Почему возникла необходимость в разработке гидрогелей?

Растения, точно так же, как и всё живое должны потреблять воду. Растения на 95 процентов состоят из воды и долго без потребления воды не протянут. Но чистой, пригодной воды на планете остаётся все меньше и распределяется она по поверхности Земли крайне неравномерно. Часть суши залито водой так, что здесь стоят вечные болота, а в других местах пустыня распространяется всё дальше и дальше.

Во многом в наступлении пустыни виновата неумелая хозяйственная деятельность человека и, скажем просто - жадность. Вырубая леса, мы подготавливаем почву для появления пустыни.

Всем известна письменная история Среднеазиатских пустынь-монголы вырубили сады, засыпали арыки и на месте цветущего края появились пустыни. Да и горестная судьба Аральского моря известна всем.

Поэтому перед учёными всего мира уже в шестидесятые годы двадцатого века, на специальной сессии ООН, была поставлена задача - разработать меры по водосбережению.

Конечно, эти вопросы стояли и ранее. Детей в СССР пугали страшной сказкой под названием "Суховей" и в те годы "чёрные бури" в Ставропольском крае и в других южных регионах наносили существенный урон сельскому хозяйству, а суховеи высасывали влагу из почвы.

Были приняты меры, посажено огромное количество деревьев в так называемых "лесополосах" и прежнему разгулу сухих ветров был поставлен заслон. Этот метод в настоящее время используют многие страны мира, в Китае, например, с его размахом, для укрощения пустыни Тэнгар были высажены миллионы деревьев. Был учреждён даже праздник посадки деревьев. Например 17 марта все чиновники города Чжанъе в провинции Ганьсу засадили 63 гектара пустыни.

Но в пустыне мало влаги, например в Сахаре выпадает всего 76 миллиметров осадкой в год, а температурный режим там такой, что потенциально может испарить до 6000 миллиметров осадков в год.

Поэтому начались поиски вещества, которое может впитывать воду при избытке и отдавать влагу при её недостатке.

Что такое гидрогель?

Такие вещества были найдены.

Это гели. Что такое гель?

В нём молекулы создают прочную объёмную структуру, между цепочками которой остаются ёмкости различной величины.

У цеолитов, например, размеры ячеек таковы, что в них могут поместиться только атомы, да и то не каждого элемента. Поэтому такие цеолиты используются в качестве молекулярных сит, по этому же принципу построены ионообменные смолы, которые находят широкое применение для различных тонких химических операций.

У других гелей размеры ячеек таковы, что там помещаются целые молекулы, например, молекулы воды.

Именно из таких гелей были созданы гидрогели - вещества, способные впитывать воду и отдавать её.

Такие вещества сразу нашли широкое применение как в водоочистке, так в пожарном деле, они же используются в памперсах, получивших такое большое распространение.

Но часть таких порошков способны только впитывать воду, но никак её не отдавать. Например силикагель, который используется для защиты электроники при транспортировке, прекрасно впитывает влагу, но может быть высушен только при прокаливании до 400 градусов Цельсия.

Конечно, в растениеводстве такие гранулы не применимы и надо быть внимательным, чтобы при закупке гидрогеля вам не продали такой продукт.

Аквасин

Для защиты растений от засухи применяются так называемые суперабсорбенты.

Например Аквасин, гидрогель для растений, разработанный в Татарстане в 2011 году. Он способен за несколько минут впитать влаги в 400 раз больше чем весит сам в сухом виде. А отдаёт влагу до 95% того, что впитал. При этом он может впитать до 40% удобрений, которые попали в почву в водорастворённом виде, а, когда концентрация удобрений в почве упадёт (их поглотят растения) Аквасин отдаст поглощённые удобрения в почву. Это продлевает срок действия удобрений и снижает общее количество вносимых удобрений.

Так как растения чувствительны к содержанию влаги в почве, тонкие корешки будут расти в направлении её источника, попутно улучшая снабжение всего растения влагой и минеральными веществами, что положительно скажется на общем количестве урожая.

Поскольку Акваин представляет собой цепочку полимеров акрила, связанных ионами калия в пространственную сеть, то, он распадается на аммиак, углекислый газ и вносит в почву ионы калия, что само по себе очень ценно - тут и азот и калий - основные элементы удобрений. Таким образом, этот продукт экологически безвреден - не содержит натрия и солей тяжёлых металлов.

В течение пяти лет гранулы Аквасина будут разлагаться в почве, всё это время питая влагой корни растений.

Гидрогели применяются для регулирования влажности почвы - они впитывают излишнюю влагу, отдавая её при высыхании почвы.

Так же гидрогели применяются для улучшения приживаемости саженцев, ими можно защитить растения от засухи, при транспортировке растений на большие расстояния, или для хранения живых саженцев и теплолюбивых растений в зимний период.

В комнатном цветоводстве можно внести Аквасин в почву, полить её и спокойно уехать в отпуск - Аквасин сбережёт влагу и будет поддерживать оптимальное содержание влаги в течении некоторого периода.

В целом, в сельском хозяйстве гидрогель позволяет снизить (в пять раз) частоту полива, а, значит дополнительно защитить землю от засаливания, приживаемость пересаженных растений возрастает (до 99%), урожайность повышается, снижается расход удобрений.