Un nouveau type de sol créé par des ingénieurs de l'Université du Texas à Austin peut extraire l'eau de l'air et la distribuer aux plantes, potentiellement étendre la carte des terres cultivables du monde entier à des endroits auparavant inhospitaliers et réduire l'utilisation de l'eau dans l'agriculture à une époque de sécheresse croissante.

Tel que publié dans Lettres de matériel ACS , le système d'irrigation à l'eau atmosphérique de l'équipe utilise des gels super absorbants pour capter l'eau de l'air. Lorsque le sol est chauffé à une certaine température, les gels libèrent l'eau, le rendre disponible pour les plantes. Lorsque le sol distribue de l'eau, une partie retourne dans l'air, augmenter l'humidité et faciliter la poursuite du cycle de récolte.

« Permettre l'agriculture autonome dans les zones où il est difficile de construire des systèmes d'irrigation et d'électricité est essentiel pour libérer les cultures de la chaîne d'approvisionnement en eau complexe alors que les ressources deviennent de plus en plus rares, " dit Guihua Yu, professeur agrégé de science des matériaux au département de génie mécanique de Walker.

Chaque gramme de terre peut extraire environ 3 à 4 grammes d'eau. Selon les cultures, environ 0,1 à 1 kilogramme de sol peut fournir suffisamment d'eau pour irriguer environ un mètre carré de terres agricoles.

Les gels dans le sol extraient l'eau de l'air pendant le refroidissement, périodes plus humides la nuit. La chaleur solaire pendant la journée active les gels contenant de l'eau pour libérer leur contenu dans le sol.

L'équipe a mené des expériences sur le toit du bâtiment du centre d'enseignement d'ingénierie de la Cockrell School à UT Austin pour tester le sol. Ils ont constaté que le sol hydrogel était capable de mieux retenir l'eau que les sols sableux trouvés dans les zones sèches, et il fallait beaucoup moins d'eau pour faire pousser des plantes.

Au cours d'une expérience de quatre semaines, l'équipe a découvert que son sol retenait environ 40 % de la quantité d'eau avec laquelle il avait commencé. En revanche, le sol sablonneux n'avait plus que 20% de son eau après seulement une semaine.

Dans une autre expérience, l'équipe a planté des radis dans les deux types de sol. Les radis dans le sol d'hydrogel ont tous survécu à une période de 14 jours sans aucune irrigation au-delà d'un cycle initial pour s'assurer que les plantes s'installent. Les radis dans le sol sablonneux ont été irrigués plusieurs fois au cours des quatre premiers jours de l'expérience. Aucun des radis du sol sableux n'a survécu plus de deux jours après la période d'irrigation initiale.

"La plupart des sols sont assez bons pour soutenir la croissance des plantes, " dit Fei Zhao, un chercheur postdoctoral dans le groupe de recherche de Yu qui a dirigé l'étude avec Xingyi Zhou et Panpan Zhang. "C'est l'eau qui est la principale limitation, c'est pourquoi nous avons voulu développer un sol capable de récupérer l'eau de l'air ambiant."

Le sol de collecte d'eau est la première grande application de la technologie sur laquelle le groupe de Yu travaille depuis plus de deux ans. L'année dernière, l'équipe a développé la capacité d'utiliser des matériaux hybrides gel-polymère qui fonctionnent comme des "super éponges, " extraire de grandes quantités d'eau de l'air ambiant, le nettoyer et le libérer rapidement grâce à l'énergie solaire.

Les chercheurs envisagent plusieurs autres applications de la technologie. Il pourrait potentiellement être utilisé pour refroidir des panneaux solaires et des centres de données. Il pourrait élargir l'accès à l'eau potable, soit par le biais de systèmes individuels pour les ménages ou de systèmes plus larges pour de grands groupes tels que les travailleurs ou les soldats.