Baanbrekende ontdekking: licht kan water verdampen zonder warmte

Onderzoekers van een van de meest gerenommeerde technische universiteiten ter wereld, het Massachusetts Institute of Technology (MIT), hebben een verrassende ontdekking gedaan. Ze hebben een nieuw verschijnsel waargenomen, het zogeheten "fotomoleculaire effect", waarbij licht water kan laten verdampen zonder hitte. Dit effect kan niet alleen ons begrip van verdamping en klimaatverandering veranderen, maar ook leiden tot verbeterde industriële processen zoals ontzilting en drogen.

Verdamping is een alledaags fenomeen, van ochtenddauw die verdwijnt in de zon tot zoutpannen die opdrogen. Traditioneel werd aangenomen dat hitte de enige drijvende kracht achter verdamping was. Recent onderzoek toont echter aan dat licht, dat het wateroppervlak raakt waar lucht en water elkaar ontmoeten, watermoleculen kan losmaken en in de lucht kan laten zweven, zonder enige hittebron.

Deze bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS door MIT-onderzoekers zoals Yaodong Tu en professor werktuigbouwkunde Gang Chen, hebben verstrekkende gevolgen. Ze kunnen helpen onverklaarbare metingen van hoe zonlicht wolken beïnvloedt te verklaren en zo nauwkeurigere klimaatmodellen verbeteren. Daarnaast kunnen ze nieuwe methoden voor industriële processen mogelijk maken, zoals door zonne-energie aangedreven ontzilting en drogen van materialen.

Het onderzoek bouwt voort op eerdere studies die aantoonden dat water, gehouden in hydrogels (sponsachtige materialen), sneller verdampte dan kon worden verklaard door de ontvangen warmte. Chen en Tu voerden verschillende experimenten uit om dit verschijnsel verder te onderzoeken. Ze ontdekten dat fotonen (dat zijn lichtdeeltjes) van licht daadwerkelijk watermoleculen losmaken van het wateroppervlak, vooral onder een hoek van 45 graden. Het effect (de verdamping) is het grootst bij groen licht, juist de kleur waarvoor water het meest transparant is.

Het team van onderzoekers voerde nauwkeurige experimenten uit waarbij ze het wateroppervlak aan verschillende kleuren licht blootstelden en de verdampingssnelheid maten. Bij tests waarbij ze alleen warmte zonder licht gebruikten, overschreed de verdampingssnelheid nooit de thermische limiet. Maar met licht nam de verdamping aanzienlijk toe, wat bevestigt dat licht de oorzaak was van de extra verdamping.

Dit nieuwe fotomoleculaire effect kan brede toepassingen hebben. Standaard ontzilting bestaat uit twee stappen: water verdampen tot damp en deze damp vervolgens condenseren tot zoet water. Met de nieuwe ontdekking kunnen we mogelijk hogere efficiëntie bereiken aan de verdampingskant, wat kan leiden tot goedkopere ontziltingsmethoden. Het proces zou ook kunnen worden benut in verdampingskoelingssystemen voor efficiënte zonnekoeling.

Chen denkt dat het mogelijk is om de limiet van water geproduceerd door zonne-ontzilting, die momenteel 1,5 kilogram per vierkante meter is, te verhogen met wel drie- of viermaal door deze lichtgebaseerde benadering te gebruiken. "Dit zou mogelijk echt kunnen leiden tot goedkope ontzilting," zegt hij.

Conclusie

De ontdekking van het fotomoleculaire effect opent nieuwe mogelijkheden in zowel wetenschappelijk onderzoek als industriële toepassingen. Door licht te gebruiken om water te laten verdampen zonder hitte, kunnen we efficiëntere methoden ontwikkelen voor ontzilting en koeling, en tegelijkertijd ons begrip van klimaatverandering verbeteren. Deze baanbrekende bevinding belooft veel voor de toekomst van duurzame technologieën en milieubeheer.