Hydrogel

En hydrogel er et netværk af tværbundne hydrofile polymerkæder. På det medicinske område bruges hydrogeler til at absorbere kropsvæsker og udveksle stoffer med det ydre miljø. De er også effektive som bærere i sårbehandling. På samme måde finder hydrogeler anvendelse i landbruget, hvor de giver fordele som reduceret vandingsbehov og forlænget holdbarhed af beholdere.

Hydrogeler kan kategoriseres i to hovedgrupper baseret på deres fysisk-kemiske egenskaber. Den første gruppe omfatter reversible hydrogeler, hvor polymerkæderne er forbundet gennem elektrostatiske kræfter, hydrogenbindinger og hydrofobe interaktioner. Disse hydrogeler er kendetegnet ved ustabilitet og kan omdannes til en polymerblanding, som f.eks. gelatine og agar, ved opvarmning. Den anden gruppe består af kemisk stabile hydrogeler med polymerkæder, der er forbundet med stabile kovalente bindinger, herunder stivelse og vinylmonomerer som akrylsyre, akrylamid, akrylonitril og polyvinylalkohol.

I landbruget er en almindeligt anvendt hydrogel-type kaliumpolyakrylat eller natriumpolyakrylat. Hydrogeler er lovende i landbruget på grund af deres lette nedbrydning i jorden og deres vedvarende karakter sammenlignet med andre kommercielle superabsorberende polymerer. Undersøgelser har vist fordelene ved hydrogeler som jordforbedring eller til frøcoating, forbedring af vand- og gødningsretention, jordluftning, reduktion af evapotranspiration, forbedring af frøplanternes fremkomst og opretholdelse af vandtilgængelighed for planter.

Hydrogelanvendelser Hydrogler giver mange fordele i landbruget ved at løse udfordringer som lav vandretention, høj transpiration, udvaskning af jordfugtighed og angreb af fytopatogener. Deres anvendelse omfatter forbedring af jordkvaliteten, vandbesparelse, modstandsdygtighed over for tørkestress, reduceret vandingsfrekvens og vandforbrug, lavere plantedødelighed og minimeret brug af gødning og pesticider. Hydrogels finder forskellige anvendelser på tværs af landbrug, skovbrug, industriel beplantning, kommunalt havearbejde, tørkehåndtering og vandbeskyttelse, hvilket effektivt reducerer jorderosion og udvaskning af kemikalier til grundvandet.

En nylig undersøgelse af Kalhapure et al. fokuserede på en ny absorberende polymer kaldet "Pusa Hydrogel", som er udviklet af Indian Agricultural Research Institute. Denne hydrogel, der er baseret på kaliumpolyacrylat, havde en høj absorptionsevne, reducerede udvaskningen af herbicider og gødning, forbedrede jordens egenskaber og øgede plantevæksten uden negative virkninger på afgrøder eller jord.

Jordforbedring Undersøgelser af hydrogelanvendelser i frøcoating og jordforbedring fremhæver deres evne til at forbedre vand- og gødningsretention, jordluftning og reducere evapotranspiration. Hydrogeler kan ændre jordegenskaber som permeabilitet, densitet, struktur og tekstur, hvilket øger den vandholdende kapacitet betydeligt og reducerer jordens bulkdensitet. Men overdreven brug af hydrogel kan mætte jordens vandindhold, især i tørre områder, selv om det forbedrer bladenes vand- og klorofylindhold.

Reduktion af tørkestress Hydrogels hjælper planter med at håndtere tørkestress ved at opretholde et tilstrækkeligt vandindhold, øge væksten og øge udbyttet under ugunstige klimatiske forhold. De reducerer behovet for hyppig vanding, forlænger planternes holdbarhed og forbedrer vandlagringen i porøs jord, hvilket forsinker visne perioder og fremmer planternes overlevelse.

Forbedring af gødningstilgængelighed Hydrogels er en bæredygtig tilgang til at reducere brugen af syntetisk gødning uden at gå på kompromis med afgrødeudbyttet eller næringsværdien. De kan formuleres med kalium- og kvælstofioner til gradvis frigivelse af næringsstoffer i jorden, hvilket fremmer plantevækst og -optagelse.

Kort sagt spiller hydrogeler en afgørende rolle i bæredygtigt landbrug, hvor de tilbyder løsninger til vandbeskyttelse, jordforbedring, afhjælpning af tørkestress og øget plantevækst, samtidig med at de minimerer miljøpåvirkningen og ressourceforbruget.