Como se publicó en ACS Materials Letters , el sistema de riego de agua atmosférica del equipo utiliza geles súper absorbentes de humedad para capturar el agua del aire. Cuando el suelo se calienta a una cierta temperatura, los geles liberan el agua y la ponen a disposición de las plantas. Cuando el suelo distribuye agua, parte de ella vuelve al aire, lo que aumenta la humedad y facilita la continuación del ciclo de recolección.

«Permitir la agricultura autónoma en áreas donde es difícil construir sistemas de irrigación y energía es crucial para liberar la agricultura de la compleja cadena de suministro de agua a medida que los recursos se vuelven cada vez más escasos», dijo Guihua Yu, profesor asociado de ciencia de materiales en el Departamento de Walker. de Ingeniería Mecánica.

Cada gramo de tierra puede extraer aproximadamente 3-4 gramos de agua. Dependiendo de los cultivos, aproximadamente de 0,1 a 1 kilogramo de suelo puede proporcionar suficiente agua para regar alrededor de un metro cuadrado de tierra de cultivo.

Los geles del suelo extraen el agua del aire durante los períodos más fríos y húmedos de la noche. El calor solar durante el día activa los geles que contienen agua para liberar su contenido en el suelo.

El equipo realizó experimentos en el techo del edificio del Centro de Enseñanza de Ingeniería de la Escuela Cockrell en UT Austin para probar el suelo. Descubrieron que el suelo de hidrogel era capaz de retener el agua mejor que los suelos arenosos que se encuentran en áreas secas, y necesitaba mucha menos agua para cultivar plantas.

Durante un experimento de cuatro semanas, el equipo descubrió que su suelo retuvo aproximadamente el 40% de la cantidad de agua con la que comenzó. En contraste, al suelo arenoso solo le quedaba el 20% de su agua después de solo una semana.

En otro experimento, el equipo plantó rábanos en ambos tipos de suelo. Todos los rábanos en el suelo de hidrogel sobrevivieron un período de 14 días sin ningún riego más allá de una ronda inicial para asegurarse de que las plantas se afianzaran. Los rábanos del suelo arenoso se regaron varias veces durante los primeros cuatro días del experimento. Ninguno de los rábanos del suelo arenoso sobrevivió más de dos días después del período de riego inicial.

«La mayor parte del suelo es lo suficientemente bueno para soportar el crecimiento de las plantas», dijo Fei Zhao, investigador postdoctoral en el grupo de investigación de Yu que dirigió el estudio con Xingyi Zhou y Panpan Zhang. «El agua es la principal limitación, por eso queríamos desarrollar un suelo que pudiera recolectar agua del aire ambiental».

El suelo recolector de agua es la primera gran aplicación de tecnología en la que el grupo de Yu ha estado trabajando durante más de dos años. El año pasado, el equipo desarrolló la capacidad de utilizar materiales híbridos gel-polímero que funcionan como «super esponjas», extrayendo grandes cantidades de agua del aire ambiental, limpiándolo y liberándolo rápidamente utilizando energía solar.

Los investigadores prevén varias otras aplicaciones de la tecnología. Potencialmente, podría usarse para enfriar paneles solares y centros de datos. Podría ampliar el acceso al agua potable, ya sea a través de sistemas individuales para hogares o sistemas más grandes para grandes grupos como trabajadores o soldados.