El sustrato inteligente puede regar y alimentarse por sí mismo

17 de julio de 2024

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por la Universidad de Texas en Austin

Un nuevo tipo de suelo diseñado puede capturar agua del aire para mantener las plantas hidratadas y gestionar la liberación controlada de fertilizantes para un suministro constante de nutrientes.

La base de este emocionante sistema de suelo inteligente es un material de hidrogel desarrollado por investigadores de la Universidad de Texas en Austin. En experimentos, el suelo infundido con hidrogel resultó en el crecimiento de plantas más grandes y saludables en comparación con el suelo regular, todo mientras se utilizaba menos agua y fertilizante.

'Esta nueva tecnología de gel puede reducir la carga sobre los agricultores al disminuir la necesidad de riego y fertilización frecuentes', dijo Jungjoon Park, un estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker y líder de la investigación. 'La tecnología también es lo suficientemente versátil como para ser adoptada en una amplia gama de climas, desde regiones áridas hasta áreas templadas.'

La investigación fue publicada recientemente en ACS Materials Letters.

La agricultura representa hoy en día un 70% de los retiros globales de agua dulce y hasta un 95% en algunos países en desarrollo a medida que nuestra población mundial continúa aumentando. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura enfatiza la importancia de mejorar la eficiencia del riego, adoptar tecnologías ahorradoras de agua y promover cultivos con huellas de agua más bajas para garantizar la producción de alimentos sostenible y la gestión de los recursos hídricos.

Mientras tanto, los métodos agrícolas tradicionales, especialmente el riego y la fertilización, enfrentan desafíos significativos, incluido el uso ineficiente del agua y la degradación ambiental del suelo. A medida que el cambio climático se intensifica y los recursos hídricos se vuelven cada vez más escasos, la necesidad de prácticas de riego más eficientes y sostenibles nunca ha sido más urgente.

Además, las técnicas de fertilización convencionales a menudo resultan en una exposición excesiva a nutrientes, lo que reduce la eficiencia de la absorción de nutrientes y causa contaminación ambiental y degradación de tierras cultivables.

'La escasez mundial de agua junto con el crecimiento de la población tiene un impacto inmediato en la seguridad alimentaria', dijo Yu, profesor de ciencia de materiales en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell y en el Instituto de Materiales de Texas.

'Esta nueva clase de hidrogeles ofrece una solución prometedora para satisfacer las necesidades urgentes de escasez de agua y absorción eficiente de nutrientes en la agricultura sostenible moderna.'

En los experimentos, las plantas enraizadas en el suelo de hidrogel vieron un aumento del 138% en la longitud del tallo en comparación con un grupo de control en suelo regular. Y el suelo modificado puede lograr aproximadamente un 40% de ahorro de agua, reduciendo significativamente la necesidad de riego frecuente y garantizando un desarrollo robusto de los cultivos.

Esta investigación se basa en descubrimientos previos relacionados con hidrogeles que pueden extraer agua de la atmósfera y hacer más eficiente la agricultura. Forma parte de la misión general de Yu que se remonta a su infancia: expandir el acceso al agua limpia a personas de todo el mundo.

Este trabajo se centró principalmente en fertilizantes a base de calcio. El proyecto continuará, y los próximos pasos de los investigadores implican la integración de diferentes tipos de fertilizantes y pruebas de campo más largas.

Además de Yu y Park, en el proyecto participan Weixin Guan y Chuxin Lei, quienes también son estudiantes de posgrado en el programa de ciencia e ingeniería de materiales e Instituto de Materiales de Texas.

Más información: Jungjoon Park et al, Self-Irrigation and Slow-Release Fertilizer Hydrogels for Sustainable Agriculture, ACS Materials Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01120

Proporcionado por la Universidad de Texas en Austin