空気から水を抽出し、植物に再分配します
からのエンジニアによって作成された新しいタイプの土壌 テキサス大学 オースティンでは、空気から水を抽出して植物に分配することができます。これにより、世界の耕作可能な土地の地図が以前は住みにくい場所に拡大され、農業での水の使用量が削減される可能性があります。干ばつの増加。
自律農業を可能にする
で公開されているように ACSマテリアルレター、チームの大気灌漑システムは、超吸収性ゲルを使用して空気から水を捕捉します。 土壌が特定の温度に加熱されると、ゲルが水を放出し、植物が利用できるようにします。 土壌が水を分配すると、その一部は空気に戻り、湿度が上昇し、収穫サイクルを継続しやすくなります。
資源がますます不足しているため、灌漑やエネルギーシステムを確立することが困難な地域で自立した農業を可能にすることは、複雑な水供給チェーンから作物を解放するために不可欠です。ウォーカーの機械工学部門の材料科学の准教授であるGuihuaYuは、まれだと述べた。
土壌3グラムあたり約4〜0,1グラムの水を抽出できます。 作物にもよりますが、約1からXNUMXキログラムの土壌は、約XNUMX平方メートルの農地を灌漑するのに十分な水を供給することができます。
土の中の霜は、夜の涼しくて湿った部分の間に空気から水を抽出します。 日中の太陽熱は、水を含むゲルを活性化して、その内容物を土壌に放出します。
なぜ自給自足の土壌？
チームは、UTオースティンにあるコックレルスクールのエンジニアリング教育センターの建物の屋上で実験を行い、土壌をテストしました。 彼らは、ハイドロゲル土壌が水をよりよく保持できることを発見しました 砂質土壌 乾燥した地域であり、植物を育てるのに必要な水ははるかに少ない。
40週間の実験中に、チームは自分たちの土壌が最初の水の量の約20％を抑制していることを発見しました。 対照的に、砂質土壌では、わずかXNUMX週間で水のXNUMX％しか残っていませんでした。
別の実験では、チームは両方のタイプの土壌に大根を植えました。 ハイドロゲル土壌の大根はすべて、植物がそこに根付くようにするために、最初のターンを超えて灌漑なしで14日間生き残った。 砂質土壌の大根は、実験の最初のXNUMX日間に数回灌漑されました。 砂質土壌の大根は、最初の灌漑期間からXNUMX日以上生き残ったものはありませんでした。
「ほとんどの土壌は植物の成長をサポートするのに十分です」、 フェイ・ジャオは言った、XingyiZhouとPanpanZhangとの研究を主導したYuResearchGroupのポストドクターフェロー。 「水が主な制限であるため、周囲の空気から水を集めることができる土壌を開発したかったのです」。
水を集めることができる油圧ゲル
水を集める土壌は、YuのグループがXNUMX年以上取り組んできた技術の最初の主要なアプリケーションです。 昨年、チームは「スーパースポンジ」として機能するハイブリッドゲルポリマー材料を使用して、周囲の空気から大量の水を抽出し、洗浄してすばやく放出する機能を開発しました。太陽エネルギーのおかげで。
研究チームは、水を強く吸収し、加熱すると水を放出できるハイドロゲルを組み合わせました。 このユニークな組み合わせは、ウェットとドライの気象条件で機能することが証明されており、空気から清潔で安全な飲料水を生産できるようにするために不可欠です。
ソーラーパワーのモイスチャーハーベスターは、空気から水を集めて浄化します
この突破口は、災害状況、水危機を食い止めるため、または貧困に苦しむ地域や発展途上国で使用される可能性があります。 飲料水へのアクセスは、人類が直面している大きな課題のXNUMXつです。 テキサスのオースティン大学のエンジニアによって作られたこの画期的な技術は、空気から水分を吸収し、きれいで使用可能な水の形で放出するこのソーラー技術のおかげで、新しいソリューションを提供する可能性があります。
大気中に約50000立方キロメートルの水があるこの新しいシステムは、これらの埋蔵量を利用して、小型で持ち運び可能で安価なろ過システムにつながる可能性があります。
しかし、チームの新しいイノベーションは、大気中にすでに存在する水を使用することにより、この作業をさらに一歩進めています。 XNUMXつのハイドロゲルベースの技術について、Yuと彼の研究チームは、吸湿性（吸水性）と感熱性親水性（放出能力）の両方を備えた材料を組み合わせる方法を開発しました。単純な加熱による水）。
この技術は、既存の太陽光発電による水浄化システムやその他の水分吸収技術の基本的なコンポーネントに取って代わる可能性があります。
研究者は、この技術の他のいくつかのアプリケーションを検討しています。 ソーラーパネルやデータセンターを冷却する可能性があります。 その結果、家庭用の個別のシステムを通じて、または労働者や兵士などの大規模なグループ向けのより大きなシステムを通じて、飲用水へのアクセスを拡大することができます。
