MIT-onderzoekers Gebruiken Ultrasoon Geluid voor Snelle Waterwinning uit Lucht

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een ultrasoon systeem ontwikkeld dat drinkbaar water uit de atmosfeer kan winnen met een aanzienlijk hogere snelheid dan conventionele methoden. Deze techniek transformeert de benodigde tijd voor atmosferische waterwinning (AWH) van uren of dagen naar slechts enkele minuten. Het team, onder leiding van Svetlana Boriskina van de afdeling Werktuigbouwkunde van MIT, combineert de principes van AWH met een mechanisme dat ultrasone golven gebruikt om waterdamp die door absorberende materialen is vastgehouden, snel vrij te maken.

De wetenschappelijke bevindingen, gepubliceerd op 18 november 2025 in het tijdschrift Nature Communications, beschrijven een experimenteel apparaat waarin een keramische actuator elektrische energie omzet in trillingen op ultrasone frequenties, doorgaans boven de 20 kilohertz. Deze snelle trillingen zijn specifiek gericht op het verbreken van de moleculaire bindingen tussen watermoleculen en het oppervlak van het sorbentmateriaal, waardoor druppels loskomen en in een opvanger terechtkomen. De onderzoekers stellen dat dit prototype ongeveer 45 keer efficiënter is in het vrijgeven van gevangen water vergeleken met traditionele methoden die afhankelijk zijn van verdamping door zonne-energie.

Klassieke AWH-systemen vereisen doorgaans zonlicht en een aanzienlijke tijdsduur voor het vrijkomen van water, wat de dagelijkse opbrengst beperkt. De MIT-innovatie, die het water mechanisch uit het materiaal ‘schudt’, maakt daarentegen snelle absorptie- en afgiftecycli mogelijk. Tests in kamers met wisselende luchtvochtigheid toonden aan dat verzadigde sorbentmonsters binnen enkele minuten volledig droog waren na activering van het ultrasone systeem. De eerste auteur van de studie, MIT-afgestudeerde student Ikra Iftekhar Shuvo, speelde een sleutelrol bij het realiseren van deze versnelling.

Een beperking van deze methode is de noodzaak van een externe stroombron, in tegenstelling tot passieve, op zonlicht gebaseerde systemen. De onderzoekers suggereren echter de integratie van het apparaat met een kleine fotovoltaïsche cel. Deze cel zou zowel als energiebron kunnen dienen als een sensor om de verzadiging van het sorbent te detecteren, wat een automatische cyclusbesturing mogelijk maakt. Boriskina merkt op dat de technologie compatibel is met de meeste bestaande sorbenten, wat potentieel biedt voor huishoudens in droge gebieden. Het team voorziet een compact systeem, ter grootte van een raam, dat meerdere cycli per dag kan uitvoeren voor een constante basisvoorziening.

Deze mechanische loslating door ultrasone golven doorbreekt de thermische limiet die de grootschalige adoptie van AWH-systemen belemmerde door trage prestaties en energiekosten. De mogelijkheid om continu te cyclen kan leiden tot een aanzienlijke dagelijkse wateropbrengst, wat cruciaal is voor regio’s waar zelfs ontzilting van zout water beperkt is. Het principe van het piëzo-elektrische effect, dat ten grondslag ligt aan deze techniek, is historisch ook bekend van toepassingen zoals het doden van bacteriën.