Stellen Sie sich ein Gerät vor, das Trinkwasser aus der Atmosphäre gewinnen kann und damit eine konkrete Antwort auf die globale Krise, in der wir uns befinden, gibt. Denn mehr als zwei Milliarden Menschen auf der Welt haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser und täglich sterben 14 Menschen an Krankheiten, die durch diesen Mangel verursacht werden. Das ist das Bestreben der Studentinnen der Universität Münster Louisa Graupe und Julika Schwarz mit ihrer Lösung „Water from Air“. Dabei handelt es sich um ein mobiles Gerät, das Wasser aus der Luft auffangen und in sauberes Trinkwasser umwandeln kann, und zwar mithilfe des Konzepts des metallisch-organischen Netzwerks, d. h. mithilfe von Materialien, die aus Metallionen bestehen und wie ein Schwamm wirken. Das Gehäuse dieses innovativen Systems wurde im 3D-Druckverfahren hergestellt, um ein maßgeschneidertes und modulares Bauteil zu erhalten.
Der Prozess der Gewinnung von Wasser aus der Atmosphäre ist nicht neu, hat aber zu komplexen und technischen Systemen geführt. Louisa Graupe und Julika Schwarz möchten ein zugänglicheres Konzept entwickeln, das in jedem Haus und von jedem genutzt werden kann. Sie erläutern ihre Vision: „Water from Air ist als mobile Einheit zur Herstellung und Speicherung von Wasser konzipiert, die flexibel in Privathaushalten eingesetzt werden kann, unabhängig von den geografischen und sozialen Umständen. Das Konzept ermöglicht anfangs die Herstellung von sechs Litern Trinkwasser pro Tag und ist für die Zukunft skalierbar. Der Prototyp wurde größtenteils im 3D-Druckverfahren hergestellt.„
Das Gerät Water from Air
3D-Druck für die Produktion von Water from Air
Water from Air ist in mehrere Komponenten unterteilt, und viele von ihnen wurden mithilfe verschiedener Verfahren und Materialien im 3D-Druckverfahren hergestellt. Beginnen wir mit dem Wassertank, dem Teil, das sich also am unteren Ende des Geräts befindet. Hier wurde ein durchsichtiges PETG verwendet, das aus geschmolzenem Material besteht. Oberhalb des Wassertanks befindet sich ein Zwischenstück, das ebenfalls mithilfe einer FDM-Maschine und PETG hergestellt wurde. Der obere Teil mit dem Deckel schließlich stammt aus einem SLA 3D-Drucker – er wurde in vier verschiedenen Teilen 3D-gedruckt und musste anschließend nachbearbeitet werden.
Die additive Fertigung wurde als Methode zur Herstellung von Prototypen gewählt, da sie die Möglichkeit bietet, Designs zu verändern und maßgeschneiderte Teile anzubieten. Das Ziel ist es, schnell mehrere Geräte herstellen zu können, die überall auf der Welt verwendet werden können. Außerdem könnte es sein, dass Graupe und Schwarz die 3D-Dateien zum Download anbieten, um eine Produktion auf Abruf direkt zu Hause anbieten zu können.
Wie funktioniert das Gerät?
Aber wie funktioniert die Water from Air-Lösung? Wie in der Einleitung erklärt, haben sich Louisa Graupe und Julika Schwarz auf Metal-Organic Frameworks verlassen – das sind Materialien, die eine hohe Absorptionsfähigkeit und Porosität bieten. Konkret heißt das, dass sie Wassermoleküle aus der Luft aufnehmen und als Süßwasser abgeben können. Sie haben diese Materialien also in den Deckel des Water from Air-Geräts eingearbeitet. Dieser muss eine Stunde lang geöffnet bleiben, um das Wasser aus der Luft zu saugen. Dank ihrer Eigenschaften werden sie nur sehr wenige Schadstoffe aufnehmen, wodurch die Notwendigkeit eines Filters entfällt.
Die verschiedenen Teile des Systems.
Wenn die Zeit abgelaufen ist, wird der Deckel geschlossen, damit sich die Luft im Inneren erwärmen kann, was zu Kondensation führt. Diese Destillation ist eine natürliche Ergänzung, sodass man Trinkwasser erhält. Auch dieser Vorgang dauert eine Stunde.
Dann kann man den Kugelhahn öffnen und das Wasser ablaufen lassen. Ein Wasserhahn ermöglicht es, sich schnell und einfach zu bedienen. Das Gerät soll in der Lage sein, sechs Liter Wasser pro Tag zu produzieren. Es verfügt über einen Henkel, sodass es leicht transportiert werden kann. Das Ziel ist es, den Umfang der Lösung zu vergrößern, um größere Bedürfnisse zu befriedigen, z. B. um eine ganze Gemeinde mit sauberem Wasser zu versorgen. In der Zwischenzeit können Sie HIER mehr über dieses Projekt erfahren.
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*Bildnachweise: Louisa Graupe/Julika Schwarz