Estrarre l'acqua dall'aria e ridistribuirla alle piante
Un nuovo tipo di terreno creato dagli ingegneri di l'università del texas ad Austin può estrarre l'acqua dall'aria e distribuirla alle piante, il che potrebbe espandere la mappa della terra arabile del mondo a luoghi precedentemente inospitali e ridurre l'uso dell'acqua in agricoltura in un'era crescente siccità.
Consentire un'agricoltura autonoma
Come pubblicato in Lettere sui materiali ACS, il sistema di irrigazione atmosferica del team utilizza gel super assorbenti per catturare l'acqua dall'aria. Quando il terreno viene riscaldato a una certa temperatura, i gel rilasciano l'acqua, rendendola disponibile alle piante. Man mano che il terreno distribuisce l'acqua, una parte ritorna nell'aria, aumentando l'umidità e rendendo più facile continuare il ciclo di raccolta.
Consentire un'agricoltura autosufficiente nelle aree in cui è difficile stabilire sistemi di irrigazione ed energia è essenziale per liberare le colture dalla complessa catena di approvvigionamento idrico, poiché le risorse sono sempre più scarse. raro, ha detto Guihua Yu, professore associato di scienza dei materiali nel dipartimento di ingegneria meccanica di Walker.
Ogni grammo di terreno può estrarre circa 3-4 grammi di acqua. A seconda del raccolto, circa 0,1-1 kg di terreno possono fornire acqua sufficiente per irrigare circa un metro quadrato di terreno agricolo.
I gel nel terreno rimuovono l'acqua dall'aria durante le parti più fresche e umide della notte. Il calore solare durante il giorno attiva gel contenenti acqua per rilasciare il loro contenuto nel terreno.
Perché un terreno autoirrigante?
Il team ha condotto esperimenti sul tetto dell'edificio Engineering Education Center della Cockrell School presso l'UT Austin per testare il terreno. Hanno scoperto che il terreno idrogel era in grado di trattenere l'acqua meglio di suoli sabbiosi zone aride e aveva bisogno di molta meno acqua per far crescere le piante.
Durante un esperimento di quattro settimane, il team ha scoperto che il loro terreno tratteneva circa il 40% della quantità di acqua con cui era iniziato. Al contrario, il terreno sabbioso aveva solo il 20% della sua acqua rimasta dopo appena una settimana.
In un altro esperimento, il team ha piantato ravanelli in entrambi i tipi di terreno. I ravanelli nel terreno idrogel sono sopravvissuti tutti per un periodo di 14 giorni senza alcuna irrigazione oltre un primo turno per garantire che le piante mettessero radici lì. I ravanelli nel terreno sabbioso sono stati irrigati più volte durante i primi quattro giorni dell'esperimento. Nessuno dei ravanelli nel terreno sabbioso è sopravvissuto per più di due giorni dopo il periodo di irrigazione iniziale.
"La maggior parte dei suoli è abbastanza buona da supportare la crescita delle piante", ha detto Fei Zhao, un borsista postdottorato nel gruppo di ricerca Yu che ha condotto lo studio con Xingyi Zhou e Panpan Zhang. "L'acqua è il limite principale, motivo per cui abbiamo voluto sviluppare un suolo in grado di raccogliere l'acqua dall'aria ambiente".
Un gel idraulico in grado di raccogliere l'acqua
Il suolo che raccoglie l'acqua è la prima grande applicazione della tecnologia su cui il gruppo Yu sta lavorando da più di due anni. L'anno scorso, il team ha sviluppato la capacità di utilizzare materiali ibridi gel-polimero che funzionano come "super spugne", estraendo grandi quantità di acqua dall'aria circostante, pulendola e rilasciandola rapidamente. grazie all'energia solare.
Il team di ricerca ha combinato idrogel che assorbono fortemente l'acqua e possono rilasciare acqua al riscaldamento. Questa combinazione unica ha dimostrato di funzionare con successo in condizioni di tempo umido e secco ed è essenziale per consentire la produzione di acqua potabile pulita e sicura dall'aria.
La raccoglitrice di umidità ad energia solare raccoglie e purifica l'acqua dall'aria
Questa svolta potrebbe essere utilizzata in situazioni di disastro, per arginare le crisi idriche o nelle regioni colpite dalla povertà e nei paesi in via di sviluppo. L'accesso all'acqua potabile rimane una delle grandi sfide che l'umanità deve affrontare. Questa svolta, realizzata dagli ingegneri dell'Università di Austin in Texas, potrebbe offrire una nuova soluzione grazie a questa tecnologia solare che assorbe l'umidità dall'aria e la rilascia sotto forma di acqua pulita e utilizzabile.
Con circa 50000 chilometri cubi di acqua nell'atmosfera, questo nuovo sistema potrebbe attingere a quelle riserve e potenzialmente portare a sistemi di filtrazione piccoli, portatili ed economici.
Tuttavia, la nuova innovazione del team fa un ulteriore passo avanti in questo lavoro utilizzando l'acqua che già esiste nell'atmosfera. Per le due tecnologie basate sull'idrogel, Yu e il suo team di ricerca hanno sviluppato un modo per combinare materiali che possiedono qualità igroscopiche (assorbimento dell'acqua) e idrofilia termosensibile (la capacità di rilasciare acqua mediante semplice riscaldamento).
La tecnologia potrebbe sostituire i componenti di base nei sistemi di purificazione dell'acqua a energia solare esistenti o altre tecnologie di assorbimento dell'umidità.
I ricercatori stanno considerando diverse altre applicazioni di questa tecnologia. Potrebbe potenzialmente raffreddare pannelli solari e data center. Di conseguenza, potrebbe espandere l'accesso all'acqua potabile, sia attraverso sistemi individuali per le famiglie, sia attraverso sistemi più grandi per grandi gruppi come lavoratori o soldati.
