Твёрдая вода бросает вызов засухе

Дефицит водных ресурсов, провоцирующий засухи – проблема многих стран и регионов планеты. В свою очередь, недостаточная орошаемость почвы – один из ключевых факторов, самым непосредственным образом отражающихся на ее плодородии, качестве и объеме собираемых урожаев. А при полном отсутствии возможностей полноценного и регулярного водоснабжения и полива многие территории с потенциально плодоносными почвами становятся нежизнеспособными.

Кардинально изменить ситуацию предложили ученые факультета химии Воронежского государственного университета. Вместо жидкой воды они предложили использовать специальный водоемкий гранулированный сорбент, который можно вносить в почву вместе с удобрениями. По мере высыхания почвы гранулы начинают отдавать воду в почву до нужного уровня насыщения. Внедрение технологии ”Твердая вода”, по убеждению авторов разработки, позволит вдвое сократить затраты на орошение и объем воды, достаточный для выращивания сельскохозяйственных культур.
Исследования проводятся под руководством ученых Воронежского государственного университета кафедры аналитической химии (под руководством профессора В. Селеменева) и кафедры общей и неорганической химии (под руководством профессора В. Семенова). Инициатор и руководитель проекта – ректор ВУЗа –Д. Ендовицкий.
Идея, предложенная воронежскими специалистами, имеет свою историю. Первым предложил подобную технологию, названную тогда “Solid Rain” был мексиканский ученый Серхио Веласко. При всей своей эффективности стоимость такого решения оказывалась очень высока, что определило нецелесообразность ее практического применения. Проанализировав ограничения этой и других существующих технологий ученые предложили использовать собственные методики, которые позволили получить недорогой продукт, способный решить проблему эффективного орошения на качественно новом уровне.
Как это работает
Препарат представляет собой компактные, небольшие по размеру гранулы, килограмм которых способен аккумулировать до 500 литров воды. При этом объем самих гранул увеличивается в 100 раз. Действие сорбента основано на свойствах воды. Попадая в матрицу полимера, вода образует связи с ее стенками, приобретая структур льда и закрепляясь в сорбенте. Именно это качество легло в основу названия продукта ”Твердая вода”. При понижении уровня влажности почвы вокруг гранул ниже определенного уровня связи с матрицей рвутся и структура жидкости меняется, что позволяет ей высвобождаться в почву.
Для начала орошения поле ”засевается” сорбентом и обильно поливается водой. После этого сорбент начинает работать в автоматическом режиме, обеспечивая требуемый для растений уровень влажности. При опускании уровня ниже порогового значения гранулы отдают в почву недостающее количество воды. При дожде они, напротив, добирают воду до максимума своих возможностей. По свидетельству ученых однократного заполнения полимера водой может быть вполне достаточно для обеспечения почвы достаточным количеством влаги в течение всего вегетационного периода. Колоссальный плюс в том, что гранулы, предложенные учеными не вымываются из почвы, что позволяет эффективно использовать их в нужном режиме от 5 до 10 лет подряд.
“Количество сорбента, вносимого в почву определяется типом выращиваемых на ней растений и их потребностями в воде” – объяснил профессор Владимир Селеменев.
Преимущество отечественной разработки
Разработка ученых Воронежского университета, по их убеждению, превосходит существующие зарубежные аналоги. Первое существенное преимущество – почти вдвое меньшая стоимость продукта. Если конкретнее, себестоимость 1кг ”воронежской” твердой воды обойдется в $10-12, в то время как цена лучших зарубежных образцов стартует от $20 и выше.
Не менее существенное преимущество – способность сорбента накапливать из почвы не только воду, но и водорастворимые удобрения и микроэлементы, что позволяет эффективно насыщать корневую систему растений питательными веществами. При этом заболачиваемость и засаливание почвы – частые спутники традиционного полива, при внесении гранул сводятся к минимуму.
Одна из инноваций, привнесенная учеными Воронежского университета – способность их сорбента не распадаться зимой. Это позволяет исключить сезонное удаление “твердой воды” из почвы, что для многих российских регионов с суровым климатом приобретает особое значение.
Ключевое преимущество технологии ”твердая вода” – ее экономическая эффективность, значительно превышающая эффективность капельного полива. Ученые подсчитали, что применение сорбента позволяет снизить объем потребляемой влаги, достаточной для оптимального увлажнения почвы, в сравнении с объемом, расходуемым при традиционным поливом на 50%. Способствует снижению экономических затрат и тот факт, что средства защиты растений и водорастворимые удобрения не вымываются из почвы.
Полевые испытания прототипа были проведены на опытных участках ВГАУ им. императора Петра I под руководством профессора Алексея Лукина.
“Твердая вода”, по мнению ученых, — незаменимое средство при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых регионах. Такими регионами, к примеру, могут стать юг Воронежской области, Волгоградская и Астраханская области и др. Хотя потенциально, ценность разработки выходит далеко за рамки как перечисленных регионов, так и страны в целом.