ENGINEERINGNET -- Onderzoekers van de Nederlandse Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben in samenwerking met Hong Kong Polytechnic University (PolyU) een toevoeging voor katoen ontwikkeld waardoor de stof uitzonderlijk veel water kan opnemen uit mistige lucht: 340 procent van het eigen gewicht.
Bijzonder is bovendien dat het behandelde katoen dit water allemaal loslaat wanneer het warmer wordt, bij een bepaalde temperatuur.
Daardoor kan dit een oplossing zijn om woestijnachtige gebieden van water te voorzien, bijvoorbeeld voor landbouw.
De onderzoekers brachten een laagje van het polymeer PNIPAAm aan op katoen. Het behandelde katoen heeft tot 34 graden Celsius op microscopisch niveau een sponsachtige structuur.
Het is ‘hydrofiel': het neemt sterk water op. Door deze eigenschap neemt het katoen 340 procent van zijn eigen gewicht aan water op uit mistige lucht. Zonder PNIPAAm is dat maar 18 procent.
Boven 34 graden Celsius is de structuur van het met PNIPAAm behandelde katoen juist gesloten, waardoor het materiaal waterafstotend wordt.
Dat heet ook wel ‘hydrofoob’. Boven de 34 graden stoot het katoen vanzelf al het opgenomen water, dat volledig zuiver is, weer uit. Uit het onderzoek blijkt dat deze cyclus vele malen herhaald kan worden.
Kevers in de woestijn kunnen water halen uit mist door druppeltjes te vangen op hun schild, die vervolgens naar hun mond rollen. Bepaalde spinnensoorten kunnen op soortgelijke wijze water verzamelen met hun spinsel.
Deze kleine beestjes waren de inspiratiebron voor het nieuw ontwikkelde katoen, dat vocht opneemt uit mist en het later weer afgeeft, simpelweg als een gevolg van het dagelijkse temperatuurverloop.
Dat maakt het materiaal mogelijk geschikt voor watervoorziening in woestijngebieden - veel woestijnen hebben ’s nachts mist. Bijkomend voordeel is dat het basismateriaal - katoen - goedkoop is en meestal lokaal geproduceerd kan worden.
De polymeertoevoeging maakt het wel iets duurder, maar er hoeft slechts 12 procent PNIPAAm bij, wat geen bijzonder duur materiaal is, vertelt onderzoeker dr. Catarina Esteves van de TU/e.
In sommige droge kustgebieden wordt al gewerkt met fijnmazige ‘mistnetten’, maar die werken anders: ze halen vocht uit mistige lucht doordat er langzaam druppels op groeien die naar beneden druppelen. Dat systeem is afhankelijk van sterke luchtstroming: wind.
Het katoen van Esteves werkt ook zonder wind. Bovendien kan haar katoen direct op de plaats gelegd worden waar het water nodig is, bijvoorbeeld op de grond van een akker.
Ook denkt ze aan heel andere toepassingen, zoals kampeertenten die ’s nachts water verzamelen, of sportkleren die een zwetende sporter kurkdroog houden.
Het onderzoek werd geleid door hoogleraar John Xin van PolyU en dr. Catarina Esteves van de TU/e.
Zij gaan nu onderzoeken hoe ze de kwaliteit van het nieuwe materiaal kunnen optimaliseren. Onderzoeker Esteves hoopt dat het katoen nog meer water op kan nemen. Ook verwacht ze de omslagtemperatuur te kunnen aanpassen, waardoor het water al bij een lagere temperatuur vrijkomt.
(GL)
Op de foto: Catarina Esteves die het stukje katoen vasthoudt dat ze heeft gemaakt.
