Mangrovebomen groeien in (sub)tropische kustgebieden, waar ze met hun wortels in zout water staan. De celwanden in die wortels zijn waterafstotend zodat het water niet om de cellen heen kan, maar er dwars doorheen moet via kanaaltjes van eiwitten die de meeste ionen tegenhouden. De drijvende kracht komt van de zon, die water laat verdampen uit de capillairen in de bladeren waardoor vanzelf vers water van beneden wordt aangezogen. Dat stelt althans de cohesie-spanningstheorie uit 1939. Bij een mangrove in zout water loopt de benodigde zuigkracht (officieel: de negatieve osmotische druk) echter op tot 25 bar. Cavitatie oftewel luchtbelvorming in de capillairen lijkt dan onvermijdelijk, en dat overleeft de boom niet.

Elimelech laat nu zien dat de theorie wel degelijk kan opgaan. Hij imiteerde de bladeren met een macroporeus PVDF-membraan waarin hij hydroxyethylmethacrylaat (HEMA) liet polymeriseren tot een hydrogel. De ‘stam’ bestaat uit poreuze silica en als ‘wortel’ dient een commercieel polymeermembraan voor omgekeerde osmose. Deze combinatie laat een negatieve osmotische druk van meer dan 300 bar toe. Het metastabiele systeem functioneert dan nog zo gelijkmatig dat cavitatie uitblijft.

Volgens Elimelech zou je het principe kunnen gebruiken voor een warmtegedreven micro-vloeistofchromatograaf in een omgevingssensor. Maar in zijn publicatie noemt hij ook gebouwen die, dankzij hydrogel op de poreuze stenen wanden, na een overstroming hun fundamenten droogzuigen en daarbij zichzelf nog koelen ook.

Wang, Y., et al. (2020). Science Advances, 6(8)