Un nuovo tipo di terreno creato dagli ingegneri dell'Università del Texas ad Austin può estrarre l'acqua dall'aria e distribuirla alle piante, potenzialmente espandere la mappa dei terreni coltivabili in tutto il mondo in luoghi precedentemente inospitali e ridurre l'uso di acqua in agricoltura in un momento di crescente siccità.

Come pubblicato in Lettere sui materiali ACS , il sistema di irrigazione dell'acqua atmosferica del team utilizza gel super assorbenti l'umidità per catturare l'acqua dall'aria. Quando il terreno viene riscaldato a una certa temperatura, i gel rilasciano l'acqua, mettendolo a disposizione delle piante. Quando il terreno distribuisce l'acqua, una parte torna nell'aria, aumentando l'umidità e facilitando il proseguimento del ciclo di raccolta.

"Consentire l'agricoltura autonoma in aree in cui è difficile costruire sistemi di irrigazione e di alimentazione è fondamentale per liberare l'agricoltura dalla complessa catena di approvvigionamento idrico poiché le risorse diventano sempre più scarse, " disse Guihua Yu, professore associato di scienza dei materiali presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Walker.

Ogni grammo di terreno può estrarre circa 3-4 grammi di acqua. A seconda delle colture, circa 0,1-1 chilogrammo di terreno può fornire acqua sufficiente per irrigare circa un metro quadrato di terreno agricolo.

I gel nel terreno estraggono l'acqua dall'aria durante i periodi più freddi, periodi più umidi di notte. Il calore solare durante il giorno attiva i gel contenenti acqua per rilasciare il loro contenuto nel terreno.

Il team ha eseguito esperimenti sul tetto dell'edificio dell'Engineering Teaching Center della Cockrell School a UT Austin per testare il terreno. Hanno scoperto che il terreno idrogel era in grado di trattenere l'acqua meglio dei terreni sabbiosi che si trovano nelle zone aride, e aveva bisogno di molta meno acqua per far crescere le piante.

Durante un esperimento di quattro settimane, il team ha scoperto che il suo terreno ha trattenuto circa il 40% della quantità di acqua con cui ha iniziato. In contrasto, il terreno sabbioso aveva solo il 20% della sua acqua dopo solo una settimana.

In un altro esperimento, il team ha piantato ravanelli in entrambi i tipi di terreno. I ravanelli nel terreno idrogel sono sopravvissuti tutti a un periodo di 14 giorni senza alcuna irrigazione oltre un ciclo iniziale per assicurarsi che le piante prendessero piede. I ravanelli nel terreno sabbioso sono stati irrigati più volte durante i primi quattro giorni dell'esperimento. Nessuno dei ravanelli nel terreno sabbioso è sopravvissuto più di due giorni dopo il periodo di irrigazione iniziale.

"La maggior parte del terreno è abbastanza buono da sostenere la crescita delle piante, " ha detto Fei Zhao, un ricercatore post-dottorato nel gruppo di ricerca di Yu che ha guidato lo studio con Xingyi Zhou e Panpan Zhang. "È l'acqua il limite principale, ecco perché abbiamo voluto sviluppare un terreno in grado di raccogliere l'acqua dall'aria ambiente".

Il terreno per la raccolta dell'acqua è la prima grande applicazione della tecnologia su cui il gruppo di Yu sta lavorando da più di due anni. L'anno scorso, il team ha sviluppato la capacità di utilizzare materiali ibridi gel-polimero che funzionano come "super spugne, " estrazione di grandi quantità di acqua dall'aria ambiente, pulirlo e rilasciarlo rapidamente utilizzando l'energia solare.

I ricercatori prevedono diverse altre applicazioni della tecnologia. Potrebbe essere potenzialmente utilizzato per il raffreddamento di pannelli solari e data center. Potrebbe ampliare l'accesso all'acqua potabile, sia attraverso sistemi individuali per famiglie o sistemi più grandi per grandi gruppi come operai o soldati.