Ученые Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ) разработали гидрогель для полей, огородов и комнатных растений, один грамм которого способен впитать несколько литров воды, а по мере высыхания почвы — постепенно отдавать накопленную влагу растениям. Вещество поможет повысить эффективность АПК в регионах рискованного земледелия, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
«Научной группой Воронежского государственного университета инженерных технологий синтезированы новые сополимеры на основе полисахаридов и акриловой кислоты, один грамм которых способен поглощать до нескольких литров воды», — сообщили в пресс-службе.
Как пояснили в вузе, биоматериалы — биопленки, биокомпозиты и биополимеры — способствуют «зеленой» трансформации сельского хозяйства благодаря биоразлагаемости и низкой токсичности, но их применение ограничено из-за сложностей с регулированием влажности почвы. Ученые ВГУИТ по заказу китайской компании Xuzhou Zhongyan Meihui Information Technology Co. Ltd разработали решение на основе сополимеров хитозана. «Такие сополимеры называют гидрогелями в связи с их способностью поглощать воду в количествах, значительно превышающих массу самого полимера. В настоящее время в качестве таких регуляторов влажности почвы в основном используются синтетические полиакрилатные гидрогели», — сообщили в пресс-службе.
Первоначально в лабораторных условиях ВГУИТ были получены гидрогели на основе хитозана (природного полисахарида, получаемого из панциря ракообразных) и акриловой кислоты. Затем ученые синтезировали гидрогели уже на основе отечественного сырья — пектина в качестве природного полисахарида, а также разработали технологию их синтеза в реакторах большого объема.
«В отличие от полиакрилатных, наши сополимеры синтезированы на основе функциональных биополимеров — полисахаридов. В зависимости от соотношения синтетической и природной составляющих 1 грамм наших гидрогелей может поглощать не менее двух литров воды. Один из вариантов применения таких гидрогелей — регулирование влажности почвы: при избытке влаги гидрогель поглощает и удерживает избыточную влагу, при наступлении засушливого периода — отдает влагу растению», — пояснил один из авторов разработки, профессор кафедры физической и аналитической химии ВГУИТ, доктор химических наук Павел Суханов.
По его словам, при введении в почву гидрогели могут использоваться для регулируемой доставки растениям минеральных и органических удобрений. Они эффективно поглощают воду, биоразлагаемы (превращаются в безвредные для биоты почвы соединения спустя некоторое время) и при этом обладают высокой механической прочностью и химической стабильностью. Благодаря меньшему содержанию синтетических компонентов, такие гидрогели наносят существенно меньший урон окружающей среде, и, кроме применения в сельском хозяйстве, показали себя как эффективные гемостатики.
Апробация разработки
Группой молодых ученых-биотехнологов ВГУИТ идентифицированы консорциумы микроорганизмов, которые позволяют переработать синтетическую составляющую гидрогелей в почве до простейших соединений. Разработка, лицензия на которую приобретена китайскими партнерами, усовершенствована учеными ВГУИТ с учетом использования отечественного сырья и апробирована при выращивании комнатных растений. Накануне отъезда в командировку или отпуск достаточно обильно полить растения водой или раствором с удобрениями: лишняя влага будет удерживаться гидрогелем, а при подсыхании почвы он постепенно отдаст сорбированную воду.