Hydrogeeli

Hydrogeeli on ristisilloitettujen hydrofiilisten polymeeriketjujen verkosto. Lääketieteen alalla hydrogeelejä käytetään kehon nesteiden imeyttämiseen ja aineiden vaihtamiseen ulkoisen ympäristön kanssa. Ne toimivat myös tehokkaina kantajina haavojen hoidossa. Samoin hydrogeelejä käytetään maataloudessa, sillä ne tarjoavat etuja, kuten vähentynyt kastelutarve ja pidennetty säilyvyys.

Hydrogeelit voidaan jakaa kahteen pääryhmään niiden fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien perusteella. Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat reversiibelit hydrogeelit, joissa polymeeriketjut liittyvät toisiinsa sähköstaattisten voimien, vetysidosten ja hydrofobisten vuorovaikutusten avulla. Näille hydrogeeleille on ominaista epävakaus, ja ne voidaan muuttaa polymeeriseokseksi, kuten gelatiiniksi ja agariksi, kuumentamalla. Toinen ryhmä koostuu kemiallisesti stabiileista hydrogeeleistä, joissa polymeeriketjut ovat yhteydessä toisiinsa stabiileilla kovalenttisilla sidoksilla, kuten tärkkelys ja vinyylimonomeerit, kuten akryylihappo, akryyliamidi, akryylinitriili ja polyvinyylialkoholi.

Maataloudessa yleisesti käytetty hydrogeelityyppi on kaliumpolyakrylaatti tai natriumpolyakrylaatti. Hydrogeelit ovat lupaavia maataloudessa, koska ne hajoavat helposti maaperässä ja ovat uusiutuvia verrattuna muihin kaupallisiin superabsorbentteihin polymeereihin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että hydrogeelit ovat hyödyllisiä maanparannusaineina tai siementen päällystämisessä, sillä ne parantavat veden ja lannoitteiden pidättymistä, maaperän ilmavuutta, vähentävät haihtumista, parantavat taimien kasvua ja ylläpitävät veden saatavuutta kasveille.

Hydrogeelien sovellukset Hydrogeelit tarjoavat maataloudelle lukuisia etuja, sillä ne auttavat ratkaisemaan sellaisia haasteita kuin alhainen vedenpidätys, suuri transpiraatio, maaperän kosteuden huuhtoutuminen ja kasvipatogeenien hyökkäykset. Hydrogeelien sovelluksiin kuuluvat maaperän laadun parantaminen, vedensäästö, kuivuusstressin kestävyys, kastelutiheyden ja vedenkulutuksen vähentäminen, taimikuolleisuuden vähentäminen sekä lannoitteiden ja torjunta-aineiden käytön minimointi. Hydrogeelejä käytetään monipuolisesti maataloudessa, metsätaloudessa, teollisuusistutuksissa, kunnallisessa puutarhanhoidossa, kuivuuden hallinnassa ja vesiensuojelussa, ja ne vähentävät tehokkaasti maaperän eroosiota ja kemikaalien huuhtoutumista pohjaveteen.

Kalhapuren ja muiden hiljattain tekemässä tutkimuksessa keskityttiin uuteen imukykyiseen polymeeriin nimeltä "Pusa Hydrogel", jonka Intian maatalouden tutkimuslaitos on kehittänyt. Tämä kaliumpolyakrylaattiin perustuva hydrogeeli osoitti suurta imukykyä, vähensi rikkakasvien torjunta-aineiden ja lannoitteiden huuhtoutumista, paransi maaperän ominaisuuksia ja edisti kasvien kasvua ilman haitallisia vaikutuksia viljelykasveihin tai maaperään.

Maaperän parantaminen Tutkimuksissa, jotka koskevat hydrogeelien käyttöä siementen peittämisessä ja maaperän parantamisessa, on korostettu niiden kykyä parantaa veden ja lannoitteiden pidättymistä, maaperän ilmavuutta ja vähentää haihtumista. Hydrogeelit voivat muuttaa maaperän ominaisuuksia, kuten läpäisevyyttä, tiheyttä, rakennetta ja tekstuuria, lisätä merkittävästi vedenpidätyskykyä ja vähentää maaperän irtotiheyttä. Liiallinen hydrogeelien käyttö voi kuitenkin kyllästyttää maaperän vesipitoisuutta erityisesti kuivilla alueilla, vaikka se parantaakin lehtien vesi- ja klorofyllipitoisuutta.

Kuivuusstressin vähentäminen Hydrogeelit auttavat kasveja selviytymään kuivuusstressistä ylläpitämällä riittävää vesipitoisuutta, tehostamalla kasvua ja lisäämällä satoa epäsuotuisissa ilmasto-olosuhteissa. Ne vähentävät tiheän kastelun tarvetta, pidentävät kasvien säilyvyyttä ja parantavat veden varastoitumista huokoiseen maaperään, viivästyttävät kuihtumisaikoja ja edistävät kasvien selviytymistä.

Lannoitteiden saatavuuden parantaminen Hydrogeelit tarjoavat kestävän lähestymistavan synteettisten lannoitteiden käytön vähentämiseen tinkimättä sadon tuotosta tai ravinteiden arvosta. Ne voidaan muotoilla kalium- ja typpi-ionien kanssa, jolloin ravinteet vapautuvat asteittain maaperään ja edistävät kasvien kasvua ja imeytymistä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että hydrogeeleillä on ratkaiseva rooli kestävässä maataloudessa, sillä ne tarjoavat ratkaisuja veden suojeluun, maaperän parantamiseen, kuivuusstressin lieventämiseen ja kasvien kasvun tehostamiseen samalla kun ympäristövaikutukset ja resurssien käyttö minimoidaan.