Свободный университет Больцано совместно с Итальянским политехническим институтом в Генуе разработал биоразлагаемую гидрогельную систему гидропонного сельского хозяйства. Гидрогелевый материал способен поддерживать рост растений при очень низком количестве воды и обладает потенциалом интегрированных датчиков для мониторинга здоровья растений в режиме реального времени. Это исследование предлагает новые решения проблем сельского хозяйства в условиях изменения климата.

Результаты исследования были опубликованы в журнале ACS Agricultural Science and Technology. Исследовательская группа состоит из специалистов по нескольким дисциплинам из двух учреждений, в том числе профессора Камилла Фебо, Паоло Лугли и Луиза Петти из Инженерного факультета Свободного университета Больцано, а также профессора Танья Миммо и Луигимария Боррузо из факультета сельского хозяйства, окружающей среды и пищевых наук. Со стороны Итальянского технологического института приняли участие ведущий исследователь Атанассия Атанассиу и исследователь Данила Мерино.

Как пористый материал, структура полимерной сети гидрогеля имеет преимущества в удержании влаги и питательных веществ. В садоводстве этот материал постепенно становится устойчивой альтернативой пенам на нефтяной основе и цветочным горшкам. Исследователи разработали безопасно разлагаемую формулу гидрогеля, используя каррагенан, извлеченный из красных водорослей, в качестве основного сырья.

Исследовательская группа обогатила функциональность этого гидрогеля, добавив экстракт целых водорослей, что позволило ему стимулировать естественный процесс роста растений в качестве биостимулятора. Это улучшение не только повышает устойчивость к стрессу и качество сельскохозяйственных культур, но и повышает эффективность использования питательных веществ. В ходе испытаний на растениях, проведенных в лаборатории Больцано с использованием Arabidopsis thaliana в качестве модельного растения, результаты показали, что новый гидрогель поддерживает более интенсивный рост растений по сравнению с традиционными гидропонными субстратами.

Этот гидрогелевый материал демонстрирует превосходные свойства удержания воды, а скорость расширения может достигать 7000%. Его уникальная структура обеспечивает растения непрерывным и стабильным снабжением водой и питательными веществами. Ученые планируют и дальше интегрировать биоразлагаемые гибкие датчики в гидрогелевые каркасы, чтобы создать более совершенные технические условия для реализации точного сельского хозяйства.

Камилла Фебо, исследователь из Свободного университета Больцано, сказала: « Мы стремимся разработать материалы, которые не только биоразлагаются и устойчивы, но и активно взаимодействуют с растениями, эффективно обеспечивая их влагой и питательными веществами. Разработанные нами гидрогели блокируют влагу и постепенно высвобождают ее, тем самым значительно сокращая потребление воды. Этот подход представляет собой важный шаг к более устойчивому и экологичному сельскому хозяйству ".

Атанассия Атанассиу, заместитель научного директора Итальянского технологического института, отметила: « Мы работаем над разработкой умных и устойчивых материалов для решения экологических проблем, предлагая конкретные решения в ключевых областях, таких как сельское хозяйство. В этом исследовании мы специально используем природные морские ресурсы, чтобы разработать гидрогель, который может блокировать влагу и снабжать растения питательными веществами».

Луиза Петти, директор лаборатории сенсорных технологий Свободного университета Больцано, считает: « Технологические инновации должны идти рука об руку с экологической устойчивостью. Мы сосредоточены на разработке гибких биоразлагаемых электронных устройств, которые могут быть интегрированы в интеллектуальные сельскохозяйственные системы. Гидрогель, разработанный в сотрудничестве с Итальянским политехническим институтом, является конкретным примером того, как технологии могут поддерживать сельское хозяйство за счет повышения ресурсной эффективности и снижения воздействия на окружающую среду ".