Een ontziltingsinstallatie (afb: WikiMedia Commons)

Onder bepaalde omstandigheden zou licht water verdampen zonder dat daar extra warmte aan te pas komt. Op zich lijkt mij (=leek as) dat niet zo verwonderlijk, want licht is een vorm van energie, maar ik (=as) geef toe dat het vreemd klinkt.
Verdamping is een alomtegenwoordig proces, waarbij een stof van de vloeibare fase overgaat in de gasfase. Die verdamping zorgt ervoor dat de vloeistofmoleculen uit de vloeistof schieten, wat weer in verband staat met de temperatuur. Makkelijk zat: als je een ketel water verwarmt dan zal die (ook als het water niet kookt) na enige tijd leeg zijn, hoe hoger de temperatuur hoe sneller de moleculen en dus hoe sneller de ketel leeg is, maar kennelijk hebben wetenschappers de invloed van een andere energiebron, licht, over het hoofd gezien.
Tegenwoordig wordt er veel gewerkt met hydrogels, geleiachtige materialen die veel water kunnen bevatten. Het viel onderzoekers op dat die hydrogels sneller water verloren dan kon worden verklaard door de hoeveelheid thermische energie (=warmte). Dat verschil was nogal aanzienlijk, een verdubbeling of zelfs verdrievoudiging van de verdamping veroorzaakt door warmte.
Nu komen onderzoekers van het befaamde MIT in Cambridge (VS) tot de opmerkelijke conclusie dat onder bepaalde omstandigheden op het scheidingsvlak van vloeistof en gas licht de verdamping bevordert, nog efficiënter dan warmte. Bij hun proeven werkten ze met hydrogels, maar ze gaan ervan uit dat dat fenomeen zich ook onder andere omstandigheden voordoet.

De onderzoekers speculeren dat het verschijnsel optreedt bij de vorming van mist en wolken en dat dat ook zou moeten worden meegenomen in klimaatmodellen. Het zou ook bij industriële processen spelen zoals de ontzilting van zeewater, waarbij omzetting van zonne-energie in warmte niet per se nodig is om het water te verdampen.

Verrassing

Dat licht een belangrijke rol speelt bij de verdamping van water komt eigenlijk als een verrassing, aangezien water weinig licht (dus energie) absorbeert. Daardoor kun je ook diep in helder water kijken. Dus toen de onderzoekers begonnen met het bestuderen van de zonneverdamping voor ontzilting van zeewater, gooiden ze zwarte (dus lichtabsorberende) deeltjes in het zoute water om de boel extra op te warmen. Al doende kwamen ze een artikel tegen van een groep die de verdamping twee keer zo hoog kreeg als de warmtelimiet (de verdamping in afhankelijheid van de toegevoegde warmte) voorspeld had. Het water zat in deze proeven opgeborgen in hydrogels.

Aanvankelijk waren de MIT-ers nogal argwanend, maar wel zo wijs zelf aan de gang te gaan met hydrogels. Die beproefden ze onder een namaakzon en verdomd, het werkte. Dus moesten ze het wel geloven. Ze ‘verdachten’ licht als de ‘schuldige’ aan de extra verdamping. Fotonen (lichtdeeltjes) zouden watermoleculen uit de vloeistof schieten. Dat proces zou zich vooral op de scheiding tussen vloeistof en gas voordoen, ook op het zeeoppervlak of in waterdruppeltjes (mist, wolken) in de atmosfeer.
Dat is dan een kwestie van uitproberen en de toestand van het scheidingsvlak goed in de gaten houden, terwijl je dat met allerlei kleuren beschijnt. Het bleek dat het effect (verdamping) varieerde met de kleur met een piek bij een bepaalde groenfrequentie.
De onderzoekers probeerden dezelfde resultaten te bereiken met warmte, dus zonder licht. Dan kreeg je netjes de verdamping die de warmtelimiet voorspelt. Dat werd anders als het licht werd aan gedaan. De onderzoekers proberen hun ontdekking nu ten nutte te maken.

Warmteontzilting gebeurt normaal in twee stappen: de verdamping van het zeewater en vervolgens het condenseren van de gevormde waterdamp. Yaodong Tu: “Met deze ontdekking kunnen we een hoger rendement halen bij de verdamping.” Ook zou het verschijnsel gebruikt kunnen worden bij het drogen van materiaal.
De onderzoekers denken dat de ontdekking de opbrengst van het thermisch ontziltingsproces zou kunnen verdrie- of verviervoudigen, waarmee ontzilt water een stuk goedkoper wordt. Overigens proberen de onderzoekers hun proeven nog eens over te doen om skeptici te overtuigen van dit wat zij noemen fotomoleculaire effect. Overigens las ik elders een verhaal dat de mens ook al de ‘zoutkringloop’ verstoort die er op aarde is. Daarbij is ontzilting een van de verstorende processen.

Bron: Science Daily