Suelo sintético recicla la humedad del aire y hace a la agricultura más sostenible
Fuente: Universidad de Texas en Austin
Con un nuevo tipo de suelo sintético se podrá expandir la superficie de tierras cultivables en todo el mundo. Lugares actualmente inhóspitos se transformarían en campos agrícolas altamente productivos. Se reduciría el uso de agua en la agricultura, para hacer frente a las crecientes sequías.
No se trata de ciencia ficción, sino de la creación de un grupo de ingenieros de la Universidad de Texas en Austin, en los Estados Unidos. El proyecto incluye un sistema de riego que utiliza geles súper absorbentes de humedad para capturar el agua del aire. Cuando el suelo se calienta a una cierta temperatura, los geles liberan el agua y la ponen a disposición de las plantas. Una vez que el suelo distribuye agua, parte de ella vuelve al aire, lo que aumenta la humedad y facilita la continuación del ciclo de recolección.
Crucial para cuidar el agua
«Permitir la agricultura autónoma en áreas donde es difícil construir sistemas de irrigación y energía es crucial para liberar la agricultura de la compleja cadena de suministro de agua a medida que los recursos se vuelven cada vez más escasos», dijo Guihua Yu, profesor asociado de ciencia de materiales en el Departamento de Ingeniería Mecánica «J. Mike Walker», de la Universidad de Texas en Austin.
El suelo sintético recolector de agua es la primera gran aplicación de tecnología en la que el grupo de Yu ha estado trabajando durante más de dos años. En 2019, el equipo desarrolló la capacidad de utilizar materiales híbridos gel-polímero que funcionan como «super esponjas», extrayendo grandes cantidades de agua del aire ambiental, limpiándolo y liberándolo rápidamente utilizando energía solar.
Alta eficiencia en el uso del agua
El suministro de agua es cada vez más escaso como resultado de sequías más severas sobrealimentadas por el cambio climático. El futuro de las comunidades, la agricultura y la vida silvestre está en juego.
Más del 90% del agua utilizada por los seres humanos es destinada a la agricultura y la industria. El 10% restante se divide entre municipios y el uso particular de las personas. Cualquier trabajo que se realice para reducir la cantidad de agua que se destina a la agricultura es crucial para proteger este recurso.
De allí la importancia de este proyecto. El diseño permite que por cada gramo de tierra se extraigan aproximadamente entre 3 y 4 gramos de agua. Dependiendo de los cultivos, de 0,1 a 1 kg de suelo puede proporcionar suficiente agua para regar alrededor de 1 metro cuadrado de tierra de cultivo.
Los geles del suelo sintético extraen el agua del aire durante los períodos más fríos y húmedos de la noche. El calor solar durante el día activa los geles que contienen agua para liberar su contenido en el suelo.
Una prueba exitosa
El equipo realizó experimentos en el techo del edificio del Centro de Enseñanza de Ingeniería de la Escuela Cockrell en la Universidad de Texas, en Austin, para probar el suelo. Descubrieron que el suelo de hidrogel era capaz de retener el agua mejor que los suelos arenosos que se encuentran en áreas secas, y necesitaba mucha menos agua para cultivar plantas.
Durante un experimento de cuatro semanas, el equipo descubrió que su suelo sintético retuvo aproximadamente el 40% de la cantidad de agua con la que comenzó. En contraste, al suelo arenoso solo le quedaba el 20% de su agua después de solo una semana.
En otro experimento, el equipo plantó rábanos en ambos tipos de suelo. Todos los rábanos en el suelo sintético de hidrogel sobrevivieron un período de 14 días sin ningún riego más allá de una ronda inicial para asegurarse de que las plantas se arraigaran a la superficie. Los rábanos del suelo arenoso se regaron varias veces durante los primeros cuatro días del experimento. Ninguno de los rábanos del suelo arenoso sobrevivió más de dos días después del período de riego inicial.
Un reto creciente
Una serie de estudios continúa indicando y explicando el impacto adverso del cambio climático en la agricultura. El mejoramiento de cultivos y la investigación para desarrollar variedades de semillas resistentes a la sequía y de alto rendimiento adquieren importancia con miras a combatir los efectos adversos de la falta de agua en la producción de alimentos y garantizar la seguridad alimentaria.
Es allí donde este trabajo de la Universidad de Texas adquiere mayor importancia. El sector de la agricultura hace contribuciones vitales a la economía y la sociedad. Pero debe implementar de manera proactiva acciones significativas para conservar el agua. Este objetivo es vital para garantizar su propia sostenibilidad a largo plazo y cubrir las necesidades del resto de la sociedad.
Además, los investigadores de la Universidad de Texas prevén varias otras aplicaciones de la tecnología. Potencialmente, podría usarse para enfriar paneles solares y centros de datos. También serviría para ampliar el acceso al agua potable. Puede ser a través de sistemas individuales para hogares o sistemas más grandes para grupos como trabajadores o soldados.
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Citations & References:
Super Moisture Absorbent Gels for Sustainable Agriculture via Atmospheric Water Irrigation - CS Materials Letters /
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