Όπως δημοσιεύθηκε στο ACS Materials Letters, το σύστημα άρδευσης του ατμοσφαιρικού νερού της ομάδας χρησιμοποιεί εξαιρετικά απορροφητικά τζελ για να συλλέξει νερό από τον αέρα. Όταν το έδαφος θερμαίνεται σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, τα τζελ απελευθερώνουν το νερό, καθιστώντας το διαθέσιμο στα φυτά. Όταν το έδαφος διανέμει νερό, μέρος του επιστρέφει στον αέρα, αυξάνοντας την υγρασία και διευκολύνοντας τη συνέχιση του κύκλου συγκομιδής.
«Η ενεργοποίηση της ανεξάρτητης γεωργίας σε περιοχές όπου είναι δύσκολο να αναπτυχθούν συστήματα άρδευσης και ηλεκτρικής ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την απελευθέρωση καλλιεργειών από την περίπλοκη αλυσίδα παροχής νερού καθώς οι πόροι γίνονται όλο και πιο σπάνιοι», δήλωσε ο Guihua Yu, αναπληρωτής καθηγητής επιστήμης υλικών στο Τμήμα Walker Μηχανολόγων Μηχανικών.
Κάθε γραμμάριο εδάφους μπορεί να τραβήξει περίπου 3-4 γραμμάρια νερού. Ανάλογα με τις καλλιέργειες, περίπου 0,1 έως 1 κιλό εδάφους μπορεί να παρέχει αρκετό νερό για την άρδευση περίπου ενός τετραγωνικού μέτρου γεωργικής γης.
Τα τζελ στο έδαφος τραβούν νερό από τον αέρα κατά τη διάρκεια ψυχρότερων, πιο υγρών περιόδων τη νύχτα. Η ηλιακή θερμότητα την ημέρα ενεργοποιεί τα τζελ που περιέχουν το νερό, έτσι ώστε τα περιεχόμενά τους να απελευθερώνονται.
Η ομάδα πραγματοποίησε πειράματα στη σκεπή του κτηρίου Μηχανικού Κέντρου Διδασκαλίας (Engineering Teaching Center) του Cockrell School στο UT Austin για να δοκιμάσουν το έδαφος. Διαπίστωσαν ότι το έδαφος με το υδροτζέλ ήταν σε θέση να συγκρατήσει το νερό καλύτερα από τα αμμώδη εδάφη που βρέθηκαν σε ξηρές περιοχές, και χρειαζόταν πολύ λιγότερο νερό για την καλλιέργεια φυτών.
Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος τεσσάρων εβδομάδων, η ομάδα διαπίστωσε ότι το χώμα διατήρησε περίπου το 40% της ποσότητας νερού με το οποίο ξεκίνησε. Αντίθετα, το αμμώδες έδαφος είχε μόνο 20% του νερού που είχε απομείνει μετά από μία μόνο εβδομάδα.
Σε ένα άλλο πείραμα, η ομάδα φύτεψε ραπανάκια και στους δύο τύπους εδάφους. Τα ραπανάκια στο έδαφος με υδροτζέλ επέζησαν σε μια περίοδο 14 ημερών χωρίς άρδευση, πέρα από έναν αρχικό γύρο για να διασφαλιστεί πως τα φυτά θα άντεχαν. Τα ραπανάκια στο αμμώδες έδαφος ποτίζονταν αρκετές φορές τις πρώτες τέσσερις ημέρες του πειράματος. Κανένα από αυτά που ήταν εκεί δεν επέζησε πάνω από δύο ημέρες μετά την αρχική περίοδο άρδευσης.
«Το μεγαλύτερο μέρος του εδάφους είναι αρκετά καλό για να υποστηρίξει την ανάπτυξη των φυτών», δήλωσε ο Fei Zhao, μεταδιδακτορικός ερευνητής στην ερευνητική ομάδα του Yu, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης με τους Xingyi Zhou και Panpan Zhang. «Είναι το νερό που είναι ο κύριος περιορισμός, γι 'αυτό θέλαμε να αναπτύξουμε ένα έδαφος που μπορεί να συλλέξει νερό από τον αέρα του περιβάλλοντος.».
Το έδαφος που συλλέγει νερό είναι η πρώτη μεγάλη εφαρμογή τεχνολογίας στην οποία εργάζεται ο όμιλος Yu για περισσότερα από δύο χρόνια. Πέρυσι, η ομάδα ανέπτυξε τη δυνατότητα χρήσης υβριδικών υλικών πολυμερούς τζέλ που λειτουργούν όπως «σπόγγοι», εξάγοντας μεγάλες ποσότητες νερού από τον αέρα του περιβάλλοντος, καθαρίζοντάς το και απελευθερώνοντάς το γρήγορα χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια.
Οι ερευνητές οραματίζονται πολλές άλλες εφαρμογές της τεχνολογίας. Θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για ψύξη ηλιακών συλλεκτών και κέντρων δεδομένων. Θα μπορούσε να επεκτείνει την πρόσβαση στο πόσιμο νερό, είτε μέσω μεμονωμένων συστημάτων για νοικοκυριά είτε μεγαλύτερων συστημάτων για μεγάλες ομάδες, όπως εργαζόμενοι ή στρατιώτες.
Πηγή: UT News
