Soldrevet apparat kan lave drikkevand af knastør luft
Men der er stadig flere bump på vejen, før prototypen er klar til at komme på markedet, siger to danske forskere til Videnskab.dk.

Prototypen er drevet af Solens stråler og laver luft til vand.  Det gør den via det absorberende materiale kaldet zeolit, der er et meget porøst, klart eller hvidt mineral med glasagtig glans, som opsamler vanddamp fra luften om natten. Lige nu kan den klemme 0,8 liter vand ud per kvadratmeter solpanel. Video: MIT

Prototypen er drevet af Solens stråler og laver luft til vand.  Det gør den via det absorberende materiale kaldet zeolit, der er et meget porøst, klart eller hvidt mineral med glasagtig glans, som opsamler vanddamp fra luften om natten. Lige nu kan den klemme 0,8 liter vand ud per kvadratmeter solpanel. Video: MIT

I nattens mulm og mørke inhalerer maskinen den fugtige luft. Om dagen opvarmes den absorberede luft så af Solens stråler, der forvandler den fugtige luft til rent vand. 

Det er i grove træk principperne bag en ny maskine, som forskere fra det amerikanske universitet Massachusetts Institute of Technology (MIT) står bag.

Og de principper er ikke blot blevet på papiret, men har udviklet sig til en prototype, der rent faktisk kan producere drikkevand ved hjælp af luft og sol i mindre skala. 

Resultaterne er netop udgivet i et studie i tidsskriftet Joule og kan potentielt være med til at afhjælpe problemer i områder, hvor vand er en knap ressource ifølge Alina LaPotin, som er førsteforfatter på studiet. 

»I områder, hvor vandknaphed er et problem, er det vigtigt at overveje forskellige teknologier, der leverer vand. Især da klimaforandringer vil forværre mange problemer med vandknaphed,« siger Alina LaPotin ved Massachusetts Institute of Technology til New Scientist.

Vand er en knap ressource


på Videnskab.dk' Forskerzonen har en forskere tidligere skrevet, hvordan der i 2000 boede cirka 2,4 milliarder, eller 40 procent af verdens befolkning, i områder med stort vandstress (over 40 procent).

Dette tal forventes at stige til 4,2 milliarder (47 procent) i 2050 på grund af befolkningsvækst, økonomisk vækst og klimaændringer.

Verdensbanken har opgjort, at klimaændringernes påvirkning af vandressourcerne i 2050 kan resultere i nedgang i BNP på op til 10-15 procent i visse tørre regioner i Asien og Afrika.

Kilde:  Løber verden tør for vand?

Men selv om forskerne fra MIT nu har leveret en lovende prototype, er der stadig et stykke vej til den virkelige verden, mener lektor Martin Winther-Gaasvig, der har skimmet studiet for Videnskab.dk. 

»Det er et utrolig spændende projekt, fordi man hiver luft ud ved en relativt lav fugtighed og laver det til vand på en bæredygtig måde. Men det er stadig en løsning, som det ser ud lige nu, der vil kræve rigtig mange arealer til solfangeranlæg, så der er behov for en effektivisering, før det kan skaleres op på et niveau, hvor det gør en forskel,« uddyber Martin Winther-Gaasvig, der er lektor ved SDU Civil and Architectural Engineering på Syddansk Universitet.

Kan køre på knastør luft og sol

Men hvad er det så, der gør prototypen så unik i forhold til tilsvarende teknologier?

Det er nemlig ikke helt nyt, at man høster luft til vand. Med eksisterende teknologier er det allerede muligt at bruge tåge eller dug til den selvsamme proces. 

Begge metoder kræver imidlertid en relativt høj luftfugtighed. Og går man efter at høste dug, kræver det en del energi til afkøling for at give kolde overflader, hvor fugt kondenseres. Løsningen med dug kræver dog ‘kun’ en fugtighed på mindst 50 procent. 

Det er de udfordringer, som forskerne fra MIT nu ser ud til at have overvundet. 

Deres prototype er først og fremmest lavet af materialer, der er rigelige mængder af, og som effektivt kan absorbere vand fra luften om natten og frigive det via sollys om dagen. Også selv om luften er så tør, at man næsten kan smage den.


Det er det absorberende materiale kaldet zeolit, der er et meget porøst, klart eller hvidt mineral med glasagtig glans, som opsamler vanddamp fra luften om natten. I løbet af dagen driver varme fra Solen, der opsamles via et solpanel, så en proces, hvor der sker en frigivelse af vandet fra materialet.

Selve prototypen er formet som en kasse og lavet af akryl, aluminium og kobberplader, og den vejer omtrent 7 kilogram (se mere i videoen).

Modsat de tidligere teknologier kan den nye prototype fra MIT arbejde med en luftfugtighed på helt ned til 20 procent, hvilket er ørkenniveau.

»Vi er opsatte på at udvikle kompakte atmosfæriske vandhøstningssystemer, der nu fokuserer mere på bærbarhed og vægtbegrænsninger,« understreger Alina LaPotin til New Scientist.
 

Som billedet viser, så fungerer den nye prototype ved at absobere nattens luft. Om dagen fanger solpanelet så varmen fra solen, der får den indfangede fugtige luft i det porøse materiale zeolit til at kondensere og løbe ned som rent drikkevand: Illustration: Alina LaPotin et al. 

Kan kobles på andre systemer

Det smarte ved forskernes prototype er, at den er relativt mobil, kører på Solens stråler og virker ved lav luftfugtighed, vurderer professor Brian Elmegaard, da Videnskab.dk fanger ham over telefonen. 

Red verden: Stort tema i gang


I en stor serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Du kan debattere løsninger med knap 6.000 andre danskere i Facebook-gruppen Red Verden.

Derudover kan enheden forvandle luft til vand i områder, hvor der normalt er knastørt, uddyber Brian Elmegaard, der professor og sektionsleder ved DTU MEKANIK Institut for Mekanisk Teknologi på DTU. 

Det kan være store landområder i det nordlige Afrika og i Mellemøsten, som praktisk talt ikke har noget grundvand, og hvor det soldrevne apparat ville kunne stå og høste vand. 

Derudover mener lektor Martin Winther-Gaasvig, at der vil være et potentiale i at koble maskinen på større anlæg, så man kan høste både sol og varme til at lave vand af i større mængder. 

»Man kan tænke i at koble teknologien på steder, hvor der allerede er store solceller eller solfangeranlæg. For hvis man bruger den alene, så skal der sættes utroligt store anlæg op,« siger Martin Winther-Gaasvig.

»Samtidig kan det give mening, at man kobler teknologien på kølesystemer, hvor der er kolde og varme processer side om side, så man kan høste vand som et biprodukt af en proces, der alligevel skulle laves. Hvis vi her kan producere rent drikkevand, i stedet for at vi pumper det op af jorden, så er det mere bæredygtigt,« fortsætter lektoren.

Det betyder, at der med kombinationsløsninger kan kobles store anlæg på maskinen, så det er muligt at skalere mængden af vand op ved at finde andre enheder, der afgiver varme. Med den metode vil maskinen kunne arbejde konstant, og vi vil ikke trække på grundvandet. 

Der er stadig et stykke vej

Men til trods for de lovende egenskaber er der stadig lang vej, før prototypen for alvor vil gøre sig gældende, påpeger både Martin Winther-Gaasvig og professor Brian Elmegaard til Videnskab.dk.

Prototypen var under test i stand til at producere godt 0,8 liter vand hver dag for hver kvadratmeter solpanel, der er sat op, fremgår det af studiet.

»Potentialet er der, fordi den kan drives af solen, og det er et ædelt formål. Men lige nu er det begrænset, hvor meget vand der kan trækkes ud, og det kræver stadig en del at gøre det,« vurderer Brian Elmegaard.

Professoren peger på effektiviteten som den helt store udfordring. Og på trods af det gode formål og »fine valg af materialer«, kræver det de rigtige vejrforhold, hvis teknologien for alvor skal have en berettigelse. 

»Jo større temperaturforskelle på nat og dag i området, jo mere effektiv vil teknologien være. Så en af udfordringerne er, at teknologien stadig er afhængig af geografi og vejrforhold,« siger professoren.  

Selv erkender førsteforfatter Alina LaPotin over for New Scientist, at vejen til et kommercielt bæredygtigt produkt er brolagt med alskens udfordringer, og den næste udfordring vil være at kigge på nye materialer.

»Der skal udvikles nye materialer med et højere optagelsesniveau af vand fra luft, og det at få integreret nye materialer i vores nuværende enhed vil kunne medføre en endnu bedre ydeevne,« lyder det fra Alina LaPotin, der fortsætter arbejdet med at optimere den nuværende prototype.

Red Verden med Videnskab.dk

I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.

Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?

Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om den 'sure' skildpadde her.