I klimatförändringens spår följer både översvämningar och torka. År 2050 väntas mer än hälften av världens befolkning ha upplevt en vardag med vattenbrist. Att då skörda vatten direkt ur luften kan låta som science fiction men är tvärtom något som redan gjorts möjligt i ökenklimat. Men hittills har lösningarna krävt en stabil luftfuktighet och god tillgång till elektricitet. 

Nu ska Maria Strömme utveckla tekniken så att den blir användbar i hela världen och det utan att behöva tillföra elektricitet. Dessutom ska resultatet bli enheter som både ger dricksvatten och producerar vätgas. Vägen dit går via nanoteknologi och nya former av så kallade metallorganiska ramverk. 

– Det vackra med metallorganiska ramverk är att du har så många parametrar du kan variera beroende på vad du vill att materialet ska göra. Om du vill att materialet ska lagra vätgas eller kanske koldioxid så är det fullt möjligt, säger Maria Strömme. 

Så sent som i mitten av 1990-talet skapades de första exemplen på metallorganiska ramverk. Sedan dess har forskningsområdet vuxit kraftigt och i dag finns mer än etthundratusen exempel på material med skräddarsydda egenskaper. 

Fångar upp gaser

I grunden är ett metallorganiskt ramverk ett fast men poröst ämne uppbyggt av metalljoner som länkas samman med organiska molekyler till ett nätverk. I nätverket bildas många inre hålrum som kan fånga upp allt från gaser till vattenmolekyler. Att skapa ramverken har liknats vid att använda modellbygget mekano – men på nanonivå.   

– Det är som att ha en låda av leksaker som du i princip kan bygga vad som helst med, säger hon.  

Hittills har forskare inriktat sig på att utveckla ramverk för att bland annat separera och lagra olika gaser, som koldioxid eller andra växthusgaser, men även katalysera kemiska reaktioner eller anrika metaller. Maria Strömme vill ta materialtekniken till hjälp för att underlätta vid katastrofsituationer. 

Många gånger går det inte alls som man planerat utan det händer saker på vägen som leder vidare i en helt annan riktning. Och det är de projekten som är de allra roligaste. 

– Vårt mål är att skapa mindre enheter som både kan skörda vatten och producera vätgas och användas i områden som drabbats av olika katastrofer. Men tekniken kan också användas av människor som vill bli mer självförsörjande, säger hon. 

Många parametrar

Inom nanoteknologin används i huvudsak två olika tillvägagångssätt för att tillverka nya material. Det ena liknar sättet som en skulptör arbetar där nya material mejslas fram med hjälp av till exempel elektronstrålar. Det andra liknar kemistens där olika ämnen blandas samman för att bilda nya unika material. Tillverkningen av metallorganiska ramverk är ett exempel på det senare sättet. 

– Vi experimenterar oss fram genom att förändra parametrar som metaller, värme, koncentrationsnivåer och lösningsmedel för att designa en struktur på nanonivå som ger de egenskaper vi söker på makronivå. 

Arbetet kräver kunskaper inom flera olika fält och i hennes forskargrupp arbetar allt från kemister till farmaceuter och civilingenjörer inom olika ämnen. Bland det som redan framställts i labbet finns strukturer som fångar in växthusgasen svavelhexafluourid och även olika fotokatalytiska strukturer. När de fotokatalytiska strukturerna träffas av ultravioletta strålar så kan de dela vattenmolekyler i syre och vätgas. 

– Målet är att nå ända fram till en prototyp av en produkt som kan ge flera skördecyklar av vatten per dygn även i vårt nordliga klimat där luftfuktigheten varierar över dygnet.

Skrivas ut på plats

Enheterna ska dessutom vara möjliga att tillverka med hjälp av en ny form av 3D-skrivare. Tekniken kallas Binder jetting och har utvecklats inom ramen för kompetenscentrumet AM4Life vid Uppsala universitet. Fortfarande återstår dock både grundforskning och en stor ingenjörsmässig insats för att lyckas, betonar hon. 

– Vi har flera grundvetenskapliga frågeställningar som vi måste lösa på vägen mot en tillämpning. Samtidigt har min drivkraft i forskningen alltid varit att nå fram till en tillämpning, säger Maria Strömme. 

När hon utsågs till professor 2004 blev hon med sina 34 år landets yngsta teknikprofessor. Cirka tio år senare stod hon bakom upptäckten av ett helt nytt superabsorberande material: Upsalite. Båda tillfällena gav henne en enorm medial uppmärksamhet. Sedan dess har hon såväl sommarpratat i radio som talat inför världsledare under World Economic Forum i Davos. 

– Uppmärksamheten har gett mig massor av nya och intressanta kontakter. Det är viktigt som forskare att få insyn i vilka frågeställningar som andra brottas med. Först då kan vi hjälpa till att lösa olika samhälls- och industriproblem.

Hennes roll är i dag att leda forskningen och ge det stöd som krävs för att forskargruppen ska utvecklas framåt. Samtidigt kan hon sakna tiden som doktorand då hon timtals kunde ägna sig åt olika detaljer i labbet. 

– Mitt jobb är min hobby – något jag inte kan hålla mig ifrån. Varje morgon vaknar jag flera timmar före resten av familjen för att få tid att ägna mig åt det som jag gillar mest. 

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Magnus Bergström