En ny typ av jord skapad av ingenjörer vid University of Texas i Austin kan dra vatten från luften och distribuera det till växter, potentiellt utöka kartan över jordbruksmark runt om i världen till tidigare ogästvänliga platser och minska vattenanvändningen i jordbruket vid en tid av växande torka.

Som publicerat i ACS Materials Letters , lagets atmosfäriska bevattningssystem använder superfuktabsorberande geler för att fånga upp vatten från luften. När jorden värms upp till en viss temperatur, gelerna släpper ut vattnet, gör det tillgängligt för växter. När jorden fördelar vatten, en del av det går tillbaka i luften, öka luftfuktigheten och göra det lättare att fortsätta skördecykeln.

"Att möjliggöra fristående jordbruk i områden där det är svårt att bygga upp bevattning och kraftsystem är avgörande för att befria växtodling från den komplexa vattenförsörjningskedjan eftersom resurser blir alltmer knappa, "sa Guihua Yu, docent i materialvetenskap vid Walker Institutionen för maskinteknik.

Varje gram jord kan extrahera cirka 3-4 gram vatten. Beroende på grödor, cirka 0,1 till 1 kg jord kan ge tillräckligt med vatten för att bevattna cirka en kvadratmeter jordbruksmark.

Gelerna i jorden drar vatten ur luften under svalare, fuktigare perioder på natten. Solvärme under dagen aktiverar de vatteninnehållande gelerna för att släppa ut innehållet i jorden.

Teamet körde experiment på taket av Cockrell Schools Engineering Teaching Center -byggnad vid UT Austin för att testa jorden. De fann att hydrogeljorden kunde behålla vatten bättre än sandjord som finns i torra områden, och det behövdes mycket mindre vatten för att odla växter.

Under ett fyra veckors experiment, laget fann att dess jord behöll cirka 40% av vattenmängden den började med. I kontrast, sandjorden hade bara 20% av sitt vatten kvar efter bara en vecka.

I ett annat experiment, laget planterade rädisor i båda jordarterna. Rädisorna i hydrogeljorden överlevde alla en 14-dagarsperiod utan bevattning utöver en inledande omgång för att se till att plantorna tog fäste. Rädisor i den sandiga jorden bevattnades flera gånger under experimentets första fyra dagar. Ingen av rädisorna i sandjorden överlevde mer än två dagar efter den första bevattningsperioden.

"De flesta jordar är tillräckligt bra för att stödja växternas tillväxt, "sa Fei Zhao, en postdoktor i Yus forskargrupp som ledde studien med Xingyi Zhou och Panpan Zhang. "Det är vattnet som är huvudbegränsningen, så det var därför vi ville utveckla en jord som kan skörda vatten från omgivande luft. "

Vattenavverkningsjorden är den första stora tillämpningen av teknik som Yus grupp har arbetat med i mer än två år. Förra året, laget utvecklade förmågan att använda gelpolymerhybridmaterial som fungerar som "supersvampar, "extrahera stora mängder vatten från omgivningsluften, rengör det och släpp det snabbt med solenergi.

Forskarna ser för sig flera andra tillämpningar av tekniken. Det kan eventuellt användas för kylning av solpaneler och datacenter. Det kan utöka tillgången till dricksvatten, antingen genom individuella system för hushåll eller större system för stora grupper som arbetare eller soldater.