Das Gerät entzieht der Luft Wasser mithilfe der Schwerkraft

Ein Team internationaler Forscher unter der Leitung von KAUST-Professor Qiaoqiang Gan hat ein Gerät entwickelt, das möglicherweise ohne Strom auskommt und der Luft nur mithilfe der Schwerkraft Wasser entzieht.

Water is perhaps Earth's most valuable resource. Despite covering 70% of our planet, freshwater, the water we use to drink, bathe, or irrigate our farmlands, is scarce. Only 3% of the world's water is freshwater, and two-thirds of that 3% dwells in frozen glaciers or is otherwise unavailable for use.

Wasser ist vielleicht die wertvollste Ressource der Erde. Obwohl Süßwasser 70 % unseres Planeten bedeckt, ist es knapp. Das Wasser, das wir zum Trinken, Baden oder zur Bewässerung unserer Felder nutzen, ist knapp. Nur 3 % des Wassers auf der Welt ist Süßwasser, und zwei Drittel dieser 3 % befinden sich in gefrorenen Gletschern oder stehen aus anderen Gründen nicht zur Nutzung zur Verfügung.

The result of water scarcity is a problem that is reflected all over the world. Close to 1.1 billion people lack access to water on a global scale. A total of 2.7 billion people in the world suffer from the scarcity of water for at least one month of the year.

Die Folge von Wasserknappheit ist ein Problem, das sich auf der ganzen Welt widerspiegelt. Weltweit haben fast 1,1 Milliarden Menschen keinen Zugang zu Wasser. Insgesamt 2,7 Milliarden Menschen auf der Welt leiden mindestens einen Monat im Jahr unter Wasserknappheit.

Water shortage also leads to many other problems, such as inadequate sanitation, a problem for 2.4 billion people who get vulnerable and exposed to diseases like cholera and typhoid, and many other fatal diarrheal diseases.

Wasserknappheit führt auch zu vielen anderen Problemen, wie etwa unzureichenden sanitären Einrichtungen, ein Problem für 2,4 Milliarden Menschen, die anfällig für Krankheiten wie Cholera und Typhus sowie viele andere tödliche Durchfallerkrankungen sind.

The growing population and the ever-expanding demand for water have always been at loggerheads. The more populated our planet has become, the more stressed its water systems have become.

Die wachsende Bevölkerung und der ständig steigende Wasserbedarf standen schon immer im Konflikt. Je bevölkerter unser Planet ist, desto stärker sind seine Wassersysteme belastet.

Rising pollution levels have taken a toll on the planet's rivers, lakes, and aquifers. What appears even more distressing is that over half of the world's wetlands have disappeared.

Die zunehmende Verschmutzung hat die Flüsse, Seen und Grundwasserleiter unseres Planeten stark belastet. Noch beunruhigender erscheint die Tatsache, dass mehr als die Hälfte der Feuchtgebiete auf der Welt verschwunden sind.

If the scientific community fails to evolve with time and offer solutions to combat the menace of disappearing water, our agriculture systems won't have enough water soon, leading to food insecurity and much more.

Wenn es der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht gelingt, sich mit der Zeit weiterzuentwickeln und Lösungen zur Bekämpfung der Gefahr des Wassermangels anzubieten, werden unsere Agrarsysteme bald nicht mehr genug Wasser haben, was zu Ernährungsunsicherheit und vielem mehr führen wird.

Fortunately, the scientific community is up to the challenge worldwide. Today, we shall discuss one such breakthrough solution in the coming segment and then delve deeper.

Glücklicherweise ist die wissenschaftliche Gemeinschaft weltweit der Herausforderung gewachsen. Heute werden wir eine solche bahnbrechende Lösung im kommenden Segment besprechen und dann tiefer eintauchen.

Device Extracts Water from the Air Using Nothing More than Gravity

Das Gerät entzieht der Luft Wasser mithilfe der Schwerkraft

A team of international researchers, led by KAUST Professor Qiaoqiang Gan, has designed a device that can potentially run with no electricity and extract water from the air with the help of nothing but gravity. The device, already free from the need for a costly energy supply, can be made with cheap and readily available materials.

Ein Team internationaler Forscher unter der Leitung von KAUST-Professor Qiaoqiang Gan hat ein Gerät entwickelt, das möglicherweise ohne Strom auskommt und der Luft nur mithilfe der Schwerkraft Wasser entzieht. Das Gerät, das ohnehin keine kostspielige Energieversorgung benötigt, kann mit billigen und leicht verfügbaren Materialien hergestellt werden.

The experiment paper, titled ‘Lubricated Surface in a Vertical Double-Sided Architecture for Radiative Cooling and Atmospheric Water Harvesting', seeks to make atmospheric water harvesting more efficient.

Der Versuchsaufsatz mit dem Titel „Lubricated Surface in a Vertical Double-Sided Architecture for Radiative Cooling and Atmospheric Water Harvesting“ zielt darauf ab, die atmosphärische Wassergewinnung effizienter zu gestalten.

The water harvesting process improves significantly in radiative cooling. Radiative cooling works by significantly lowering condenser temperatures below ambient levels and making atmospheric water harvesting possible without additional energy.

Der Wassergewinnungsprozess verbessert sich bei der Strahlungskühlung erheblich. Strahlungskühlung senkt die Kondensatortemperaturen erheblich unter das Umgebungsniveau und ermöglicht die Wassergewinnung aus der Atmosphäre ohne zusätzliche Energie.

One issue that radiative cooling systems face is the challenge of traditional sky-facing condensers having low cooling power density, and water droplets remaining pinned on the surface, requiring active condensate collection.

Ein Problem, mit dem Strahlungskühlsysteme konfrontiert sind, ist die Herausforderung, dass herkömmliche nach dem Himmel gerichtete Kondensatoren eine geringe Kühlleistungsdichte haben und Wassertröpfchen an der Oberfläche haften bleiben, was eine aktive Kondensatsammlung erfordert.

The research has proposed a solution to this problem: a lubricated surface (LS) coating—consisting of highly scalable polydimethylsiloxane elastomer lubricated with silicone oil applied on the condenser side in a vertical double-sided architecture.

Die Forschung hat eine Lösung für dieses Problem vorgeschlagen: eine geschmierte Oberflächenbeschichtung (LS-Beschichtung), die aus einem hochskalierbaren Polydimethylsiloxan-Elastomer besteht, das mit Silikonöl geschmiert ist und auf der Kondensatorseite in einer vertikalen doppelseitigen Architektur aufgetragen wird.

The benefits of the design are several. For one, it effectively doubles the local cooling power.

Die Vorteile des Designs sind vielfältig. Zum einen verdoppelt es effektiv die lokale Kühlleistung.

Secondly, it eliminates contact-line pinning, enabling passive, gravity-driven collection of water. The result is pumped up AWH capacity from a 0 × 30 cm2 sample in outdoor environments, which was under no artificial flow of humidified air.

Zweitens entfällt das Festklemmen der Kontaktlinie, wodurch eine passive, schwerkraftgesteuerte Sammlung von Wasser ermöglicht wird. Das Ergebnis ist die erhöhte AWH-Kapazität einer Probe von 0 × 30 cm2 in Außenumgebungen, die keinem künstlichen Luftstrom mit Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war.

The passive water collection rate of the lubricated surface (LS) coating reached 21 g m−2 h−1, double that on a superhydrophobic surface, 10 g m−2 h−1. The performance was even better in an indoor setting, where the system could achieve a condensation rate of up to 87% of the theoretical limit with up to 90% of the total condensate passively collected.

Die passive Wassersammelrate der geschmierten Oberflächenbeschichtung (LS) erreichte 21 gm-2 h-1, doppelt so viel wie auf einer superhydrophoben Oberfläche, 10 gm-2 h-1. Noch besser war die Leistung im Innenbereich, wo das System eine Kondensationsrate von bis zu 87 % des theoretischen Grenzwerts erreichen konnte, wobei bis zu 90 % des gesamten Kondensats passiv gesammelt wurden.

Benefits of Atmospheric Water Harvesting Done Correctly

Vorteile einer ordnungsgemäß durchgeführten atmosphärischen Wassergewinnung

The atmosphere has six times more water than all the earth's rivers' freshwater combined. According to Professor Gan:

Die Atmosphäre enthält sechsmal mehr Wasser als das Süßwasser aller Flüsse der Erde zusammen. Laut Professor Gan:

“This water can be collected by atmospheric water harvesting technologies.”

„Dieses Wasser kann durch atmosphärische Wassergewinnungstechnologien gesammelt werden.“

And when the process is done efficiently with the solution mentioned above, it becomes all the more profitable for its adopters. While elaborating on the benefits of the system, Professor Dan Daniel, one of the post-doctorates in Professor Gan's research group, had the following to say,

Und wenn der Prozess mit der oben genannten Lösung effizient durchgeführt wird, wird er für die Anwender umso profitabler. Professor Dan Daniel, einer der Postdoktoranden in der Forschungsgruppe von Professor Gan, erläuterte die Vorteile des Systems und sagte Folgendes:

“The system doesn't consume any electricity, leading to energy savings. Moreover, it doesn't rely on any mechanical parts like compressors or fans, reducing the maintenance over traditional systems, leading to further savings.”

„Das System verbraucht keinen Strom, was zu Energieeinsparungen führt. Darüber hinaus ist es nicht auf mechanische Teile wie Kompressoren oder Lüfter angewiesen, was den Wartungsaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Systemen reduziert und zu weiteren Einsparungen führt.“

To Dan Daniel's observations, another post-doctorate of the team, Shakeel Ahmad, added:

Zu Dan Daniels Beobachtungen fügte ein weiterer Postdoktorand des Teams, Shakeel Ahmad, hinzu:

“Our coating effectively eliminated pinning, enabling true passive water collection driven by water.”

„Unsere Beschichtung eliminierte effektiv das Anheften und ermöglichte eine echte passive Wassersammlung durch Wasser.“

Altogether, the system enhances the quality of atmospheric water harvesting by a significant margin, making AWH a true blue solution in this world of increasingly scarce water resources.

Insgesamt verbessert das System die Qualität der atmosphärischen Wassergewinnung erheblich und macht AWH zu einer echten blauen Lösung in einer Welt immer knapper werdender Wasserressourcen.

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Advances in Atmospheric Water Harvesting Systems

Fortschritte bei atmosphärischen Wassergewinnungssystemen

In October 2023, an article published in the scientific journal named Energy conducted a comprehensive review of techniques, performance, renewable energy solutions, and feasibility relating to the method of AWH. The review highlighted Atmospheric Water Harvesting as something that could be

Im Oktober 2023 führte ein in der Fachzeitschrift Energy veröffentlichter Artikel eine umfassende Überprüfung der Techniken, Leistung, Lösungen für erneuerbare Energien und Machbarkeit im Zusammenhang mit der AWH-Methode durch. In der Rezension wurde die atmosphärische Wassergewinnung als etwas hervorgehoben, das möglich ist