Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INTAtmospheric Water Generation – Neue Konzepte gegen Wasserknappheit
Wie der Schriftsteller Arthur C. Clarke 1973 schon feststellte: „Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden.“ Diesen Satz kann man auch modernen Atmospheric Water Generation (AWG)-Technologien angedeihen lassen, die der Luft Wasser entziehen und so scheinbar aus dem „Nichts“ Wasserflaschen füllen können. Solche Technologien können der Wasserknappheit in der Welt, insbesondere in niederschlagsarmen und ariden Gebieten entgegenwirken.
Die Atmosphäre stellt eine große potentielle alternative Wasserquelle dar, die auch industriell immer mehr an Bedeutung gewinnt. So liegen etwa 98 Prozent des in der Atmosphäre gebundenen Wassers als Luftfeuchtigkeit in der Umgebungsluft vor. Obwohl das Sammeln von Wasser aus der Atmosphäre bereits ein sehr altes Konzept ist, gewinnt es durch den fortschreitenden Klimawandel und den Anstieg der Weltbevölkerung zunehmend an Bedeutung. Daher schreitet in den letzten Jahren die Entwicklung relevanter Teiltechnologien, insbesondere im Bereich der Materialwissenschaften, aber auch neuer Gesamtsysteme in diesem Gebiet stark voran.
Für das Sammeln von atmosphärischem Wasser können sowohl Kondensationstechnologien genutzt werden als auch Technologien zur Trocknung der Luft durch Trockenmittel. In beiden Bereichen kann der Wasserentzug der Luft sowohl aktiv als auch passiv erfolgen. Aktive Systeme, die z. B. ähnlich wie Klimaanlagen arbeiten, benötigen zumeist einen relativ hohen Energieeintrag und sind insbesondere dort, wo Meerwasserentsalzung möglich ist, selten wirtschaftlich. Daher sind aktive AWG-Systeme, deren Energie aus erneuerbaren Ressourcen wie der Sonnenenergie stammt, von großem Interesse in der aktuellen Forschung.
Neben solchen aktiven Systemen sind aber vor allem auch einfach zu installierende und wenig wartungsintensive, passive AWG-Systeme von Interesse. Solche Vorrichtungen beruhen auf der Kondensation von Tau und Umgebungsfeuchte (z. B. Nebel) an Oberflächen oder Netzen. Hierbei liegt das Augenmerk der Forschung besonders auf vielversprechenden bionischen Ansätzen. Dabei kann die Forschung auf eine große Diversität natürlicher, hierarchisch strukturierter Oberflächen, die bereits von verschiedensten Organismen zum Sammeln von Wasser genutzt werden, zurückgreifen. Häufig kommen neben der speziellen Strukturierung entsprechende chemische Oberflächencharakteristika und teilweise sogar effektive Temperaturgradienten zum Einsatz.
Das Fraunhofer INT hat eine Analyse neuer, in der Forschung befindlicher AWG-Ansätze und Konzepte durchgeführt. Diese besitzen sowohl in ökonomischer als auch ökologischer und sozialer Hinsicht große Potentiale, weshalb das Thema in den letzten Jahren ein steigendes Interesse erfährt. Zukünftige AWG-Systeme werden dabei z. B. auch von der aktuellen Forschung an neuen Oberflächenmaterialien und deren Fertigung profitieren.