Hoe water uit de lucht de waterzekerheid kan hervormen

Infrastructuur voor nutsvoorzieningen zoals stroom en energie in het algemeen verschuift geleidelijk van een gecentraliseerd model (één grote elektriciteitscentrale, tienduizenden klanten) naar een gedecentraliseerd model, waarbij technologieën zoals fotovoltaïsche panelen en kleine windturbines kleine producenten in staat stellen zelf energie‑onafhankelijkheid te realiseren.

Een vergelijkbaar proces zou zich bij water kunnen voordoen, aangezien de productie van water uit atmosferisch vocht steeds economisch haalbaarder wordt. Dit zal de gemeentelijke systemen voor grote steden niet vervangen, maar kan de waterzekerheid radicaal veranderen, vooral in afgelegen gebieden of ontwikkelingslanden, op dezelfde manier als gedecentraliseerde elektriciteitsproductie met zonnepanelen dat deed. Het maakt het dus een geloofwaardig complementaire technologie voor veerkrachtige, off‑grid en gebouw‑geïntegreerde watervoorziening.

Het potentieel van deze technologie werd recent geanalyseerd in een studie door onderzoekers van de BRAC University (Bangladesh) en de Swinburne University of Technology (Australië). Ze publiceerden hun bevindingen in Applied Thermal Engineering¹, onder de titel “Van lucht naar water: wetenschap, technologie en de toekomst van atmosferisch water oogsten (AWH)”.

Water uit dunne lucht?

In het algemeen is zoet water een zeldzame hulpbron op aarde, waarbij het overgrote deel van het water opgesloten zit in oceanen in de vorm van zeewater, en het grootste deel van het zoet water opgesloten zit in gletsjers, voornamelijk op Groenland en Antarctica.

Bron: OpenEdu

Dit probleem is uiteraard het meest acuut in woestijn- en droge regio’s, maar niet alleen.

“Watertekort is niet alleen een probleem in droge gebieden; zelfs water‑rijke gebieden ervaren seizoensgebonden tekorten door slecht waterbeheer en klimaatvariaties. De situatie zal naar verwachting verergeren door klimaatverandering, bevolkingsgroei, industriële expansie en overexploitatie van grondwater.”

Momenteel leven meer dan 1,6 miljard mensen in steden die te maken hebben met watertekorten, en dit aantal zal naar verwachting verdubbelen binnen de komende drie decennia, doordat vervuiling en overexploitatie van grondwaterbronnen het problematisch maken.

“Regio’s zoals India, het Midden‑Oosten, Noord‑Afrika en delen van de Verenigde Staten zien alarmerende dalingen in grondwaterniveaus door overmatig gebruik. In veel gevallen kunnen aquifers zich niet herstellen, wat leidt tot permanent verlies van zoet water.”

Waterontzilting is een optie voor kustgebieden, maar dit is een zeer energie‑intensief proces dat ook mariene ecosystemen kan beschadigen. Enkele innovaties rond zonne‑energie en waterstof‑co‑generatie met zoet water kunnen helpen, maar dit is nog in ontwikkeling.

Ontzilt water bevat vaak nog concentraties van boor, chloride en natrium die de tolerantieniveaus van gewassen voor de landbouw kunnen overschrijden. En ontzilting is per definitie een zeer gecentraliseerd, infrastructuur‑intensief proces.

Bron: Applied Thermal Engineering

Daarom wordt Atmospheric Water Generation (AWG) beschouwd als een technologie die vocht uit de lucht onttrekt en omzet in bruikbaar water, aangezien atmosferisch water al zoet water is.

Dit is geen volledig nieuwe technologie, aangezien beschavingen in droge gebieden rudimentaire methoden gebruikten zoals dauw‑verzameling, nevel‑oogst en passieve condensatietechnieken. Er bestaan ook methoden die op compressie en elektriciteit vertrouwen, hoewel deze niet op grote schaal zijn ingezet. Maar er komen nieuwe methoden op.

Over het algemeen wordt deze technologie niet beperkt door geografie of bestaande waterbronnen, waardoor ze ideaal is voor:

• Droge gebieden waar neerslag schaars is.
• Afgelegen gemeenschappen zonder waterinfrastructuur.
• Door rampen getroffen gebieden waar de watervoorziening is verstoord.

Hoe werkt atmosferisch water oogsten?

Atmospheric Water Harvesting (AWH) werkt voornamelijk via twee mechanismen: koeling‑gebaseerde condensatie en sorptie‑gebaseerde wateronttrekking.

Condensatie‑gebaseerde methoden zijn vergelijkbaar met hoe een warmtepomp werkt, behalve dat de focus van het ontwerp ligt op het maximaliseren van watercondensatie:

“Vochtige omgevingslucht wordt gekoeld tot een temperatuur onder het dauwpunt, waardoor waterdamp condenseert tot vloeibare druppels op een gekoeld oppervlak, die vervolgens worden opgevangen als drinkbaar water.”

Bron: Applied Thermal Engineering

Bij sorptie‑gebaseerde wateronttrekking wordt een droogmiddel gebruikt dat damp opneemt, en wordt het water vrijgegeven door natuurlijke temperatuurschommelingen.

Onder andere kunnen Radiatieve Dauwvangers worden genoemd, waarbij gespecialiseerde panelen watercondensatie vergemakkelijken via passieve radiatieve koeling, en nevel‑oogst maakt gebruik van met gaas beklede structuren om waterdruppels die in de nevel zweven op te vangen en te laten samenvoegen.

Sorptie, radiatieve en nevel‑oogst zijn allemaal passieve methoden die natuurlijke fenomenen zoals directe zonnestraling of thermische gradiënten benutten en geen hoogwaardig vermogen vereisen.

Hybride systemen bestaan ook, waarbij passieve methoden worden gecombineerd met actieve dampcompressie‑koelcyclus (VCRC) of thermoelectrische koeling.

Wat de studie heeft gevonden

Ten eerste analyseerde de studie het geografische potentieel van AWH en ontdekte dat de vochtconcentratie kan variëren van fracties van een gram water in poolgebieden tot tientallen gram per kubieke meter in warme, vochtige klimaten.

Echter, relatieve luchtvochtigheid alleen is onvoldoende en niet de enige bepalende factor, vooral voor passieve systemen. Temperatuur, absolute vochtinhoud, beschikbaarheid van zonlicht en lokale energiekosten bepalen de technische en economische haalbaarheid van het AWH‑systeem.

De kosten van het systeem zelf kunnen ook een bepalende factor zijn voor adoptiesnelheid, vooral in regio’s met beperkte toegang tot kapitaal.

Sorptie‑wateroogst

Sorptie‑gebaseerde systemen gebruiken bepaalde materialen, zoals silica‑gel, zeolieten en metaal‑organische raamwerken (MOF’s), die waterdamp efficiënt uit de lucht kunnen absorberen, zelfs bij lage luchtvochtigheid.

Door kost- en energie‑efficiënter te zijn dan de condensatie‑gebaseerde methode, gaf sorptie nieuw leven aan het concept van atmosferisch water oogsten.

Bron: Applied Thermal Engineering

Moderne iteraties van deze systemen bevatten nu hoogtemperatuur‑luchtleveringsmechanismen die tot 128 °C kunnen bereiken via dubbelzijdige vacuümbuizen, waardoor efficiënte regeneratie van het droogmiddel zelfs bij onregelmatige zonnestraling wordt gegarandeerd. Sommige ontwerpen bereikten opbrengsten van 4,40 L/dag tegen een verlaagd kostprijs van 0,092 $/L.

“Hydrateerbare kern‑schil polymeer netwerken, die onder zonlicht zelfs bij lage luchtvochtigheid 6,5 liter water per kilogram materiaal per dag kunnen oogsten.”

De passieve aard van deze systemen, die volledig door zonne‑energie kunnen worden aangedreven, maakt ze eenvoudig te implementeren, vooral omdat ze weinig onderhoud en weinig technische vaardigheden vereisen.

Vervuiling meten is cruciaal

Net als bij elke waterbron is het belangrijk ervoor te zorgen dat er geen bacteriële besmetting optreedt. Maar aangezien het water uit de lucht wordt geoogst, kan luchtvervuiling ook worden opgevangen.

Dit is vooral een probleem voor de opname van vluchtige organische stoffen (VOS). Hier levert zout‑gebaseerde sorptie (SAWH) superieure waterkwaliteit met aanzienlijk lagere VOS‑concentraties dan traditionele condensatie‑gebaseerde atmosferische watergeneratoren (AWG’s).

Andere potentiële metalen, opgeloste verontreinigingen en systeem‑afgeleide contaminatie moeten ook worden gemeten en gemonitord zodat het wateroogst‑systeem betrouwbaar en veilig op grote schaal kan worden gebruikt.

Een geïntegreerde aanpak adopteren

Een hybride systeem kan ook fase‑veranderende materialen (PCM) integreren om het thermisch beheer en de operationele stabiliteit te verbeteren. PCM kan overtollige thermische energie opslaan tijdens perioden van hoge zonnestraling en deze vrijgeven tijdens perioden van lage straling, waardoor een verlengde werking en verbeterde energie‑benutting mogelijk wordt.

Bijvoorbeeld, een systeem behaalde een maximale wateropbrengst van 4,25 L/dag en een productiekost van ongeveer 0,11 $/L.

De auteurs van de studie raden een meer holistische aanpak aan in plaats van zich te richten op één specifieke technologie.

Bijvoorbeeld, vooral in meer ontwikkelde regio’s, kunnen AWH‑systemen door vocht uit de toevoer‑ of recirculerende lucht te onttrekken fungeren als actieve ontvochtigingsmodules, die de latente warmtebelasting op primaire airconditioningsystemen aanzienlijk verminderen. Hierdoor produceren ze niet alleen zoet water, maar verlagen ze ook het energieverbruik van HVAC‑systemen.

Zo’n dubbele output kan de Levelized Cost of Water (LCW) drastisch verbeteren en de economische vergelijking veranderen, voorbij de toepassingen in afgelegen of arme regio’s.

Aanbevelingen voor AWH‑adoptie

Condensatie‑gebaseerde AWH‑systemen behalen de hoogste wateropbrengst, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor toepassingen waarbij een hoge waterproductie essentieel is, zoals residentieel of industrieel gebruik.

Sorptie‑gebaseerde AWH‑systemen zijn bijzonder nuttig in klimaten met lage luchtvochtigheid, waar traditionele condensatiemethoden falen. Echter, dure sorptiematerialen (zoals MOF’s of droogmiddel‑composieten) kunnen de operationele kosten verhogen. Meer geavanceerde materialen zoals hydrogel hebben meer potentieel, maar onderzoek begon pas in 2023.

Hybride AWH‑systemen scoren hoog op wateropbrengst en klimaataanpassing, waardoor ze veelzijdige oplossingen zijn voor uiteenlopende omgevingscondities. Maar ze vereisen zorgvuldige integratie van meerdere componenten (bijv. sorptiematerialen, koelunits, besturingssystemen), wat hun ontwerp‑ en onderhoudskosten verhoogt.

AWH‑markt & toekomst

De kortetermijnkans voor atmosferische wateroogst‑systemen ligt waarschijnlijk bij afgelegen faciliteiten, rampenrespons, eiland‑infrastructuur en militaire/logistieke toepassingen, aangezien deze use‑cases het meest waarschijnlijk ernstige, onvervulde waterbehoeften hebben die niet gemakkelijk kunnen worden opgelost door ontzilting, lange pijpleidingen of grondwater. In deze gevallen kan de kostprijs van het bouwen van alternatieve infrastructuren of de lagere zorg voor kostenoptimalisatie AWH‑systemen in grotere aantallen laten worden gebouwd, wat helpt bij opschaling en de volwassenwording van deze technologie.

Op de langere termijn zullen industriële locaties en stedelijke gebouwen met hoge luchtvochtigheid waarschijnlijk een veel grotere markt bieden, vooral omdat geavanceerde sorptiematerialen zoals hydrogel en hybride systemen extra efficiëntie opleveren door te combineren met bestaande HVAC‑systemen. Dit kan extra goedkope watervoorziening bieden, maar zal geen massale vervanging van gecentraliseerde waternetwerken betekenen, eerder een zeer nuttig complement voor reeds schaarse en onder druk staande bronnen.

Investeren in wateroogst

Carrier Global

Carrier is een leider in HVAC (commercieel en residentieel), cold chain, en fire & security, met meer dan 58.000 werknemers. Het werd opgericht in 1915, overgenomen door United Technologies in 1979, en in 2020 opnieuw afgesplitst, voorafgaand aan de fusie van United Technologies met Raytheon.

Hoewel het niet alleen warmtepompen verkoopt, is dit een productcategorie waarop het bedrijf zich richt en die het ziet als de toekomst van de industrie. Het omvat het merk Carrier, maar ook andere grote merken zoals Toshiba’s HVAC‑activiteiten (overgenomen in 2022) en Viessmann.

Het richt zich voornamelijk op de Amerika’s, waarbij HVAC meer dan de helft van de omzet uitmaakt.

Het heeft een geïnstalleerde basis van meer dan 330.000 commerciële HVAC‑systemen, 33 miljoen residentiële HVAC‑systemen, 1,8 miljoen koelapparatuur en meer dan 90 miljoen brand‑ en beveiligingssystemen. Het breidt ook uit naar batterijopslag, onder het merk Viessmann.

Carrier is geen directe speler in atmosferische wateroogst. Maar als leider in HVAC‑systemen zou het direct profiteren van markten die zich bewegen naar gebouw‑geïntegreerde systemen waarbij wateroogst de latente koelbelasting kan compenseren, afvalwarmte kan terugwinnen en deel kan uitmaken van een intelligent gebouw‑infrastructuur.

Het bedrijf is bovendien vastbesloten om tegen 2030 de uitstoot van broeikasgassen (GHG) drastisch te verminderen, waardoor het een aantrekkelijke aandeel is voor beleggers die blootstelling zoeken aan klimaatbeheersing en duurzame ontwikkeling.

Laatste Carrier Global (CARR) aandelen‑nieuws en ontwikkelingen

Gerefereerde studie

^{1. Gourab Saha. Van lucht naar water: wetenschap, technologie en de toekomst van atmosferisch water oogsten (AWH). Applied Thermal Engineering. Datum: augustus 2026. Artikel: 132073. Volume: Volume 302, Deel 5. 10.1016/j.applthermaleng.2026.132073}