Ein Material für eine „unerschöpfliche Flasche“ wurde entwickelt, das selbst Feuchtigkeit aus der Luft bei Sonnenlicht extrahiert.

Neue Methode zur Wassergewinnung aus der Luft: sonnenaktiviertes MOF

Chemiker der Universität Iowa haben einen ungewöhnlichen Weg entdeckt, Feuchtigkeit aus der Atmosphäre zu extrahieren, ohne Energie für den Prozess selbst aufzuwenden. Statt herkömmlicher poröser Absorber entwickelten sie eine kristalline Struktur, die durch Sonnenlicht aktiviert wird und UV‑empfindlich ist. Diese „unerschöpfliche Flasche“ kann Wasser aus der Luft sammeln, ohne externe Kosten.

Was ist MOF?
Es handelt sich um metallorganische Gerüste (MOFs) – Materialien, bei denen Metallatome die Ecken eines Gitters bilden und zwischen ihnen organische Moleküle verbunden sind. Wenn die metallischen Bindungen aufgebrochen werden, wird sie durch organische Substanzen ersetzt, wodurch enorme Innenräume entstehen. Diese „Kästen“ können an die gewünschte Molekülgröße angepasst werden: Sie halten nur diejenigen Stoffe zurück, die physikalisch hinein passen. Aus diesem Grund werden MOFs zur CO₂‑Aufnahme, zur Bindung giftiger Gase und sogar zu nützlichen Substanzen eingesetzt.

Wie funktioniert das neue Material
Die Wissenschaftler aus Iowa fügte einem herkömmlichen MOF eine spezielle UV‑Reaktion hinzu:

1. Ohne Beleuchtung – das Molekulargitter ist dicht, es gibt keine Wasserhöhlen.
2. Nach UV‑Beleuchtung – die Struktur ändert ihre Konfiguration und mikroskopische Kavernen öffnen sich.
3. Röntgenstrukturanalyse zeigte das Vorhandensein von Wassermolekülen in diesen neuen Hohlräumen.

Damit „aktiviert“ sich das Material durch Sonnenlicht: solange es nicht beleuchtet wird, bleibt es wasserfrei; bei Licht öffnen sich die Poren und Wasser wird aufgenommen.

Ergebnisse des Laborexperiments
- Luftfeuchtigkeit – unter Laborbedingungen hielt der MOF etwa 5 % Wasser im Verhältnis zu seiner eigenen Masse.
- Vergleich mit den besten Systemen – derzeit geringer als einige bereits existierende MOF‑Systeme zur Wassersammlung, aber das bestätigt lediglich die Funktionsweise.

Perspektiven
Dieses Experiment zeigt die Möglichkeit, „intelligente“ Absorber zu schaffen, die nicht nur passiv Feuchtigkeit aufnehmen, sondern durch Sonnenlicht aktiviert werden. Dies eröffnet einen Weg für weitere Entwicklungen des Materials und eine Steigerung seiner Effizienz für den praktischen Einsatz bei begrenzten Energiequellen.