Prisma

Heiße Luft als Wasserressource

Metallorganisches Gerüst (MOF) lässt Wasser kondensieren

cae | Wasser ist überall – die Kunst besteht darin, es auch verfügbar zu machen. Hier könnte eine neue metallorganische Verbindung nützlich werden.

Nebel ist eine ergiebige Wasserquelle, die sich z. B. die Kanarische Kiefer (Pinus canariensis) oder das Dünengras (Stipagrostis sabulicola) in der Wüste Namib mithilfe ihrer Nadeln bzw. Blätter, an denen das Wasser kondensiert und auf den Boden tropft oder rinnt, erschlossen haben. Die Menschheit arbeitet schon seit über einem halben Jahrhundert daran, das Wasser aus der Luft zu holen, ist aber über die uralten Experimente mit Silberiodid noch nicht weit hinausgekommen.

Für Projekte im kleinen Maßstab könnten Apparate mit metallorganischen Gerüsten (metal-organic frameworks, MOFs), die der in den USA lebende Jordanier Omar Yaghi vor etwa 15 Jahren erstmals kreiert hat, interessant werden. Ihre Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten, die mit organischen Molekülen verbunden sind. Bisher wurden schätzungsweise 20.000 verschiedene MOFs hergestellt.

Zwei Forschungsgruppen in Boston und Berkely haben nun ein Zirkoniumfumarat-MOF [Zr6O4(OH)4(fumarat)6] mit nanometergroßen Poren in der heißen, extrem trockenen Luft (20% rel. Luftfeuchte) Südkaliforniens getestet. Das Material wurde auf den metallenen Boden eines Kastens gestellt, der dafür sorgte, dass es etwa so warm war wie die Außentemperatur. Die Luft im Kasten war jedoch viel wärmer, weil dieser mit einem schwarzen Dach versehen war, den das Sonnenlicht aufheizte. Durch das Temperaturgefälle strömte ständig Luft von außen in den Kasten, wo sie vom porösen MOF durch Kondensation entfeuchtet und von der nachdrängenden Außenluft wieder ins Freie getrieben wurde. So ließen sich mit 1 kg MOF während eines Tages zwei Liter Wasser gewinnen. Das ist zwar weniger, als ein Mensch im Wüstenklima benötigt, aber andererseits braucht man beim MOF nicht zu sparen, denn die Ausgangsmaterialien und der Herstellungsprozess sind relativ preiswert. Zudem verbraucht der Apparat keinen Strom, denn als Energiequelle dient das Sonnenlicht; nachts ist er deshalb nicht betriebsbereit. |

Quelle

Kim H et al. Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight. Science 2017;eaam8743

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