Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben bemerkenswerte Fortschritte bei der Gewinnung von Trinkwasser aus der Luft gemacht. Diese Entwicklung richtet sich insbesondere an den Mittelmeerraum, wo die Herausforderungen durch steigende Temperaturen und sinkende Niederschläge immer drängender werden. Professor Norbert Stock vom Institut für Anorganische Chemie hebt die Dringlichkeit dieser Forschungsarbeit hervor, um die wachsenden Wasserbedarfe in diesen Regionen zu decken. In zwei aktuellen Studien, veröffentlicht im Journal of Materials Chemistry A und Industrial & Engineering Chemistry Research, wird die Herstellung und Effizienz eines neuartigen Materials detailliert beschrieben.

Das neu entwickelte Material gehört zu den metall-organischen Gerüstverbindungen (MOFs), die für ihre extrem poröse Struktur bekannt sind. Diese ermöglicht eine schnelle Wasseraufnahme und -abgabe. Die Grundlagenarbeit zu diesen Materialien wurde 2025 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Das spezifische MOF, das in Kiel erforscht wurde, trägt die Bezeichnung „CAU-10-H“. Es optimiert die Wasseraufnahme und Wärmetransformation, indem es bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 18 % Wassermoleküle bindet und diese bei Temperaturen um 70 °C wieder abgibt.

Nachhaltige Technologie und Kühlung

Ein entscheidender Aspekt der neuen Technologie ist die Möglichkeit, das MOF durch Strom oder Sonnenlicht gezielt zu erwärmen. Unter trockenen Bedingungen kann CAU-10-H bis zu 1,8 Liter Wasser pro Tag und Kilogramm Material gewinnen. Darüber hinaus zeigt es vielversprechende Ansätze für Kühlanwendungen, da es eine bis zu dreifach höhere Kühlleistung im Vergleich zu traditionellen Silicagel-Materialien bieten kann. Diese Eigenschaften könnten erheblich zur Reduzierung des Energieverbrauchs beitragen, indem beispielsweise Abwärme aus Rechenzentren oder Bäckereien genutzt wird.

Die Herstellungsverfahren für das Material wurden inzwischen auf einen Technikumsmaßstab übertragen, wobei bereits rund 30 kg des innovativen Materials produziert wurden. Zudem konnten die Produktionskosten auf etwa 12 bis 14 US-Dollar pro Kilogramm gesenkt werden, was die wirtschaftliche Skalierbarkeit dieser Technologie unterstreicht. Für die Zukunft wird bereits an der praktischen Anwendung von CAU-10-H weltweit geforscht.

Nobelpreis und das Potenzial von MOFs

Der Nobelpreis für Chemie 2023 wurde an die Pioniere der metall-organischen Gerüstverbindungen verliehen: Susumu Kitagawa, Richard Robson und Omar Yaghi. Diese Auszeichnung würdigt die wegweisende Arbeit, die das Potenzial dieser Materialien für verschiedene Anwendungen, darunter CO₂-Abscheidung und Wassergewinnung, zeigt. Heiner Linke, der Vorsitzende des Nobelkomitees für Chemie, betont die enormen Möglichkeiten, die in den Entwicklungen dieser Forscher stecken.

Werbung
Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Die bekanntgegebene Nobelpreisauszeichnung war mit 11 Millionen schwedischen Kronen (ca. 1 Million Euro) dotiert, die gleichmäßig unter den drei Entwicklern aufgeteilt wird. Diese Anerkennung hängt auch eng mit den aktuellen Herausforderungen im Bereich Wasserknappheit und Klimawandel zusammen, die für viele Regionen der Welt immer drängender werden.

Die Forschungsaktivitäten an der CAU und die Entwicklungen im Bereich der MOFs könnten somit nicht nur zur Trinkwasserversorgung, sondern auch zur Verbesserung der Kühltechnologien und zur Energiespeicherung einen entscheidenden Beitrag leisten.

Weitere Informationen zu diesen Entwicklungen und den Ergebnissen der Studien können bei Kieler Universität eingesehen werden.