Chemie-Trick: Wasser aus trockener Luft
Forschung auf dem Vormarsch: Ein neues System, mit dem Menschen dem Wassermangel in trockenen Regionen begegnen können, wird gerade erforscht.
An der University of Iowa (Iowa) wird derzeit eine spezielle Kristallstruktur entwickelt. Diese bildet im Sonnenlicht winzige Hohlräume, die der Luft Wassermoleküle entziehen.
Die Struktur besteht aus Metallatomen, die durch zwei unterschiedliche organische Moleküle miteinander verbunden sind. Wenn das Material ultraviolettem Licht ausgesetzt ist, findet eine chemische Reaktion statt, die die Form verändert. Innerhalb der Gitter entstehen jede Menge winzige Hohlräume, die der Luft Wassermoleküle entziehen und das Wasser speichern.
Wie groß ist das Potenzial?
Laut den Forschern muss noch überprüft werden, ob die Kristallstruktur sich auch für den industriellen Einsatz eignet. Wenn dies funktioniert, wäre das wirklich ein Fortschritt.
Wir haben einen Weg gefunden … Man kann das Kristallgitter transportieren und das Wasser später bei Bedarf freisetzen. Genau deshalb ist das ein solcher Fortschritt.
Ultraviolettes Licht
… erzeugt die Hohlräume
Die neue Kristallstruktur wurde durch das Experimentieren mit metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs) entwickelt. Das sind hochporöse, kristalline Materialien. In den ersten Experimenten haben die 3-dimensionalen Strukturen aber noch nicht TATSÄCHLICH die gewünschten Hohlräume gebildet – nur THEORETISCH.
Unser Design enthielt Verbindungsstücke, die eigentlich Poren erzeugen sollten, aber die Flexibilität, die wir eingebaut hatten, verhinderte die Bildung von Hohlräumen.
Als die Forschenden die Kristallstruktur mit ultraviolettem Licht (etwa 5 % des Sonnenlichts) beleuchtet haben, entstanden vorhergesagten Hohlräume.
Und siehe da: Als wir die innere Struktur des Kristalls mithilfe von Röntgenbeugung untersuchten, fanden wir Wasser im Inneren.
Analysen zeigten, dass das UV-Licht eine Reaktion auslöst, durch die sich die Verbindungsstücke der Kristallstruktur, die zuvor zwei parallelen Linien im Buchstaben „H“ geähnelt haben, zu einem X-förmigen Muster anordnen. Dadurch entstehen die Hohlräume, die jeweils zwei Wassermoleküle aufnehmen können.
Wir wissen nicht genau, wie die Wassermoleküle in den Kristall gelangen, aber wahrscheinlich bilden sie an der Oberfläche teilweise Wasserstoffbrückenbindungen. Wenn Licht auf den Kristall trifft, öffnen sich all diese Hohlräume, Wasser wandert hinein und findet anschließend seinen Platz in den Hohlräumen.
Obwohl die Wassermenge pro Hohlraum minimal ist, sind die Forschenden der Ansicht, dass die Kristallstruktur als Basis für neue intelligente Techniken zur Wassergewinnung dienen kann.
Wir verwenden das Wort ,intelligent‘ deshalb, weil wir die Wasseraufnahme gezielt mit Licht auslösen. UV-Licht steht durch die Sonne kostenlos zur Verfügung. Der nächste Schritt besteht darin, die Grenzen der Wasseraufnahme im Verhältnis zur Masse zu bestimmen und diese Grenze so weit wie möglich zu verschieben.
Das klingt interessant. Ich drücke die Daumen, dass sich da bald etwas mehr entwickelt!
(Meta-)Quelle: www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/chemie/kristallstruktur-entzieht-mit-sonnenlicht-wasser-aus-der-luft-133711205
Maria