Selvvandende jord kan ændre fødevareproduktionen

Det nye gennembrud, skabt af ingeniører ved University of Texas i Austin, kan trække vand fra luften og fordele det til planter.Med denne udvikling kan landbrugsarealet potentielt øges over store dele af jorden og omfatte steder, hvor det har været svært at dyrke afgrøder tidligere. Samtidig kan det være med til at reducere traditionel kunstvanding.

Vandingssystemet, som forskerne har opfundet, bruger en gelé, der er yderst fugtighedsabsorberende, der suger vand ud af luften. Når jorden er opvarmet til en bestemt temperatur, frigiver gelén vandet, og gør det tilgængeligt for planterne.

Binder og frigiver vand

Ifølge universitetet kan hvert gram jord frigøre tre-fire gram vand. Afhængigt af afgrøderne kan cirka 0,1 til et kg jord give nok vand til at overrisle en kvadratmeter landbrugsjord.Geléen i jorden trækker vand ud af luften i køligere, mere fugtige perioder om natten. Solvarme i løbet af dagen aktiverer den vandholdige gelé til at frigive deres indhold i jorden.

Under den indledende forskning havde holdet eksperimenter på taget af Cockrell Schools Engineering Teaching Center-bygning i UT Austin for at teste jorden. De fandt ud af, at hydrogeljorden var i stand til at tilbageholde vand bedre end sandjord, der findes i tørre områder, og det havde brug for langt mindre vand for at dyrke planter.

Under et fire-ugers eksperiment opdagede holdet, at dets jord bibeholdt cirka 40 procent af den vandmængde, det startede med. I modsætning havde den sandede jord kun 20 procent af sit vand tilbage efter kun en uge.

I et andet eksperiment plantede holdet radiser i begge jordtyper. Radiserne i hydrogeljorden overlevede alle en 14-dages periode uden vanding ud over en indledende runde for at sikre, at planterne tog fat. Radiser i den sandede jord blev overrislet flere gange i løbet af de første fire dage af eksperimentet. Ingen af ??radiserne i den sandede jord overlevede mere end to dage efter den første vandingsperiode.

Det er vandet, der er den største begrænsning, så det var derfor, vi ønskede at udvikle en jord, der kan trække vand ud af luften

Fei Zhao, post.doc.-forsker

Superabsorberende

Holdets atmosfæriske vandvandingssystem bruger superfugtighedsabsorberende geléer til at fange vand fra luften. Når jorden opvarmes til en bestemt temperatur, frigiver geléerne vandet, og gør det tilgængeligt for planter. Når jorden fordeler vand, går noget af det tilbage i luften, hvilket øger fugtigheden.

- At muliggøre selvstændige landbrugssystemer i områder, hvor det er svært at opbygge kunstvandingssystemer, er afgørende for at få afgrødedyrkning på steder, det ellers ikke var muligt, siger Guihua Yu, der er lektor i materialevidenskab ved Walker Department of Mechanical Engineering.

- Det meste af jorden er god nok til at understøtte væksten af ??planter, siger Fei Zhao, der er post.doc.-forsker i Guihua Yus forskningsgruppe, der ledede undersøgelsen med Xingyi Zhou og Panpan Zhang.

- Det er vandet, der er den største begrænsning, så det var derfor, vi ønskede at udvikle en jord, der kan trække vand ud af luften, siger Fei Zhao.

To års udvikling

Den vandabsorberende jord er den første storskala-anvendelse af teknologi, som Guihua Yus gruppe har arbejdet på i mere end to år.Sidste år udviklede holdet evnen til at bruge gel-polymer hybridmaterialer, der fungerer som super-svampe, der lagrer store mængder vand fra den omgivende luft, renser det og hurtigt frigiver det ved hjælp af solenergi.

Forskerne forestiller sig flere andre anvendelser af teknologien. Det kan potentielt bruges til afkøling af solpaneler og datacentre. Det kan lette adgangen til drikkevand, enten gennem individuelle systemer til husholdninger eller i større målestok som for eksempel inden for militæroperationer.