Aan het MIT is een metal-organic framework (MOF) ontwikkeld dat zó hydrofiel is dat het zich zelfs in de woestijn nog vol water zuigt. Je kunt er drinkwater mee winnen maar je zou het ook kunnen verwerken in een airco, schrijven Mircea Dincă en collega’s in ACS Central Science.

In die woestijn moet het dan wel nacht zijn. Voor absorptie heeft het MOF minimaal 28 % relatieve vochtigheid nodig. Overdags zit je daar in de gemiddelde woestijn ver onder, maar als het ’s nachts afkoelt tot zo’n 25 °C kom je er meestal een paar procent boven. En 30 % is voldoende om het MOF bijna 90 % van zijn eigen gewicht aan water te laten opnemen.

Vervolgens hoef je alleen te wachten tot de zon weer volop schijnt. Bij 45 °C en 5 % relatieve vochtigheid komt het water er vanzelf weer uit - je hoeft het alleen nog maar op te vangen.

In de publicatie leggen Dincă en collega’s uit wat de ontwerpcriteria voor zo’n MOF zijn. Allereerst moet het uiteraard stabiel zijn in water. Vervolgens moeten de bouwstenen (met name de organische) hydrofiel genoeg zijn om grote hoeveelheden watermoleculen te kunnen binden. En tot slot moeten de poriën goed toegankelijk zijn maar net niet zo wijd dat ze als capillair gaan werken - als dat eenmaal gebeurt krijg je het water er veel moeilijker weer uit.

Met die criteria in het acterhoofd kwamen de onderzoekers uit op Co₂Cl₂(BTDD), waarbij BTDD staat voor bis(1H-1,2,3-triazolo[4,5-b],[4′,5′-i])dibenzo[1,4]dioxine). Het lijkt een beetje een gok te zijn geweest maar dan wel eentje die erg goed uitpakt. De waterabsorptiecapaciteit bedraagt ongeveer het dubbele van die van de vorige recordhouder.

De poriediameter is daarbij echt op het randje. In het droge MOF bedraagt ze 22 Å terwijl de grens voor capillaire werking bij 25 °C ligt op 20,76 Å. Zodra een eerste laagje water wordt gebonden, vermindert die diameter echter tot 20 Å.

Het airco-idee houdt in dat je dit MOF verwerkt als absorptiemiddel in een zogeheten absorptiewarmtepomp. Als je die aandrijft met restwarmte van 55 °C, bijvoorbeeld uit de koeling van een verbrandingsmotor, kun je naar schatting 400 kWh per koelcyclus en per kubieke meter MOF onttrekken aan de lucht. Die lucht zou je daarbij van 32 naar 12 °C kunnen afkoelen.

bron: C&EN, ACS Central Science