Wie Wissenschaftler Spinat in der Wüste anbauten, indem sie Wasser aus dünner Luft ernteten

by bernt & torsten

Saudische Sommer können trocken und sengend heiß sein, aber im vergangenen Juni, etwa 80 Kilometer nördlich von Jeddah, wuchsen 57 Samen zu gesunden, sieben Zoll hohen Wasser-Spina-Blättern, indem sie Wasser aus dem Nichts ernteten.

Wie alle konventionellen Kulturen benötigt Spinat Wasser, um zu wachsen. Doch in diesem Fall keimte der Spinat dank einer photovoltaikbetriebenen Anlage, die Dampf aus der Luft zog und zu zwei Litern Wasser kondensierte.

Der während des Experiments verwendete Prototyp besteht aus drei Hauptkomponenten: einer kleinen Photovoltaikplatte, einem Verbundmaterial aus Hydrogel (eine High-Tech-Version des Hydrogels, das in Bandagen zur Rehydratisierung von Wunden verwendet wird), Calciumchlorid (die Art von Salz, die wir zur Enteisung von Wegen verwenden) sowie einem Metallbehälter, der als Kondensationskammer dient.

Wie bei den meisten herkömmlichen Solarmodulen werden 10-20% der von ihnen absorbierten Sonnenenergie in Elektrizität umgewandelt. Die restlichen 80-90% werden in Wärme umgewandelt. Das Hydrogel-Material – stellen Sie es sich als eine Schicht Gelee vor, die an der Rückseite des Solarpanels befestigt ist – spielt eine Doppelrolle. Erstens kann es das Solarpanel kühlen, so dass es nicht überhitzt. Zweitens ist es in der Lage, Wasserdampf aus der Luft aufgrund des Calciumchlorids zu absorbieren, das in der Lage ist, mehr als sein Gewicht an Feuchtigkeit aufzunehmen. Das Hydrogel selbst quillt auf und bindet diese Feuchtigkeit in das Material ein, so dass es nicht verschüttet.

Aber halt: Wir sind in der Wüste Saudi-Arabiens. Woher kommt all die Feuchtigkeit? Wüsten können trocken sein, aber das bedeutet nicht, dass es keine Feuchtigkeitspartikel in der Luft gibt. Die relative Luftfeuchtigkeit in der Region dreht sich um 40%, näher an 80% in der Nacht. Infolgedessen absorbiert das Hydrogelmaterial normalerweise Wasserdampf während des Abends und der Nacht.

Am Morgen ist das Material mit Feuchtigkeit gesättigt, so dass, wenn die Sonne auf die Sonnenkollektoren trifft und die Wärme der Sonnenkollektoren mit dem Material in Kontakt kommt, es die Feuchtigkeit in Dampf umwandelt und sie aus der Hydrogelschicht treibt. Die Metallbox darunter sammelt dann den Dampf und kondensiert ihn zu Wasser. Das Beste daran? Keiner dieser Schritte verbraucht den vom Solarpanel erzeugten Strom, was bedeutet, dass bei einer Skalierung des Systems der von den Paneelen erzeugte Strom direkt in das Netz eingespeist werden kann und die von den Paneelen erzeugte Wärme für den Anbau von Pflanzen verwendet werden kann.

In diesem Fall entschieden sich die Forscher für den Anbau von Wasserstacheln, zum Teil, weil das Gemüse nicht viel Wasser benötigt, um zu wachsen, aber auch wegen seiner relativ kurzen Vegetationsperiode. Das Experiment dauerte nur zwei Wochen, aber der Spinat wuchs sieben Zoll hoch. Andere Kulturen könnten auf ähnliche Weise angebaut werden, aber angesichts der erforderlichen Infrastruktur wäre sie für wasserintensive Kulturen wie Reis oder Zuckerrohr nicht geeignet.

Theoretisch ist das Wasser trinkbar, aber damit es regelmäßig konsumiert werden kann, müssten Mineralien hinzugefügt werden, da es durch Wasserverdunstung erzeugt wird, nicht aus unterirdischen Reservoirs und Mineralquellen.

Um wasserintensivere Pflanzen anzubauen, könnte das System mit mehr Sonnenkollektoren skaliert werden. Wie auch immer, es mit einem Solarpanel in voller Größe zu versuchen, müsste zuerst kommen.

Es gibt viele Schritte, bevor das System kommerzialisiert werden kann – zuerst müssen Wissenschaftler industrielle Mitarbeiter finden, die das System kostengünstig herstellen können – aber wenn es jemals tut, könnte es in netzfernen Gemeinden auf der ganzen Welt eingesetzt werden.