Bisher kann Süßwasser nur mit recht großem Aufwand gewonnen werden: In Küstenbereichen wird dazu Meerwasser entsalzt, was äußerst viel Energie benötigt. Im Landesinneren ist hingegen eine Wassergewinnung oft nur durch die Kondensation von Luftfeuchtigkeit möglich. Dazu dient ebenfalls energieaufwändige Kühltechnik – es wurden aber auch bereits sogenannte Passivtechnologien entwickelt, wie Tau-sammelnde Folien oder Absorbersysteme. Mit den bisherigen Verfahren kann allerdings nur nachts Wasser aus der Luftfeuchtigkeit gewonnen werden. In der Hitze des Tages können die bisherigen Passivtechnologien hingegen keine Kondensation ermöglichen. Denn das Prinzip ist dabei, als wenn man an eine Glasscheibe haucht: Nur durch den deutlichen Temperaturunterschied zwischen der Atemluft und der Glasscheibe bilden sich die winzigen Wassertröpfchen.
Raffinierte Passiv-Kühlung
Doch wie die Forscher um Iwan Hächler von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich berichten, haben sie nun eine Technologie entwickelt, mit der sie erstmals ohne Energiezufuhr rund um die Uhr Wasser gewinnen können – bei realistischen Luftfeuchtigkeitsbedingungen und sogar bei glühendem Sonnenschein. Das System besteht im Wesentlichen aus einer speziell beschichteten Glasscheibe, die sowohl die Sonnenstrahlung reflektiert als auch die eigene Wärme effektiv abstrahlen kann. Dadurch kühlt sie sich erstaunlich stark ab: Die Scheibe erreicht bis zu 15 Grad Celsius unter der Umgebungstemperatur, berichten die Wissenschaftler. Auf der Unterseite kondensiert durch diese starke Temperaturdifferenz Luftfeuchtigkeit – es bilden sich winzige Wassertröpfchen. Der Prozess ist dabei prinzipiell der gleiche, der im Winter an schlecht isolierenden Fensterscheiben beobachtet werden kann.
Wie die Entwickler berichten, ist das Geheimnis der „coolen“ Scheibe eine raffinierte Beschichtung aus Polymeren sowie Silber. Dieses Material führt dazu, dass die Scheibe Infrarotstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs abgibt. Diese Frequenz wird von der Atmosphäre nicht absorbiert und von den molekularen Bestandteilen der Luft auch nicht auf die Scheibe zurück reflektiert, erklären die Wissenschaftler. Eine weitere wesentliche Komponente der Anlage bildet ein neu entwickelter kegelförmiger Strahlungsschutzschild. Dieser hält Wärmestrahlung aus der Luft sowie Sonneneinstrahlung von der Scheibe weitgehend ab, ermöglicht ihr aber gleichzeitig die Wärmeabstrahlung und somit die Kühlung.
