Extraer agua del aire y redistribuirla a las plantas.
Un nuevo tipo de suelo creado por ingenieros de la universidad de texas en Austin puede extraer agua del aire y distribuirla a las plantas, lo que podría expandir el mapa de la tierra cultivable del mundo a lugares previamente inhóspitos y reducir el uso de agua en la agricultura en una era de creciente sequía.
Habilitar la agricultura autónoma
Como se publicó en Cartas de materiales ACS, el sistema de riego atmosférico del equipo utiliza geles superabsorbentes para capturar el agua del aire. Cuando el suelo se calienta a una cierta temperatura, los geles liberan el agua y la ponen a disposición de las plantas. A medida que el suelo distribuye agua, parte de ella regresa al aire, lo que aumenta la humedad y facilita la continuación del ciclo de cosecha.
Permitir la agricultura autosostenible en áreas donde es difícil establecer sistemas de riego y energía es esencial para liberar a los cultivos de la compleja cadena de suministro de agua, ya que los recursos son cada vez más escasos. raro, dijo Guihua Yu, profesor asociado de ciencia de materiales en el departamento de ingeniería mecánica de Walker.
Cada gramo de tierra puede extraer de 3 a 4 gramos de agua. Dependiendo del cultivo, alrededor de 0,1 a 1 kilogramo de suelo puede proporcionar suficiente agua para regar alrededor de un metro cuadrado de tierra agrícola.
Los geles del suelo extraen agua del aire durante las horas más frías y húmedas de la noche. El calor solar durante el día activa geles que contienen agua para liberar su contenido en el suelo.
¿Por qué un suelo con riego automático?
El equipo realizó experimentos en el techo del edificio del Centro de Educación de Ingeniería de la Escuela Cockrell en UT Austin para probar el suelo. Descubrieron que el suelo de hidrogel era capaz de retener el agua mejor que suelos arenosos áreas secas y necesitaba mucha menos agua para cultivar plantas.
Durante un experimento de cuatro semanas, el equipo descubrió que su suelo retuvo aproximadamente el 40% de la cantidad de agua con la que comenzó. En contraste, al suelo arenoso solo le quedaba el 20% de su agua después de solo una semana.
En otro experimento, el equipo plantó rábanos en ambos tipos de suelo. Todos los rábanos en el suelo de hidrogel sobrevivieron un período de 14 días sin ningún riego más allá de un primer turno para asegurar que las plantas echaran raíces allí. Los rábanos del suelo arenoso se regaron varias veces durante los primeros cuatro días del experimento. Ninguno de los rábanos del suelo arenoso sobrevivió más de dos días después del período de riego inicial.
"La mayoría de los suelos son lo suficientemente buenos para soportar el crecimiento de las plantas", dijo Fei Zhao, becario postdoctoral en el Yu Research Group que dirigió el estudio con Xingyi Zhou y Panpan Zhang. "El agua es la principal limitación, por eso queríamos desarrollar un suelo que pudiera recoger agua del aire ambiente".
Un gel hidráulico capaz de recoger agua
El suelo que recoge agua es la primera aplicación importante de la tecnología en la que el grupo de Yu ha estado trabajando durante más de dos años. El año pasado, el equipo desarrolló la capacidad de utilizar materiales híbridos de gel y polímero que funcionan como 'superesponjas', extrayendo grandes cantidades de agua del aire circundante, limpiándolo y liberándolo rápidamente. gracias a la energía solar.
El equipo de investigación combinó hidrogeles que absorben fuertemente el agua y pueden liberar agua al calentarse. Se ha demostrado con éxito que esta combinación única funciona en condiciones climáticas húmedas y secas y es esencial para permitir la producción de agua potable limpia y segura del aire.
El recolector de humedad con energía solar recolecta y purifica el agua del aire
Este gran avance podría utilizarse en situaciones de desastre, para detener crisis de agua o en regiones y países en desarrollo asolados por la pobreza. El acceso al agua potable sigue siendo uno de los grandes desafíos a los que se enfrenta la humanidad. Este avance, realizado por ingenieros de la Universidad de Austin en Texas, podría ofrecer una nueva solución gracias a esta tecnología solar que absorbe la humedad del aire y la libera en forma de agua limpia y utilizable.
Con alrededor de 50000 kilómetros cúbicos de agua en la atmósfera, este nuevo sistema podría aprovechar esas reservas y potencialmente conducir a sistemas de filtración pequeños, portátiles y económicos.
Sin embargo, la nueva innovación del equipo va un paso más allá en este trabajo al utilizar agua que ya existe en la atmósfera. Para las dos tecnologías basadas en hidrogel, Yu y su equipo de investigación desarrollaron una forma de combinar materiales que tienen cualidades higroscópicas (que absorben agua) e hidrofilicidad termosensible (la capacidad de liberar agua por simple calentamiento).
La tecnología podría reemplazar los componentes básicos de los sistemas de purificación de agua que funcionan con energía solar u otras tecnologías de absorción de humedad.
Los investigadores están considerando varias otras aplicaciones de esta tecnología. Potencialmente, podría enfriar paneles solares y centros de datos. Como resultado, podría ampliar el acceso al agua potable, ya sea a través de sistemas individuales para los hogares o mediante sistemas más grandes para grupos grandes como trabajadores o soldados.
