L'irrigazione è di fondamentale importanza per nutrire il mondo, ma non è molto efficiente. Circa il 70% dell'utilizzo globale di acqua dolce va all'irrigazione. Quella percentuale è ancora più alta negli Stati Uniti occidentali.

L'acqua irrigua è in gran parte convogliata ai campi da canali di terra, che sono intrinsecamente leaky. È difficile valutare quanta acqua di irrigazione penetra nel terreno, ma le stime da tutto il mondo vanno dal 15 al 70%.

In un recente studio, I ricercatori della Colorado State University hanno dimostrato che il polimero noto come LAPAM è efficace come agente temporaneo, sigillante economico per ridurre la perdita di acqua di irrigazione. Questa ricerca potrebbe non solo ridurre la perdita di acqua, potrebbe prevenire il degrado dell'acqua e del suolo.

Da più di 25 anni, Tim Gates, professore di ingegneria civile e ambientale, ha studiato la perdita di infiltrazioni dai canali di terra e cosa succede all'acqua che si perde. Il suo recente studio collaborativo rappresenta la prova più forte e più ampia fino ad oggi che l'applicazione di poliacrilammide anionica lineare, LAPAM in breve, come sigillante per canali in terra si traduce in una significativa riduzione delle infiltrazioni.

"La stragrande maggioranza dei sistemi di distribuzione dell'acqua per l'agricoltura irrigua è realizzata attraverso canali aperti di terra, probabilmente il 95%, quindi è un problema che abbraccia il globo, " ha detto Gates.

Gates e i suoi colleghi della CSU e in Pakistan hanno testato due canali in Colorado e uno in Pakistan, luoghi con condizioni e sfide diverse. I tassi di infiltrazione sono diminuiti dal 69 al 100% quando i canali sono stati sigillati con LAPAM.

A differenza di altri tipi di rivestimenti che sono costosi e permanenti, come il cemento, LAPAM è economico e dura solo per la stagione dell'acqua in cui viene applicato. Questo può essere strategicamente prezioso per i gestori dell'acqua, chi potrebbe voler immagazzinare acqua ricaricando i serbatoi sotterranei della natura durante gli anni più umidi. La maggior parte dei coltivatori non ha le risorse per fodere più costose, rendendo LAPAM una valida opzione.

LAPAM tappa le perdite nei canali di terra depositando le particelle di argilla nell'acqua e creando una sottile ma efficace barriera di argilla polimerica.

LAPAM è utilizzato in svariate applicazioni in tutto il mondo. Sebbene abbia un impatto ambientale inferiore rispetto ai rivestimenti in plastica o cemento, è sintetico e potrebbe avere potenziali effetti collaterali negativi sull'ambiente se usato in eccesso.

Ora che i ricercatori hanno dimostrato che LAPAM funziona, stanno rivolgendo la loro attenzione alla ricerca di un'alternativa ai biopolimeri che non sia derivata dal petrolio. Sono in corso i test nel laboratorio dell'assistente professore Joe Scalia, e i primi risultati sono promettenti.

"L'acqua è chiaramente molto importante, ma per quanto possibile, non vogliamo aggiungere altri prodotti chimici sintetici nell'ambiente solo per risolvere un problema, " disse Scalia.

Una volta Gates, Scalia e il loro team identificano un biopolimero efficace o una miscela di biopolimero-LAPAM, svilupperanno una guida per i gestori dell'acqua su come utilizzarla.

Il team comprende diversi studenti laureati e universitari della CSU; tra loro, dottorato di ricerca candidato Rehman Lund, che ha condotto gli studi sul campo LAPAM in Pakistan per il suo master di ricerca presso la Mehran University of Engineering and Technology, sotto la direzione del professor Munir Babar.

Il gruppo, guidato da Scalia, sta lavorando con la Larimer and Weld Irrigation Company per quantificare quanta acqua locale viene persa per infiltrazioni. Più tardi quest'estate e la prossima estate, applicheranno il loro biopolimero o la loro miscela di biopolimeri all'avanguardia ai canali dell'azienda per i test sul campo.

Gates ha sottolineato l'importanza delle partnership con le società di irrigazione nello studio dei metodi di riduzione delle infiltrazioni. I test di laboratorio sono utili ma non sufficienti per dimostrare che una soluzione è praticabile.

"Devi dimostrare che funziona nel campo in cui le cose sono notevolmente più complesse e le sfide sono maggiori, " Gates ha detto. "Il fatto che abbiamo aziende e dipartimenti di irrigazione che collaborano con noi per dimostrare la validità di questa metodologia è davvero una componente importante di questa ricerca".

Dove va l'acqua?

L'acqua sprecata e le rese agricole inferiori non sono le uniche ragioni per prevenire le infiltrazioni. Col tempo, l'acqua di irrigazione persa degrada l'acqua e la qualità del suolo.

Quando l'acqua di irrigazione penetra nel terreno, mobilita sali naturali e oligoelementi potenzialmente tossici che vengono poi trasportati a fiumi e torrenti, insieme a eventuali pesticidi e fertilizzanti l'acqua di irrigazione potrebbe aver raccolto. Quest'acqua alterata chimicamente riduce la qualità dell'acqua a valle.

L'infiltrazione nelle acque sotterranee solleva anche la falda freatica, rendendo le acque sotterranee accessibili per l'evaporazione e la traspirazione delle piante. Poiché questa acqua viene persa dal sistema, il sale che conteneva viene lasciato indietro, aumentando la salinità delle restanti acque sotterranee e del suolo.

Con la ripetizione annuale di questo processo, c'è meno acqua con cui lavorare e la sua qualità è inferiore. Poiché la domanda di acqua dolce aumenta con l'aumento della popolazione, non possiamo permetterci di esaurire l'acqua che abbiamo.

"Abbiamo questo enorme problema mondiale che crea problemi sia quantitativi che qualitativi nella gestione dell'acqua. È stato dimostrato statisticamente che questi sigillanti funzionano su numerosi canali, e sono economicamente a portata di mano, " Gates ha detto. "Ora dobbiamo affinare la nostra comprensione in modo da poter elaborare linee guida pratiche che saranno utili ai gestori dell'acqua e agli irrigatori di tutto il mondo".