Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Чехии разработали новый гидрогель для сельского хозяйства. Его задача — удерживать влагу и удобрения в почве. Отличие нового гидрогеля от других разработок — он сделан полностью из природных компонентов и разлагается в почве на нетоксичные для человека, животных и растений составляющие. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Cleaner Production (IF: 7,246; Q1).
Гидрогели используют в сельском и лесном хозяйстве для удержания влаги в почве, а ее содержание напрямую влияет на всхожесть семян. Также в них вводят удобрения, а за счет того, что гель не дает удобрениям быстро испаряться, их можно вносить в меньшем объеме.
«Благодаря гидрогелям растения нужно реже поливать и можно использовать меньше удобрений. Это важно для рационального использования пресной воды на планете и снижает вредное воздействие удобрений на почву. Большинство доступных на рынке гидрогелей производят из полиакриламида и полиакрилонитрила. Они не являются полностью биоразлагаемыми, поэтому сами по себе считаются потенциальными загрязнителями почвы. Сами компоненты нетоксичные, но коммерческие разработки содержат остаточные количества акриламида, а это нейротоксичное и канцерогенное вещество. Мы в качестве исходных компонентов использовали белок молочной сыворотки и альгиновую кислоту. Это доступные и натуральные компоненты, они абсолютно нетоксичные. В этом главное преимущество нашего гидрогеля», — говорит один из авторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Антонио Ди Мартино.
Антонио Ди Мартино
Процесс получения гидрогеля, предложенного авторами исследования, прост: исходные компоненты необходимо смешать в растворе, высушить и спрессовать в виде таблетки. При контакте с жидкостью вещество становится гелеобразным и увеличивается в объеме.
«При получении смеси мы также добавляли в нее мочевину — это известное удобрение. С течением времени гидрогель разлагается в почве, за счет чего он постепенно и равномерно высвобождает удобрение. Кроме того, сам по себе гидрогель со временем разлагается до углерода и азота, а ведь азот — это наиболее широко используемый в сельском хозяйстве макроэлемент, важнейший строительный материал для растений. При этом эксперименты в лаборатории показали, что гидрогель после полной отдачи влаги можно использовать еще несколько раз», — отмечает Антонио Ди Мартино.
В дальнейшем ученые продолжат эксперименты и поиск новых материалов для контролируемого ввода удобрений в почву.
В исследовании принимали участие ученые из Университета Томаша Бати в Злине (Чехия), Исследовательского института молочной промышленности (Чехия) и Научно-исследовательского института почв и водосбережения (Чехия).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета
