MIT-onderzoekers hebben een ultrasone techniek ontwikkeld die water letterlijk uit luchtvochtigheid lostrilt, waardoor het razendsnel kan worden opgevangen. En dat met een efficiëntie die 45 keer hoger ligt dan traditionele systemen.
Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een doorbraak gerealiseerd die atmosferische waterwinning (AWH) naar een compleet nieuw niveau tilt. In plaats van langzaam water uit lucht absorberende materialen te verwarmen, gebruikt het nieuwe systeem ultrasone trillingen om watermoleculen in slechts enkele minuten los te maken.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Communications, is het systeem maar liefst 45 keer efficiënter dan traditionele, door zonnewarmte aangedreven methoden.
Het onderzoek richt zich op AWH-materialen, die vocht opnemen uit de lucht, zelfs bij relatief lage luchtvochtigheid. Het probleem is dat deze materialen het water niet makkelijk lossen: dat proces kost tijd, energie en beperkt de dagelijkse opbrengst. Tot nu.
Water lostrillen in plaats van verdampen
De sleutel van de innovatie is een speciaal ontworpen ultrasone actuator, bestaande uit een vlakke keramische ring die hoge frequentie trillingen genereert zodra er spanning op staat. Door deze trillingen worden de watermoleculen uit het materiaal bevrijd — niet door verhitting, maar door akoestische energie.
Ultrasoon geluid bestaat uit trillingen boven de 20 kHz en is voor het menselijk oor niet waarneembaar. Wat onderzoekers ontdekten, is dat deze hoge frequentie precies de juiste energie en vibratie levert om de zwakke moleculaire bindingen tussen water en het sorbentmateriaal te verbreken.
Het resultaat: het water wordt letterlijk uit het materiaal geschud en valt als druppels door een ring met micro-nozzles, waarna het kan worden opgevangen.
Testresultaten: 45x efficiënter
De resultaten van de tests zijn veelbelovend. Kleine samples van AWH-materiaal werden binnen enkele minuten volledig gedroogd. Waar conventionele systemen slechts een paar cycli per dag uitvoeren, kan deze nieuwe methode meerdere cycli per dag draaien, omdat nauwelijks tijd verloren gaat aan het ontkoppelen van water.
Dat betekent dat de totale dagelijkse wateropbrengst sterk toeneemt. Een cruciale factor in gebieden met waterschaarste. Bovendien blijkt de ultrasone methode 45 keer efficiënter dan conventionele zon-gedreven technieken.
Hoewel deze methode wél stroom vereist, is de benodigde energie relatief laag. De onderzoekers voorzien dat een klein zonnepaneel al voldoende kan zijn om het systeem autonoom te laten functioneren, zelfs buiten elektriciteitsnetwerken.
Drinkwater in elk klimaat
MIT ziet de technologie uiteindelijk uitmonden in een huishoudsysteem ter grootte van een raamkozijn, dat in vrijwel elk klimaat water kan produceren. Dit maakt de oplossing draagbaar, schaalbaar en onafhankelijk van bestaande infrastructuur, wat een belangrijk voordeel is ten opzichte van installaties voor ontzilting of grondwaterwinning.
Dergelijke systemen zouden in theorie niet alleen waardevol zijn voor woestijnregio’s en dorpen zonder waterleidingen, maar ook voor noodhulp, defensie, remote research stations en off-grid tiny housing.
Mogelijke gamechanger voor 2 miljard mensen
Wereldwijd leven ruim 2 miljard mensen met beperkte toegang tot schoon drinkwater. De technologie van MIT biedt een reëel perspectief op duurzame waterwinning zonder grote milieu-impact, zonder chemicaliën en zonder afhankelijkheid van klimaat of ondergrond.
Hoofdonderzoeker Svetlana Boriskina verwoordt het zo: “Het draait uiteindelijk om hoeveel water je per dag kunt oogsten. Met ultrasoon kunnen we sneller werken, vaker herhalen en dus veel meer produceren.”
Snel, efficiënt en schaalbaar
Deze uitvinding van MIT vormt een disruptieve stap richting snelle, efficiënte en schaalbare drinkwaterproductie uit luchtvochtigheid. De combinatie van snelle cycli, lage energiebehoefte en technische eenvoud maakt de technologie veelbelovend voor een wereld die steeds vaker met droogte en waterstress te maken krijgt.
Of deze ontdekking daadwerkelijk een wereldwijde standaard wordt, zal afhangen van opschaling, kosten en duurzaamheid, maar het potentieel is écht revolutionair.
