Donnerstag, 6. Mai 2021
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15.04.2021

Singapur: Autonom, selbstversorgend, urban - SmartFarm-Gerät „erntet“ Luftfeuchtigkeit

Foto: National University of Singapore

Forscher der National University of Singapore (NUS) haben eine Lösung entwickelt, um Wasser- und Nahrungsmittelknappheit zu beseitigen. Sie haben das solarbetriebene, vollautomatische Gerät "SmartFarm" entwickelt, das mit einem feuchtigkeitsanziehenden Material ausgestattet ist, um nachts, wenn die relative Luftfeuchtigkeit höher ist, diese aufzunehmen und tagsüber bei Sonneneinstrahlung Wasser zur Bewässerung abzugeben. Das NUS-Team testete das Gerät nach eigenen Angaben erfolgreich mit Kangkong, ein in Südostasien beliebtes Gemüse.

"Die atmosphärische Luftfeuchtigkeit ist eine riesige Quelle für Süßwasser, aber sie ist noch relativ unerforscht. Wir haben ein hygroskopisches Material auf Kupferbasis geschaffen, das Feuchtigkeit aus der Luft zieht. Dieses Material haben wir in das Gerät integriert, das das gewonnene Wasser zur täglichen Bewässerung von Pflanzen nutzt, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist", erklärt Projektleiter Assistant Professor Tan Swee Ching vom Department of Materials Science and Engineering der NUS.
Die Schlüsselkomponente des SmartFarm-Geräts ist ein speziell entwickeltes Hydrogel auf Kupferbasis. Dieses Material ist extrem saugfähig und nimmt bis zum Dreifachen seines Gewichts an Feuchtigkeit auf. Nach der Aufnahme von Feuchtigkeit wechselt das Hydrogel seine Farbe von braun zu hellgrün, wenn es mit Feuchtigkeit gesättigt ist. Außerdem gibt es unter natürlichem Sonnenlicht schnell Wasser ab - ein Gramm des Hydrogels auf Kupferbasis gibt 2,24 g Wasser pro Stunde ab.
Nachts öffnet sich die obere Abdeckung, damit das Hydrogel Luftfeuchtigkeit anziehen kann. Tagsüber, zu einem voreingestellten Zeitpunkt, schließt sich die obere Abdeckung, um den Wasserdampf einzuschließen, sodass er auf der Oberfläche des Gehäuses, insbesondere auf der oberen Abdeckung, kondensieren kann. Es bilden sich allmählich Wassertröpfchen, und wenn die im Hydrogel gespeicherte Feuchtigkeit vollständig freigesetzt ist, öffnet sich die obere Abdeckung automatisch und die Wassertröpfchen, die von den parallelen Abstreifern abgewischt werden, fallen auf den Boden und bewässern die Pflanzen. Die verbleibenden Wassertröpfchen an den Wänden des Geräts sorgen weiterhin für eine feuchte Umgebung für ein gesundes Pflanzenwachstum.
Der Prozess der Wassergewinnung und Bewässerung kann für eine optimale Kultivierung auf verschiedene Pflanzentypen und das lokale Klima abgestimmt werden. Das gesammelte Wasser entspricht den WHO-Standards für Trinkwasser und ist als solches und für landwirtschaftliche Zwecke geeignet. Das hygroskopische Material wurde auch von Hawai'i Space Exploration Analog and Simulation (HI-SEAS) auf seine Anwendung zur Feuchtigkeitssteuerung für die weltraumgestützte Landwirtschaft getestet.


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