„Forscher finden Möglichkeit, mehr Wasser aus der Luft mit einem metallorganischen Gerüst zu gewinnen“

Forscher der University of Chicago haben eine Möglichkeit gefunden, noch mehr Wasser aus der Luft zu extrahieren. Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung eines Metal-Organic Framework (MOF), das bereits Wasser aus der Atmosphäre adsorbieren konnte. Dieses Material besteht aus Metallionen und organischen Verbindungen, die auf molekularer Ebene gesteuert werden können.

Die Verbesserung des MOF bestand darin, das Porenvolumen zu erhöhen und gleichzeitig die Bindungseigenschaften des Wassers beizubehalten. Die Poren bestehen aus hydrophilen (wasserbindenden) und hydrophoben (wasserabweisenden) Taschen, die ideal für die Bindung von Wassermolekülen sind. Wenn die MOF-Struktur der Luft ausgesetzt wird, binden sich die Wassermoleküle an die Poren und bilden somit einen Schwamm voller Wasser.

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Um mehr Wasser zu adsorbieren, musste das Porenvolumen erhöht werden, aber gleichzeitig durften die speziellen Eigenschaften der ersten Wasserbindung nicht verloren gehen. Die Forscher fügten spezielle Verbindungen hinzu, die das Porenvolumen erhöhen, jedoch die Wasserbindungseigenschaften beibehalten konnten. Computermodelle halfen dabei, das richtige Verhältnis zwischen Wasserbindung und Porengröße zu finden.

Das erweiterte MOF kann in Kombination mit einem Wasser sammelnden Gerät eingesetzt werden. Das Gerät könnte zum Beispiel in ariden Gebieten eingesetzt werden, um Soldaten oder Zivilisten mit Wasser zu versorgen. Die Maschine ist kostengünstig herzustellen und das MOF ist einfach zu synthetisieren.

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Das Forscherteam plant, die Erkenntnisse aus ihren Modellen und Experimenten zu nutzen und Maschinenlernen einzusetzen, um so weitere Verbesserungen zu erzielen. Das Ziel ist es, Menschen in wasserknappen Regionen zu helfen, indem noch mehr Wasser aus der Atmosphäre extrahiert werden kann.

Prof. Laura Gagliardi von der Pritzker School of Molecular Engineering und dem Department of Chemistry sagte: „Es ist ein echter Durchbruch. Es zeigt, dass Theorie, Modellierung und Vorhersage neue Experimente und neue Technologien führen können“. Die Studie wurde in ACS Central Science veröffentlicht.

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