een nieuwe waterbron opleveren voor droge gebieden, maar blijkt ook veelbelovend voor energiezuinige koeling.
Door klimaatverandering krijgen steeds meer regio’s te maken met langdurige droogte. Vooral rond de Middellandse Zee nemen de temperaturen toe en valt steeds minder neerslag. Wetenschappers zoeken daarom naar alternatieve manieren om aan schoon drinkwater te komen. Een veelbelovende optie is letterlijk water uit de lucht halen.
Onderzoekers van de Duitse Kiel University hebben hiervoor een belangrijke stap gezet. Zij ontwikkelden een poreus materiaal dat waterdamp uit de lucht kan opnemen, zelfs wanneer de luchtvochtigheid slechts 18 procent bedraagt. Dat is veel lager dan bestaande systemen die juist afhankelijk zijn van een hoge luchtvochtigheidsgraad om efficiënt te kunnen werken. De studie werd gepubliceerd in Journal of Materials Chemistry A.
Water uit kurkdroge lucht
Het materiaal, CAU-10-H genaamd, behoort tot de veelbesproken klasse van Metal-Organic Frameworks (MOF’s). Deze materialen bestaan uit een netwerk van microscopisch kleine poriën die zich gedragen als een spons: ze nemen waterdamp uit de lucht op en geven die weer af zodra ze worden verwarmd.
Wat dit materiaal bijzonder maakt, is dat het al begint met het opnemen van water bij een relatieve luchtvochtigheid van slechts 18 procent. Dat is een niveau waarbij veel bestaande systemen nauwelijks nog effectief functioneren. Volgens professor Norbert Stock, die het onderzoek leidde, is het uiteindelijke doel om op een duurzame manier drinkwater te produceren in regio’s waar traditionele waterbronnen steeds minder betrouwbaar worden.
Na opname van het vocht hoeft het materiaal slechts tot ongeveer 70 graden Celsius te worden verwarmd om het water weer vrij te geven. Die temperatuur kan eenvoudig worden bereikt met zonnewarmte of restwarmte uit bijvoorbeeld fabrieken, waardoor het systeem weinig extra energie vraagt.
Bijna 2 liter per dag
Door CAU-10-H te combineren met elektrisch geleidende koolstofstructuren konden de onderzoekers de opname- en afgiftecycli verder versnellen. Daardoor kan het systeem continu blijven werken.
Onder droge omstandigheden neemt het materiaal maximaal 0,17 gram water op per gram materiaal. Omgerekend kan één kilogram van het composietmateriaal theoretisch ongeveer 1,8 liter drinkwater per dag produceren. Dat klinkt bescheiden, maar voor afgelegen gebieden zonder betrouwbare watervoorziening kan zo’n systeem een waardevolle aanvulling vormen.
Ook geschikt voor koeling
De toepassingen beperken zich niet tot drinkwater. Het materiaal blijkt ook uitstekend geschikt voor zogenoemde adsorptiekoeling. Daarbij wordt restwarmte gebruikt om gebouwen te koelen, zonder de hoge elektriciteitsvraag van conventionele airconditioners.
Volgens de onderzoekers levert CAU-10-H daarbij tot drie keer betere prestaties dan silicagel, het droogmiddel dat momenteel veel wordt gebruikt in dergelijke installaties. Denk bijvoorbeeld aan koeling met restwarmte afkomstig uit datacenters, bakkerijen of industriële processen.
Verrassend betaalbaar
Een veelvoorkomend probleem bij nieuwe materialen is dat ze buiten het laboratorium nauwelijks betaalbaar te produceren zijn. Juist daar lijkt deze Duitse ontwikkeling zich te onderscheiden. De onderzoekers hebben inmiddels ongeveer 30 kilogram CAU-10-H geproduceerd, zo’n zestig keer meer dan eerdere laboratoriumbatches.
Uit een economische analyse blijkt bovendien dat de productiekosten kunnen uitkomen op ongeveer 12 tot 14 dollar per kilogram. Daarmee komt industriële toepassing een stuk dichterbij.
Nobelprijswinnende chemie
De belangstelling voor MOF-materialen groeit wereldwijd snel. De fundamentele chemie achter deze materialen werd in 2025 bekroond met de Nobelprijs voor Scheikunde. Wereldwijd werken verschillende onderzoeksgroepen en bedrijven inmiddels aan systemen die water uit de lucht kunnen oogsten. Als de praktijktests de veelbelovende laboratoriumresultaten bevestigen, kan CAU-10-H uitgroeien tot een belangrijke bouwsteen voor toekomstige drinkwatervoorziening én energiezuinige koeling in gebieden waar klimaatverandering de druk op waterbronnen steeds verder vergroot.
