«Tвёpдaя вoдa», изобретённая учёными Bopoнежскoгo Гocyдаpcтвeннoгo Унepcитeтa, вoшлa пo вepcии aнaлитичecкoгo пopтaлa «HьюИнфopм» в 2018 году в тoп-10 лyчшиx poccийcких изoбpeтeний пocлeднeгo дecятилeтия.
«Твёрдая вода» - это субстанция, способная накапливать воду и поддерживать влажность в почве. Российская разработка помогает бороться с засухой. Её можно использовать и в бытовом садоводстве, и в крупном аграрном производстве.
Как работает воронежская «твёрдая вода», в чём её особенности и чем она превосходит зарубежные аналоги?
Гидрогель, способный вбирать в себя воду и отдавать её почве и наиболее похожий на современные аналоги, первыми создали британские учёные в 1980-ых годах, но их разработка оказалась дорогостоящей.
Идею подхватили в других странах, сейчас на рынке есть гидрогели немецкого, французского, китайского производства.
«Твёрдая вода» - это сополимер, который впитывает жидкость и набухает, а потом постепенно отдаёт воду почве и поддерживает необходимую для растений влажность. В сухом виде сорбент напоминает тростниковый сахар, а после растворения в воде превращается в гель. Koгдa влaжнocть вoкpyг гpaнyлы cнижaeтcя, cтpyктypa жидкocти мeняeтcя, и вoдa нaчинaeт пocтyпaть в пoчвy.
Чем чище вода, тем больше полимер может её вобрать. Один килограмм вещества впитывает 400-500 литров дистиллированной воды или 300-350 литров водопроводной. Дождевая вода сама по себе достаточно чистая, но, попадая в почву, она обогащается солями, и килограмм полимера впитает лишь до 200 литров в зависимости от содержания солей в почве.
Использование «твёрдой воды» помогает значительно снизить затраты на полив и увеличить урожайность. Прирост урожая в зависимости от агрокультуры составляет в среднем от 20 до 50 процентов.
После дробления полимера получаются разноразмерные частицы, их просеивают и разделяют на три фракции. Первую, похожую на муку, используют при пересадке ростков с корнями: им требуется значительное количество влаги, чтобы адаптироваться на новом месте, восстановить повреждения корневой системы и создать новые корневые отростки, и, благодаря «твёрдой воде», растения приживаются лучше. Среднюю фракцию размером 1-2 миллиметра применяют и в декоративном садоводстве, и в агрокультурной промышленности. Крупная фракция в 3-4 миллиметра подходит для сельхозработ в больших масштабах — её смешивают с гранулированными удобрениями. Плюс гидрогеля в том, что он удерживает удобрения в земле и не позволяет им вымываться из прикорневой области почвы, а эффект от последующих внесений полезных веществ будет ещё больше.
У гидрогеля много циклов использования, он может напитываться благодаря поливу или дождю. Восполнять содержание «твёрдой воды» в почве нужно раз в год. Её вносят в почву разными способами в зависимости от цели. Для посадки садовых растений полимер разводят в воде и в получившийся гель обмакивают корни. При посадке семян частички вещества должны попасть в лунку, где будет расти всход.
Пoлeвыe иcпытaния «твёpдoй вoды» пpoшли нa oпытныx yчacткax Bopoнeжскoгo Aгpapнoгo Унивepcитeтa. Учёные проводили пробные сравнительные анализы с другими гидрогелями и пришли к выводу, что воронежский образец ничем не уступает зарубежным аналогам.
Конкуренция среди производителей гидрогелей высокая, лидировать непросто.
Химики местного университета усовершенствовали свою разработку и создали «твёрдую воду» со свойством биодеградируемости.
Все гидрогели со временем распадаются, обычно это занимает более десяти лет. Воронежский полимер изначально сделан так, чтобы не накапливаться в почве и не вредить природе — это удаётся благодаря полисахаридным полимерам. Такой сорбент поедают бактерии, живущие в земле, и он распадается быстрее — от пяти до восьми лет.
Раньше полимер изготавливали в университетской лаборатории, теперь же для испытания университет обзавёлся специальной мощной установкой. Массово «твёрдую воду» учёные пока не делают — в России нет некоторых реагентов, необходимых для производства, а наладить регулярные поставки из других стран сложно. К 2023 году собираются запустить на полную мощность французский завод по изготовлению нужного реагента в Саратове, тогда проблема решится. А пока воронежские учёные экспериментируют — сейчас работают над гидрогелем, который будет содержать в себе удобрения. Это, кстати, ещё одно важное отличие нашей разработки от зарубежных аналогов.
В России есть два производителя гидрогелей — в Татарстане и Ростовской области, но их продукции недостаточно для нужд сельского хозяйства. Сейчас качественные полимеры зарубежного производства стоят в пределах 1300 рублей за килограмм. Воронежские учёные хотят установить цену ниже и сделать «твёрдую воду» доступнее.
Есть идеи применять аналогичные полимеры для тушения пожаров, но пока она в зачаточном состоянии. В мире эту технологию уже используют — разводят мелкую фракцию гидрогеля, чтобы получить жидкую дисперсию гидрогелевых частиц. Если поливать ей пламя, создаётся плёнка, которая блокирует поступление воздуха. Так экономятся и вода, и средства на последующий ремонт помещений из-за затопления водой во время тушения пожара.