University of Texas ingenjörer har skapat en ny typ av jord som kan absorbera vatten från luften och distribuera det till växter. Denna nya jordtyp skulle kunna utöka kartan över jordbruksmark runt om i världen. Enligt University of Texas kan det också minska jordbrukets vattenanvändning under förvärrade torka.
Det "atmosfäriska bevattningssystemet" som utvecklats av ingenjörerna använder superfuktabsorberande geler för att fånga upp vatten från luften. När jorden värms upp till en viss temperatur frigör gelerna vatten, vilket gör det tillgängligt för växter. När jorden fördelar vatten släpps en del av det tillbaka till luften, vilket ökar fukten och gör det lättare att fortsätta skördecykeln.
"Förmågan att odla självständigt i områden där det är svårt att bygga bevattnings- och kraftsystem är avgörande för att befria växtodlingen från den komplexa vattenförsörjningskedjan eftersom resurserna blir alltmer knappa", säger Guihua Yu, biträdande professor i materialvetenskap vid Walker University. Institutionen för maskinteknik.
Varje gram jord kan extrahera cirka 3-4 gram vatten. Beroende på grödorna kan cirka 0,1 till 1 kg jord ge tillräckligt med vatten för att bevattna cirka en kvadratmeter jordbruksmark, säger ingenjörerna.
Geler i jorden drar vatten ur luften under kallare, blötare nattperioder. Solens hetta under dagen aktiverar de vattenhaltiga gelerna för att släppa ut deras innehåll i jorden.
Ett team av forskare genomförde experiment på taket av Cockrell Engineering Training Center-byggnaden vid UT Austin för att testa jorden. De fann att hydrogeljord kunde hålla vatten bättre än sandjordar i torra områden och behövde mycket mindre vatten för att odla växter.
Under det fyra veckor långa experimentet fann teamet att jorden behöll ungefär 40 % av sitt vatteninnehåll. Tvärtom finns bara 20 % av vattnet kvar i sandjord efter en vecka.
I ett annat experiment planterade ett team av forskare rädisor i båda typerna av jord. Alla plantor i hydrogeljorden överlevde 14-dagarsperioden utan någon bevattning. Rädisor i sandjord vattnades flera gånger under försökets fyra första dagar. Ingen av rädisorna i sandjorden överlevde mer än två dagar efter den inledande vattningsperioden.
"Det mesta av jorden är tillräckligt bra för växttillväxt", säger Fei Zhao, doktorand i Yus forskargrupp, som ledde forskningen tillsammans med Xinyi Zhou och Panpan Zhang. "Den huvudsakliga begränsningen är vatten, så vi ville utveckla jord som kan samla vatten från den omgivande luften."
Att skörda vatten från jord är den första stora tillämpningen av tekniken, och ett team av forskare har arbetat med det i mer än två år.