A világ mezőgazdaságát ma egyszerre több tényező is fenyegeti: a klímaváltozás okozta hőhullámok, az egyre gyakoribb aszályok, a talajromlás, a környezetszennyezés és a biológiai sokféleség drámai csökkenése. Az ENSZ előrejelzései szerint 2050-re a globális népesség meghaladhatja a 9,7 milliárdot, ami óriási nyomást helyez az élelmiszer-termelésre. Eközben az édesvízkészletek mennyisége világszerte rohamosan fogy, és egyre nagyobb a verseny a rendelkezésre álló vízért.
Ebben a helyzetben felértékelődnek azok a technológiák, amelyek a termelést fenntarthatóbbá és ellenállóbbá teszik.
A talaj nélküli gazdálkodás – például a hidroponika – már bizonyította, hogy képes kevesebb erőforrással nagyobb terméshozamot elérni. Most egy új olasz fejlesztés hozhat valódi áttörést: a szupernedvszívó hidrogél, amely a növények számára még aszályos körülmények között is biztosíthatja a fejlődéshez szükséges nedvességet.
Mi is az a hidrogél?
A hidrogélek olyan anyagok, amelyek polimer hálózatból épülnek fel, és képesek a saját tömegük sokszorosát kitevő vizet megkötni. Belső szerkezetük porózus, ezért kiváló víztározók: magukba szívják a nedvességet, majd fokozatosan engedik vissza a környezetükbe. Ezt a tulajdonságukat már régóta használják az orvostudományban (pl. sebkötözőkben), a kertészetben pedig a talaj vízmegtartó képességének javítására.
Az új fejlesztés különlegessége, hogy a hidrogél biológiailag teljesen lebomló anyagból készült, így használata után nem hagy maga után mikroműanyag-szennyezést. A kutatók vörös algákból kivont karragént használtak alapként – ez a természetes poliszacharid már ma is ismert sűrítő és stabilizáló szer az élelmiszeriparban.
Biostimuláns algakivonatokkal dúsítva
A kutatók nem elégedtek meg pusztán a vízmegkötő képességgel. A hidrogélt teljes alga kivonatokkal dúsították, amelyek biostimulánsként működnek. Ez azt jelenti, hogy nem közvetlenül a tápanyagokat biztosítják, hanem serkentik a növények saját élettani folyamatait: javítják a tápanyag-hasznosítást, növelik a stressztűrő képességet, és kedvezően hatnak a termés minőségére.
Így a hidrogél nemcsak vízforrás, hanem aktív növekedéstámogató közeg is.
A hidrogélek kiváló víztározók: magukba szívják a nedvességet, majd fokozatosan engedik vissza a környezetükbe – fotó: Pixabay
Kísérletek a laborban: 7000%-os duzzadás
A Bozen-Bolzanói Szabadegyetem laboratóriumaiban végzett tesztek igazolták, hogy a hidrogél vízfelvevő képessége rendkívüli: akár 7000%-kal is megduzzadhat, vagyis eredeti tömegének 70-szeresét képes vízből tárolni.
A modellnövényként használt Arabidopsis thaliana esetében a hidrogél egyértelműen előnyösebbnek bizonyult a hagyományos hidroponikus szubsztrátoknál. A növények erőteljesebb gyökeret eresztettek, gyorsabban fejlődtek, és egészségesebbnek bizonyultak.
Precíziós gazdálkodás és intelligens anyagok
A kutatás következő lépése, hogy a hidrogélt rugalmas, biológiailag lebomló szenzorokkal lássák el. Ezek az érzékelők képesek lesznek folyamatosan mérni a növények állapotát – például a vízháztartást, a tápanyagfelvételt vagy a környezeti paramétereket.
Ezzel a hidrogél egyszerre lesz növényállvány, víztartály és intelligens mérőrendszer, amely valós időben segíti a gazdákat a termesztés optimalizálásában.
„A célunk az volt, hogy olyan anyagot hozzunk létre, amely egyszerre fenntartható és aktívan kölcsönhatásban áll a növényekkel” – mondta Athanassia Athanassiou, az IIT tudományos igazgatóhelyettese. – „Ez a hidrogél képes megtartani a nedvességet, majd fokozatosan felszabadítani, így jelentősen csökkenti a vízfelhasználást.”
Luisa Petti, a UniBz Sensing Technologies Lab vezetője hozzátette: „A technológiai innováció csak akkor lehet sikeres, ha kéz a kézben jár a környezeti fenntarthatósággal. Ez a projekt azt mutatja meg, hogy az élelmezésbiztonság és az éghajlatváltozás kihívásaira egyszerre adhatunk választ.”
Jövőbeli alkalmazások
Az új hidrogél számos területen alkalmazható lehet:
- Hidroponikus termesztésben – ahol nincs szükség termőtalajra.
- Aszályos régiók mezőgazdaságában – csökkenti a vízfogyasztást.
- Precíziós gazdálkodásban – ha beépített szenzorokkal mérhetővé válik a növények állapota.
- Környezetbarát kertészetben – mivel teljesen lebomlik, és nem hagy maga után mikroműanyagot.
Ezen túlmenően az IIT kutatócsoportja szerint az anyagtervezés módszere a víztisztítástól a biológiailag lebomló elektronikai eszközökig sok más iparágban is hasznos lehet.
Az algából készült szuperhidrogél igazi forradalmi áttörés lehet a mezőgazdaságban. Nemcsak víztakarékos és fenntartható, hanem képes aktívan támogatni a növények növekedését, sőt a jövőben érzékelőként is működhet. Ez a fejlesztés választ adhat a 21. század egyik legsúlyosabb problémájára: hogyan termeljünk elég élelmiszert egy olyan világban, ahol a víz egyre szűkösebb erőforrás.
Forrás: phys.org
Indexkép: pexels.com
