研究者チームが、空気中から水を取り込める新しい種類の土を開発しました。
この土は、超吸湿性ゲルを使って空気中の水を取り込み、植物に届けます。
自動で水を与えるこの土は、世界の耕作可能な土地を広げ、食料不安の解消に役立つ可能性があります。
研究者らによると、新しい種類の土は空気中から水を取り込み、植物に届けることができます。
自動で水を与えるこの土は、これまで農業に適さなかった場所にも世界の耕作可能地を広げ、干ばつが深刻化するなかで、農業における水の使用量を減らす可能性があります。農業。
『ACS Materials Letters』で報告されたこのチームの大気中水分を利用する灌漑システムは、超吸湿性ゲルを使って空気中の水を取り込みます。土が一定の温度まで温まると、ゲルが水を放出し、植物が利用できるようにします。土が水を届ける際、その一部は再び空気中に戻り、湿度を高めて、水を集めるサイクルを続けやすくします。
「灌漑設備や電力システムの整備が難しい地域で、自立した農業を可能にすることは、資源がますます乏しくなるなか、複雑な水供給網から作物栽培を解放するうえで不可欠です」と、テキサス大学オースティン校機械工学科ウォーカー学科の材料科学准教授、Guihua Yu氏は述べています。
土1グラムは、およそ3～4グラムの水を取り込めます。作物の種類によりますが、この土を約0.1～1キログラム（0.22～2.2ポンド）使えば、約1平方メートル（10.76平方フィート）の農地を灌漑するのに十分な水を供給できます。
土に含まれるゲルは、夜間の涼しく湿度の高い時間帯に空気中から水を取り込みます。日中は太陽熱によって含水ゲルが活性化し、土の中に水を放出します。
チームは、自動で水を与える土を検証するため、テキサス大学オースティン校のコックレル工学部にある工学教育センターの屋上で実験を行いました。その結果、ハイドロゲルを含む土は、乾燥地帯に見られる砂質土よりも水を保持でき、植物の生育に必要な水もはるかに少なくて済むことが分かりました。
4週間の実験で、チームの土は当初の水量のおよそ40％を保持しました。一方、砂質土に残った水は、わずか1週間で当初の20％にとどまりました。
別の実験では、チームは2種類の土にラディッシュを植えました。ハイドロゲル土のラディッシュは、根付かせるための最初の水やり以降、灌漑を一切しない14日間をすべて生き延びました。砂質土のラディッシュには、実験開始から最初の4日間に数回水を与えましたが、最初の灌漑期間の後、2日を超えて生き延びたものはありませんでした。
「ほとんどの土は植物の生育を支えるのに十分です」と、Yu氏の研究グループの博士研究員で、Xingyi Zhou氏、Panpan Zhang氏とともにこの研究を主導したFei Zhao氏は述べています。「主な制約となるのは水です。だからこそ、周囲の空気から水を集められる土を開発したいと考えました」
水を集めるこの土は、Yu氏のグループが2年以上にわたって取り組んできた技術の、初の大規模な応用例です。昨年、チームは「超スポンジ」のように機能するゲル・ポリマー複合材料を使い、周囲の空気から大量の水を取り込み、浄化し、太陽エネルギーで素早く放出する技術を開発しました。
研究者らは、この技術にほかにも複数の用途があると考えています。太陽光パネルやデータセンターの冷却に利用できる可能性があります。また、家庭向けの個別システムや、労働者や兵士など大人数を対象とする大規模システムを通じて、飲料水へのアクセスを広げることも考えられます。
