Исследователи из Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ) создали новый почвенный добавка — гель из растительных отходов, который помогает сельскохозяйственным культурам расти при меньшем количестве воды, что особенно актуально для сурового климата ОАЭ.
В теплице Института технологических инноваций (TII) проводилось тестирование этого геля, получившего название agrigel. В ходе сравнения, растения, обработанные этим материалом, демонстрировали заметно лучший рост по сравнению с теми, которые росли без него. Например, шпинат, выращенный с использованием геля, оказался примерно вдвое крупнее, чем контрольная группа, а кукуруза также была вдвое длиннее.
Хотя эти наблюдения являются предварительными, испытания в теплице показали среднее снижение потребления воды примерно на 30 процентов. Профессор Фил Харт, ведущий научный сотрудник и глава Центра исследований возобновляемой и устойчивой энергетики TII, отметил цель проекта: «Больше урожая, меньше воды».
Основная задача заключается в увеличении производства продуктов питания в стране, где сельское хозяйство ограничено жестким климатом и недостатком подходящих земель, при этом не увеличивая нагрузку на водные и энергетические ресурсы. Харт подчеркнул, что использование большего количества воды повлекло бы за собой необходимость в значительно большем количестве энергии.
Agrigel изготавливается из натуральных отходов, включая отходы финиковой пальмы и другие растительные остатки. Исследователи подвергают этот материал обработке, преобразуют его в пористую субстанцию и смешивают с другими компонентами перед внесением в почву. Харт описал каждую частицу материала как «собственный маленький резервуар», который быстро поглощает воду и удерживает ее возле корней, замедляя высвобождение влаги в соответствии с потребностями растения.
Кроме того, материал разлагается в течение вегетационного периода, постепенно высвобождая удобрения, что потенциально уменьшает потребность фермеров в отдельном внесении удобрений. Он также отличается от пылеобразных традиционных материалов тем, что остается в почве, обеспечивая медленное высвобождение воды и питательных веществ.
Параллельно разрабатывается аналогичный материал для сбора влаги из атмосферной влажности. В отличие от почвенного agrigel, этот материал имеет форму, способствующую поглощению атмосферной влаги и удержанию ее до момента необходимости. Харт сравнил это с «сбором влажности», объясняя, что при достаточной влажности материал действует как губка. Воду затем можно извлечь путем нагрева или сжатия, что представляет собой потенциальный метод сбора небольших объемов воды из воздуха. Однако Харт уточнил, что это не замена традиционным источникам водоснабжения, а полезный инструмент для ситуаций с ограниченным количеством воды.
Команда готовится к полевым испытаниям, чтобы проверить возможность воспроизведения результатов вне контролируемых условий теплицы. Начало испытаний запланировано на следующую неделю на трех фермах: одна в Аль-Айне, одна к северу от острова Яс и третья в Аль-Барше. Два участка будут использоваться для закрытых и открытых испытаний, а третий — для полномасштабного тестирования на открытом воздухе.
Исследователи протестировали материал на различных культурах, включая салат, кукурузу, подсолнечник, чили и листовой салат. Во время экскурсии по теплице было отмечено, что подсолнечники, обработанные гелем, зацвели примерно на две недели раньше, чем те, что росли без него.
Планируется коммерциализация технологии в 2027 году, при условии успешного завершения полевых испытаний. Для исследователей успех определяется практической пользой, которую технология принесет вне лаборатории.
В рамках отдельного проекта исследователи TII применяют искусственный интеллект для выявления молекул, способных защитить солнечные панели от ультрафиолетового (УФ) излучения. Концепция схожа с солнцезащитным кремом: молекулы спроектированы так, чтобы поглощать УФ-свет до того, как он разрушит материалы панелей, а затем переизлучать эту энергию в виде видимого света, который могут использовать солнечные элементы для выработки электричества.
Харт сообщил, что тестирование показало, что современные солнечные панели могут деградировать до 20 процентов в течение первых двух лет эксплуатации. Потеря такого объема может иметь значительное влияние при масштабировании на большую солнечную ферму. Цель состоит в разработке молекул, блокирующих УФ-излучение, при этом делая часть этой энергии полезной.
Традиционно процесс разработки молекул долгий и трудоемкий. Использование ИИ ускорило ранние этапы этого процесса. Команда использовала ИИ для анализа около 40 000 комбинаций элементов и сузила круг кандидатов до 10 молекул, показавших потенциал для поглощения УФ-света и преобразования энергии в видимые фотоны. Основная задача — защита панелей, а дополнительная генерация электроэнергии является второстепенным преимуществом.