ดึงน้ำออกจากอากาศและแจกจ่ายให้กับพืช
ดินชนิดใหม่ที่สร้างโดยวิศวกรจาก มหาวิทยาลัยเท็กซัส ในออสตินสามารถดึงน้ำจากอากาศและแจกจ่ายให้กับพืชซึ่งสามารถขยายแผนที่ของพื้นที่เพาะปลูกของโลกไปยังสถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวยก่อนหน้านี้และลดการใช้น้ำในการเกษตรในยุคของ เพิ่มความแห้งแล้ง
เปิดใช้งานเกษตรกรรมแบบอิสระ
ตามที่เผยแพร่ใน จดหมายวัสดุ ACSระบบชลประทานในชั้นบรรยากาศของทีมใช้เจลดูดซับสูงเพื่อจับน้ำจากอากาศ เมื่อดินได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิหนึ่งเจลจะปล่อยน้ำออกมาทำให้พืชสามารถใช้ได้ ในขณะที่ดินกระจายน้ำบางส่วนก็กลับสู่อากาศซึ่งจะเพิ่มความชื้นและทำให้ง่ายต่อการเก็บเกี่ยวต่อไป
การทำการเกษตรแบบยั่งยืนในพื้นที่ที่ยากต่อการสร้างระบบชลประทานและพลังงานเป็นสิ่งสำคัญในการปลดปล่อยพืชผลจากห่วงโซ่อุปทานน้ำที่ซับซ้อนเนื่องจากทรัพยากรหายากมากขึ้น Guihua Yu รองศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์ในแผนกวิศวกรรมเครื่องกลของ Walker กล่าวว่าหายาก
ดินแต่ละกรัมสามารถสกัดน้ำได้ประมาณ 3 ถึง 4 กรัม ขึ้นอยู่กับพืชผลดินประมาณ 0,1 ถึง 1 กิโลกรัมสามารถให้น้ำเพียงพอสำหรับการทดน้ำพื้นที่เกษตรกรรมประมาณหนึ่งตารางเมตร
ความเย็นในดินจะดึงน้ำออกจากอากาศในช่วงที่อากาศเย็นและเปียกกว่าในตอนกลางคืน ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในระหว่างวันจะเปิดใช้งานเจลที่มีน้ำเพื่อปลดปล่อยเนื้อหาลงในดิน
ทำไมต้องรดน้ำด้วยตัวเอง?
ทีมงานได้ทำการทดลองบนหลังคาของอาคารศูนย์การศึกษาด้านวิศวกรรมของ Cockrell School ที่ UT Austin เพื่อทดสอบดิน พวกเขาพบว่าดินไฮโดรเจลสามารถอุ้มน้ำได้ดีกว่า ดินทราย พื้นที่แห้งและต้องการน้ำน้อยกว่ามากในการปลูกพืช
ในระหว่างการทดลองสี่สัปดาห์ทีมงานพบว่าดินของพวกเขากักเก็บน้ำไว้ประมาณ 40% ของปริมาณน้ำที่เริ่มต้น ในทางตรงกันข้ามดินทรายมีน้ำเหลือเพียง 20% หลังจากนั้นเพียงหนึ่งสัปดาห์
ในการทดลองอื่นทีมงานปลูกหัวไชเท้าในดินทั้งสองประเภท หัวไชเท้าในดินไฮโดรเจลทั้งหมดรอดชีวิตมาได้ 14 วันโดยไม่มีการชลประทานใด ๆ นอกเหนือจากการเปิดครั้งแรกเพื่อให้แน่ใจว่าพืชหยั่งรากที่นั่น หัวไชเท้าในดินทรายได้รับการชลประทานหลายครั้งในช่วงสี่วันแรกของการทดลอง ไม่มีหัวไชเท้าในดินทรายรอดชีวิตเกินสองวันหลังจากระยะเวลาการให้น้ำครั้งแรก
"ดินส่วนใหญ่ดีพอที่จะรองรับการเจริญเติบโตของพืช" Fei Zhao กล่าวเพื่อนดุษฎีบัณฑิตในกลุ่มวิจัย Yu ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาร่วมกับ Xingyi Zhou และ Panpan Zhang "น้ำเป็นข้อ จำกัด หลักซึ่งเป็นสาเหตุที่เราต้องการพัฒนาดินที่สามารถกักเก็บน้ำจากอากาศโดยรอบ"
เจลไฮดรอลิกที่สามารถเก็บน้ำได้
ดินที่เก็บน้ำเป็นแอปพลิเคชั่นหลักครั้งแรกของเทคโนโลยีที่กลุ่มของ Yu ได้ดำเนินการมากว่าสองปี เมื่อปีที่แล้วทีมงานได้พัฒนาความสามารถในการใช้วัสดุเจล - โพลีเมอร์ไฮบริดซึ่งทำหน้าที่เป็น 'ฟองน้ำพิเศษ' สกัดน้ำจำนวนมากจากอากาศโดยรอบทำความสะอาดและปล่อยออกอย่างรวดเร็ว ขอบคุณพลังงานแสงอาทิตย์
ทีมวิจัยได้รวมไฮโดรเจลที่ดูดซับน้ำได้ดีและสามารถปล่อยน้ำได้เมื่อได้รับความร้อน การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์นี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถทำงานได้ในสภาพอากาศที่เปียกและแห้งและจำเป็นต่อการผลิตน้ำดื่มที่สะอาดและปลอดภัยจากอากาศ
เครื่องเก็บเกี่ยวความชื้นพลังงานแสงอาทิตย์จะรวบรวมและกรองน้ำจากอากาศให้บริสุทธิ์
ความก้าวหน้านี้สามารถใช้ในสถานการณ์ภัยพิบัติเพื่อยับยั้งวิกฤตน้ำหรือในภูมิภาคที่ยากจนและประเทศกำลังพัฒนา การเข้าถึงน้ำดื่มยังคงเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่มนุษยชาติต้องเผชิญ ความก้าวหน้านี้สร้างขึ้นโดยวิศวกรที่มหาวิทยาลัยออสตินในเท็กซัสสามารถนำเสนอโซลูชันใหม่ด้วยเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดูดซับความชื้นจากอากาศและปล่อยออกมาในรูปของน้ำที่สะอาดและใช้งานได้
ด้วยน้ำประมาณ 50000 ลูกบาศก์กิโลเมตรในชั้นบรรยากาศระบบใหม่นี้สามารถเจาะเข้าไปในแหล่งสำรองเหล่านั้นและอาจนำไปสู่ระบบกรองขนาดเล็กพกพาได้และราคาไม่แพง
อย่างไรก็ตามนวัตกรรมใหม่ของทีมได้ก้าวไปอีกขั้นในงานนี้โดยใช้น้ำที่มีอยู่แล้วในชั้นบรรยากาศ สำหรับเทคโนโลยีที่ใช้ไฮโดรเจลทั้งสองตัว Yu และทีมวิจัยของเขาได้พัฒนาวิธีการรวมวัสดุที่มีคุณสมบัติในการดูดความชื้น (ดูดซับน้ำ) และความสามารถในการดูดซับความร้อน น้ำโดยการให้ความร้อนอย่างง่าย)
เทคโนโลยีนี้สามารถแทนที่ส่วนประกอบพื้นฐานในระบบกรองน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่หรือเทคโนโลยีดูดซับความชื้นอื่น ๆ
นักวิจัยกำลังพิจารณาการใช้งานอื่น ๆ ของเทคโนโลยีนี้ มันอาจทำให้แผงโซลาร์เซลล์และศูนย์ข้อมูลเย็นลง ด้วยเหตุนี้จึงสามารถขยายการเข้าถึงน้ำดื่มผ่านระบบส่วนบุคคลสำหรับครัวเรือนหรือผ่านระบบขนาดใหญ่สำหรับคนกลุ่มใหญ่เช่นคนงานหรือทหาร
