Conforme publicado em Cartas de materiais ACS , o sistema de irrigação de água atmosférica do equipamento usa gel superabsorvente de umidade para captar a água do ar. Quando o solo é aquecido a uma determinada temperatura, os géis liberam a água e a disponibilizam para as plantas. Quando o solo distribui água, parte dela retorna ao ar, o que aumenta a umidade e facilita a continuidade do ciclo de colheita.

“Permitir a agricultura autônoma em áreas onde é difícil construir sistemas de irrigação e energia é crucial para liberar a agricultura da complexa cadeia de abastecimento de água, à medida que os recursos se tornam cada vez mais escassos”, disse Guihua Yu, professor associado de ciência de materiais no Departamento de Walker. de Engenharia Mecânica.

Cada grama de solo pode extrair aproximadamente 3-4 gramas de água. Dependendo das safras, aproximadamente 0,1 a 1 quilo de solo pode fornecer água suficiente para irrigar cerca de um metro quadrado de terras agrícolas.

Os géis de solo retiram água do ar durante os períodos mais frios e úmidos da noite. O calor solar durante o dia ativa os géis que contêm água para liberar seu conteúdo no solo.

A equipe conduziu experimentos no telhado do edifício do Centro de Ensino de Engenharia da Escola Cockrell em UT Austin para testar o solo. Eles descobriram que o solo de hidrogel era capaz de reter água melhor do que os solos arenosos encontrados em áreas secas e precisava de muito menos água para o cultivo de plantas.

Durante um experimento de quatro semanas, a equipe descobriu que o solo retinha cerca de 40% da quantidade de água inicial. Em contraste, o solo arenoso teve apenas 20% de sua água restante após apenas uma semana.

Em outro experimento, a equipe plantou rabanetes nos dois tipos de solo. Todos os rabanetes no solo de hidrogel sobreviveram a um período de 14 dias sem qualquer rega além de uma rodada inicial para garantir que as plantas se firmassem. Os rabanetes no solo arenoso foram regados várias vezes durante os primeiros quatro dias da experiência. Nenhum dos rabanetes no solo arenoso sobreviveu mais de dois dias após o período inicial de irrigação.

"A maior parte do solo é boa o suficiente para sustentar o crescimento das plantas", disse Fei Zhao, pesquisador de pós-doutorado do grupo de pesquisa de Yu, que liderou o estudo com Xingyi Zhou e Panpan Zhang. “A água é a principal limitação, então queríamos desenvolver um solo que pudesse coletar água do ar ambiente.”

O solo de captação de água é a primeira grande aplicação da tecnologia na qual o grupo de Yu vem trabalhando há mais de dois anos. No ano passado, a equipe desenvolveu a capacidade de usar materiais híbridos de gel-polímero que funcionam como "superesponjas", extraindo grandes quantidades de água do ar ambiente, limpando-a e liberando-a rapidamente usando energia solar.

Os pesquisadores vislumbram várias outras aplicações da tecnologia. Ele poderia ser usado para resfriar painéis solares e data centers. Ele poderia expandir o acesso à água potável, por meio de sistemas individuais para famílias ou sistemas maiores para grandes grupos, como trabalhadores ou soldados.