Tanah Hidrogel, Tanah yang Bisa Menyirami diri Sendiri: Pertanian Masa Depan

Sebuah penelitian oleh ilmuan dari University of Texas di Austin, memodifikasi Jenis tanah baru yang dapat menarik air dari udara dan mendistribusikannya ke tanaman, berpotensi memperluas peta lahan pertanian di seluruh dunia ke tempat-tempat yang sebelumnya tidak ramah irigasi air dan dapat digunakan di bidang pertanian pada saat kemarau panjang.

Seperti yang dipublikasikan di ACS Materials Letters, sistem irigasi air atmosfer tim menggunakan gel penyerap kelembapan super untuk menangkap air dari udara. Saat tanah hangat-panas oleh sinar marahari pada suhu tertentu, gel melepaskan air, dan didistribusikan untuk tanaman. Saat tanah mendistribusikan air, sebagian akan kembali ke udara, meningkatkan kelembapan dan kembali ke siklus.

“Mengaktifkan pertanian mandiri di daerah di mana sulit membangun irigasi sangat penting untuk membebaskan pertanian dari rantai pasokan air yang langka,” kata Guihua Yu, profesor ilmu material di Departemen Walker Teknik Mesin.

Setiap gram tanah dapat mengekstraksi sekitar 3-4 gram air. Bergantung pada tanamannya, sekitar 0,1 hingga 1 kilogram tanah dapat menyediakan cukup air untuk mengairi sekitar satu meter persegi lahan pertanian.

Gel di dalam tanah menarik air keluar dari udara selama periode yang lebih dingin dan lembab di malam hari. Panas matahari di siang hari mengaktifkan gel yang mengandung air untuk melepaskan isinya ke dalam tanah.

Tim menjalankan eksperimen di atap gedung Pusat fakultas Teknik Sekolah Cockrell di UT Austin untuk menguji tanah. Mereka menemukan bahwa tanah hidrogel mampu menahan air lebih baik daripada tanah berpasir yang ditemukan di daerah kering, dan membutuhkan lebih sedikit air untuk menanam tanaman.

Selama percobaan empat minggu, tim menemukan bahwa tanahnya menahan kira-kira 40% dari jumlah air yang dimulainya. Sebaliknya, tanah berpasir hanya memiliki 20% air yang tersisa hanya dalam waktu satu minggu.

Dalam percobaan lain, tim menanam lobak di kedua jenis tanah. Semua lobak di tanah hidrogel bertahan selama periode 14 hari tanpa irigasi. Dan Tidak ada lobak di tanah berpasir yang bertahan lebih dari dua hari setelah periode irigasi awal.

“Sebagian besar tanah cukup baik untuk mendukung pertumbuhan tanaman,” kata Fei Zhao, peneliti postdoctoral di kelompok penelitian Yu yang memimpin penelitian dengan Xingyi Zhou dan Panpan Zhang. “Airlah yang menjadi pembatas utama, oleh karena itu kami ingin mengembangkan tanah yang dapat mengambil air dari udara sekitar.”

Tanah tahan air adalah aplikasi besar pertama dari teknologi yang telah dikerjakan oleh kelompok Yu selama lebih dari dua tahun. Tahun lalu, tim mengembangkan kemampuan untuk menggunakan bahan hibrida polimer-gel yang bekerja seperti “spons super”, mengekstraksi sejumlah besar air dari udara ambien, membersihkannya, dan dengan cepat melepaskannya menggunakan energi matahari.

Para peneliti membayangkan beberapa aplikasi lain dari teknologi tersebut. Ini berpotensi digunakan untuk mendinginkan panel surya dan pusat data. Ini dapat memperluas akses ke air minum, baik melalui sistem individu untuk rumah tangga atau sistem yang lebih besar untuk kelompok besar seperti pekerja atau tentara.

Jurnal Refrensi:

• Xingyi Zhou, Panpan Zhang, Fei Zhao, Guihua Yu. Super Moisture Absorbent Gels for Sustainable Agriculture via Atmospheric Water Irrigation. ACS Materials Letters, 2020; 2 (11): 1419 DOI: 10.1021/acsmaterialslett.0c00439