Tien milliliter water in twee uur. Dit is wat het prototype van Roy Kim, 13 jaar oud, een student aan de Whitford Middle School in Beaverton, Oregon, tot nu toe heeft opgeleverd. Heel weinig om een veld te irrigeren, genoeg om het principe te demonstreren: neem de vochtigheid in de lucht, condenseer deze en zorg ervoor dat het water pas een plant bereikt als de grond begint te drogen.
Het project, genaamd Sustainable Water Generating Chamber for Farms, bracht Kim tot een van de tien finalisten van de 3M Young Scientist Challenge 2026. De finale begint vandaag, 12 oktober, in het 3M Innovation Center in Saint Paul, Minnesota. Op het spel staan 25.000 dollar en de titel van “America’s Top Young Scientist”.
Het water komt uit de luchtvochtigheid
Het idee om water uit de atmosfeer te halen bestaat al een tijdje. De eigenaardigheid van Kim’s prototype ligt in het feit dat hij een klein systeem heeft samengesteld bedoeld voor irrigatie, condensatie en automatische controle van de bodemvochtigheid.
Het centrale onderdeel is een Peltier-module, een thermo-elektrisch apparaat dat een temperatuurverschil creëert als er stroom doorheen vloeit: het ene oppervlak warmt op, het andere koelt af. De lucht wordt door een ventilator naar het koude gedeelte geduwd en wanneer de temperatuur voldoende daalt, condenseert de waterdamp en vormt druppeltjes.
Het water komt in een trechter terecht en van daaruit kan het via een klep de plant bereiken. Een sonde die in de grond wordt gestoken, meet in plaats daarvan de luchtvochtigheid en beslist wanneer de doorgang moet worden geopend. Andere sensoren bewaken de luchttemperatuur en vochtigheid en zorgen ervoor dat het systeem de stroom kan aanpassen.
Kortom, het apparaat haalt eerst het water op en probeert vervolgens ook verspilling te voorkomen. Als je dertien bent, kun je uiteraard een relatie hebben met de gieter die iets geavanceerder is dan de onze.
Tien milliliter is nog steeds tien milliliter
Hier moet u echter uw voeten stevig op de grond houden, eventueel met de sonde naast u. Bij de tests die op het prototype zijn gerapporteerd, werd in twee uur tijd ongeveer 10 milliliter water opgevangen. Voor een schoolexperiment laat het resultaat zien dat het systeem werkt; voor een agrarische toepassing zitten we op een andere schaal.
De sector van de atmosferische waterwinning zelf kampt nog steeds met vooral één probleem: de energie die nodig is om de lucht af te koelen en de vochtigheid ervan te condenseren. Een wetenschappelijk overzicht gepubliceerd in 2026 in Energy Nexus, specifiek gewijd aan systemen die gebruik maken van thermo-elektrische koeling, beschrijft deze technologieën als compact en gemakkelijk regelbaar, maar rapporteert nog steeds een hoog energieverbruik, beperkte opbrengsten en moeilijkheden bij de overgang naar grootschalige productie.
De prestaties veranderen ook sterk afhankelijk van de temperatuur en de vochtigheid: één kubieke meter tropische lucht en één kubieke meter zeer droge lucht leveren zeer verschillende hoeveelheden water aan de machine. Dit is de reden waarom het transformeren van een kleine experimentele generator in een systeem dat echte gewassen kan ondersteunen veel meer vergt dan een grotere Peltier.
Selectie in de 3M Young Scientist Challenge beloont daarom een STEM-project en de ontwikkeling ervan, en staat niet gelijk aan een agronomische of commerciële validatie van de technologie.
Waarom specifiek werken aan landbouwwater
De keuze van het probleem is echter allesbehalve scholastisch. In de Verenigde Staten absorbeert irrigatie een groot deel van de watervoorraden: volgens de Economic Research Service van het Amerikaanse ministerie van Landbouw was irrigatie tussen 2010 en 2020 goed voor ongeveer 47% van de totale zoetwateronttrekking van het land.
Kim legde op de officiële website van de wedstrijd uit dat hij ingenieur wilde worden, gespecialiseerd in de milieusector, en dat hij aan de wedstrijd deelnam om zowel het probleem als de mogelijke oplossing onder de aandacht te brengen. Tijdens de zomer werkte hij aan het project samen met Rodrigo Marmol, Global Portfolio Manager van 3M en zijn mentor voor de competitie.
Het programma voorziet er zelfs in dat de tien finalisten hun ideeën tijdens de zomer verder zullen uitwerken met een onderzoeker of technicus van het bedrijf. Volgens 3M zullen ze dan op 12 en 13 oktober live tests moeten ondergaan en het project voor een jury moeten presenteren.
Voor Kim’s generator betekent het vooral één ding: van de eerste paar milliliter naar een steeds efficiënter apparaat. In Saint Paul zal het prototype het werk van prototypes moeten doen, dat wil zeggen maatregelen, vragen en grenzen ondersteunen. Het water in de lucht is er al. Het lastige is om er genoeg van te verzamelen zonder meer energie te verbruiken dan logisch is.
