Die Gewinnung von Wasser aus der Atmosphäre kann helfen, Menschen in sehr trockenen Regionen ohne Zugang zum Meer mit Frischwasser zu versorgen. Forschende der Universität von Texas in Austin haben dafür zwitterionische Hydrogele entwickelt, die hygroskopische Salze integrieren und deshalb mehr Wasser aufnehmen können.

Hydrogele allein vermögen schon ein Vielfaches Ihres Gewichts an Wasser aufzunehmen. Diese Eigenschaften macht man sich beispielsweise in Babywindeln und anderen Hygieneartikeln zunutze. Um Wasser in ausreichender Menge aus der Atmosphäre zu gewinnen, reicht aber die Anziehungskraft der Polymere, aus denen Hydrogele bisher hergestellt werden, für Wasserdampf nicht aus.

Hygroskopische Salze entziehen der Luft das Wasser

Hygroskopische Salze sind in der Lage, der Luft in kürzerer Zeit große Mengen an Feuchtigkeit zu entziehen. Solche Salze mit Hydrogelen zu kombinieren heißt, eine hohe Anziehungskraft für Wasser mit einem hohen Quellvermögen zu kombinieren. Diese Idee erwies sich aber bisher als schwer umsetzbar, weil das Salz zu Korrosionsproblemen im Gel führte und die Verbindung zwischen Salz und Gel nicht stabil genug war.

Polyzwitterionische Gele fixieren Salze

Um das Salz dauerhaft zu binden, wurden polyzwitterionische Hydrogele eingesetzt. Diese verfügen über positiv und negativ geladene funktionelle Gruppen, an welchen sich die jeweiligen Gegenionen des Salzes anlagern können. Solche polyzwitterionische Hydrogele wurden in Lösungen mit Lithiumchlorid wurden hinsichtlich ihrer Aufnahmekapazität für Wasserdampf getestet. Neben der Menge aufgenommenen Wassers pro Gramm des Hydrogels spielte auch die Aufnahmekinetik in Abhängigkeit von der relativen Feuchte der Umgebungsluft eine Rolle. Am Ende konnten fast 6 kg Wasser pro Kilogramm des „Salzgels“ aus Luft mit einer relativen Feuchte von 30 % geerntet werden. Das vom Gel aufgenommene Wasser kann mit Hilfe einer Kondensationstrockers aus dem Gel gewonnen werden. In der Studie wurde das getrocknete Gel wieder zur Wassergewinnung eingesetzt. Der Zyklus ließ sich viele Male wiederholen.

Die Originalpublikation von Chuxin Lei, Youhong Guo, Weixin Guan, Hengyi Lu, Wen Shi und Prof. Guihua Yu finden Sie hier..