Zonder pompen, zonder elektriciteit en met minimale infrastructuur kan deze zonne-verdamper liters drinkwater per uur produceren. Is dit de doorbraak die zonne-ontzilting nodig had?
Een nieuw type oxide verdamper zet zeewater razendsnel om in drinkwater – puur op zonlicht. Onderzoekers uit Zuid-Korea claimen de snelste zonne-ontzilting tot nu toe, met een ontwerp dat ook nog eens schaalbaar en robuust is.
Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Materials, is het onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) gelukt om een oxide-gebaseerde verdamper te bouwen die zonder elektriciteit zeewater kan ontzilten, en dat met een ongekend hoge snelheid.
Watertekort vraagt om energiearme oplossingen
Zoet water is op veel plekken schaars. Vooral afgelegen eilanden en kustgebieden zonder centrale infrastructuur zijn afhankelijk van regenwater of dure, energie-intensieve ontziltingsinstallaties. Klassieke methoden zoals omgekeerde osmose leveren weliswaar schoon water, maar vragen veel elektriciteit, onderhoud en technische expertise.
Daarom is er wereldwijd veel aandacht voor zonne-ontzilting: systemen die zonlicht direct gebruiken om water te verdampen en het condensaat op te vangen als drinkwater. Het concept is simpel en robuust, maar tot nu toe was de opbrengst vaak te laag om echt praktisch te zijn.
De snelste oxide-verdamper ter wereld
Het onderzoeksteam van UNIST, onder leiding van professor Ji-Hyun Jang (School of Energy and Chemical Engineering), claimt nu een doorbraak. Zij ontwikkelden wat zij zelf omschrijven als de snelste oxide-gebaseerde verdamper ter wereld. De kern van het systeem is een nieuw fotothermisch materiaal dat zonlicht extreem efficiënt omzet in warmte. Daarmee wordt de verdamping van zeewater sterk versneld, zonder externe energiebron.
Het gebruikte materiaal is een zogenoemd ternair oxide. De onderzoekers vertrokken vanuit mangaanoxide, een bekend en corrosiebestendig materiaal, en vervingen delen van het mangaan door koper en chroom. Met behulp van bandgap-engineering stemden ze het materiaal zo af dat het een veel groter deel van het zonnespectrum absorbeert.
Absorbeert bijna al het zonlicht
Waar conventionele oxiden vooral zichtbaar licht opnemen, absorbeert dit nieuwe materiaal bijna 97 procent van het zonlicht, van ultraviolet tot nabij-infrarood. Het effect is aanzienlijk: oppervlaktetemperaturen lopen op tot circa 80 °C, duidelijk hoger dan de ongeveer 74 °C die haalbaar is met koper-mangaanoxiden alleen. Meer absorptie betekent meer warmte, en dus een hogere verdampingssnelheid.
7 keer sneller verdampen en geen zoutproblemen
Dankzij het nieuwe materiaal wist het team de verdampingssnelheid tot zeven keer hoger te krijgen dan natuurlijke verdamping. Maar daarmee was het probleem nog niet opgelost. Bij zonne-ontzilting blijft het zout achter op het verdampingsoppervlak, wat na verloop van tijd leidt tot verstopping en prestatieverlies. Dit is een bekend knelpunt bij vrijwel alle zonne-ontziltingssystemen, ongeacht hoe snel ze verdampen.
UNIST pakte dit aan met een slimme mechanische oplossing. De verdamper kreeg een omgekeerde U-vorm, waarbij de fotothermische coating zit op het deel dat water opzuigt. Een combinatie van water-wicking vezels en een hydrofoob polyesterdoek zorgt ervoor dat water wordt aangevoerd, terwijl zoutionen juist weg kunnen stromen. Het resultaat: geen zoutkristallen op het actieve oppervlak en een stabiele werking over langere tijd.
Liters drinkbaar water per uur, zonder stroom
In experimenten liet het team zien dat een verdamper van 1 vierkante meter ongeveer 4,1 liter drinkwater per uur kan produceren. Dat is een relatief mooie hoeveelheid voor huishoudelijk gebruik, zeker in gebieden waar alternatieven ontbreken.
Belangrijk is ook dat het systeem volledig passief is: geen pompen, geen elektronica, geen netaansluiting. Dat maakt het geschikt voor gebruik in afgelegen gebieden, rampgebieden of ontwikkelingslanden.
Van lab naar praktijk?
Volgens professor Jang is het potentieel groot: “We hebben het absorptiespectrum en de fotothermische efficiëntie van oxidematerialen fundamenteel verbeterd. Daardoor konden we een verdamper ontwikkelen die zowel hoge prestaties levert als duurzaam is.”
De onderzoekers benadrukken dat vooral de schaalbaarheid en stabiliteit het systeem interessant maken voor echte toepassingen. Oxiden zijn relatief goedkoop, chemisch stabiel en goed bestand tegen corrosie – cruciale eigenschappen voor langdurig gebruik met zeewater.
Stap richting decentrale waterproductie
Hoewel commerciële toepassing nog verdere opschaling en veldtesten vereist, past deze ontwikkeling in een bredere trend richting decentrale, energiearme waterproductie. In plaats van grootschalige installaties met hoge energiebehoefte, zouden lokale systemen op zonne-energie een deel van het wereldwijde waterprobleem kunnen verlichten.
De verdamper van UNIST laat zien dat materiaalinnovatie daarbij een sleutelrol speelt – en dat zelfs iets ogenschijnlijk eenvoudigs als verdamping nog flinke technologische sprongen kan maken.
