Solul care se udă singur ar putea transforma agricultura
Un nou tip de sol creat de inginerii de la Universitatea din Texas din Austin poate extrage apa din aer și o poate distribui plantelor, extinzând potențial harta terenurilor cultivabile din întreaga lume în locuri anterior neospitaliere și reducând utilizarea apei în agricultură.
După cum a fost publicat în ACS Materials Letters, sistemul de irigare a apei din atmosferă al echipei folosește geluri super-absorbante de umiditate pentru a captura apa din aer. Când solul este încălzit la o anumită temperatură, gelurile eliberează apa, făcând-o disponibilă plantelor.
După ce solul distribuie apă, o parte din aceasta se întoarce în aer, crescând umiditatea și facilitând continuarea ciclului de recoltare.
“Dezvoltarea agriculturii independente în zonele în care este dificil să se construiască sisteme de irigații și energie este crucială pentru eliberarea agriculturii din lanțul complex de aprovizionare cu apă, pe măsură ce resursele devin din ce în ce mai puține”, a spus Guihua Yu, profesor asociat de știința materialelor în cadrul Departamentului Walker de Inginerie Mecanică.
Eficiență incredibilă: 1 kilogram pentru 1 metru pătrat
Fiecare gram de sol poate extrage aproximativ 3-4 grame de apă. În funcție de culturi, aproximativ 0,1 până la 1 kilogram de sol poate furniza suficientă apă pentru a iriga aproximativ un metru pătrat de teren agricol.
Gelurile din sol scot apă din aer în perioadele mai reci și mai umede pe timp de noapte. Căldura solară din timpul zilei activează gelurile care conțin apă pentru a elibera conținutul lor în sol.
Echipa a efectuat experimente pe acoperișul clădirii Cockrell School’s Engineering Teaching Center building al Univeristății Texas, din Austin pentru a testa solul.
Ei au descoperit că solul cu hidrogel era capabil să rețină apa mai bine decât solurile nisipoase din zonele uscate și avea nevoie de mult mai puțină apă pentru a susține creșterea plantelor.
În timpul unui experiment de patru săptămâni, echipa a constatat că solul a păstrat aproximativ 40% din cantitatea de apă cu care a început. În schimb, solului nisipos i-a rămas doar 20% din apă după doar o săptămână.
Într-un alt experiment, echipa a plantat ridichi în ambele tipuri de sol. Ridichile din solul de hidrogel au supraviețuit unei perioade de 14 zile fără irigare.
Ridichile din solul nisipos au fost irigate de mai multe ori în primele patru zile ale experimentului. Niciuna dintre ridichile din solul nisipos nu a supraviețuit mai mult de două zile după perioada inițială de irigare.
“Majoritatea solului este suficient de bun pentru a susține creșterea plantelor”, a spus Fei Zhao, cercetător postdoctoral din grupul de cercetare al lui Yu, care a condus studiul împreună cu Xingyi Zhou și Panpan Zhang.
“Apa este principala limitare, de aceea am vrut să dezvoltăm un sol care să poată recolta apa din aerul ambiant”.
Solul de recoltare a apei este prima mare aplicație a tehnologiei la care grupul Yu lucrează de mai bine de doi ani. Anul trecut, echipa a dezvoltat capacitatea de a utiliza materiale hibrid gel-polimer care funcționează ca “super bureți”, extrăgând cantități mari de apă din aerul ambiant, curățându-l și eliberându-l rapid folosind energia solară.
Cercetătorii prevăd alte câteva aplicații ale tehnologiei. Poate fi folosit pentru răcirea panourilor solare și a centrelor de date. Ar putea extinde accesul la apa potabilă, fie prin sisteme individuale pentru gospodării sau sisteme pentru grupuri mari, cum ar fi muncitori sau soldați.