Έργα Climate Detectives 2022-2023
Τίτλος του έργου: InNovarAction: Η κλιματική αλλαγή, η ποιότητα του αέρα και η τοπική γεωργική οικονομία
Ομάδα: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Ιταλία 7 Ηλικία του μαθητή: 14-15 ετών, 16-17 ετών
Είναι δυνατόν να δημιουργηθεί ένα υπερ-απορροφητικό υλικό για τη γεωργία που θα αντιμετωπίζει την ξηρασία;
È possibile creare un materiale super-assorbente per l'agricoltura per fare fronte alla siccità?
Οι κλιματικές και περιβαλλοντικές αλλαγές έχουν ιδιαίτερο αντίκτυπο στο νερό. Από τα 7,7 δισεκατομμύρια κατοίκους του πλανήτη, περίπου 3 δισεκατομμύρια ζουν σε ξηρές περιοχές. Οι τελευταίες, μαζί, καλύπτουν 46,2% της χερσαίας έκτασης. Δεδομένων των συνεχιζόμενων κλιματικών αλλαγών, των μακρών περιόδων ξηρασίας και της αύξησης των ερημικών περιοχών, είναι απαραίτητο να μπορούμε να μελετήσουμε νέα υλικά για τη δέσμευση και την αποθήκευση νερού στον αέρα. Στο Πιεμόντε, το καλοκαίρι του 2022 είχε μέση θερμοκρασία 20,7°C, με θετική θερμοκρασιακή ανωμαλία 3,1°C σε σύγκριση με τον μέσο όρο της περιόδου 1971-2000, και ήταν η δεύτερη θερμότερη καλοκαιρινή περίοδος στην ιστορική κατανομή των τελευταίων 65 ετών μετά το εξαιρετικό καλοκαίρι του 2003. Η χρήση δορυφορικών εικόνων (δείκτες NDMI, NDVI, OTCI), επεξεργασμένων με προηγμένες τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης, μας επέτρεψε να διαπιστώσουμε ότι περίπου 3.000 εκτάρια ορυζώνων έχουν χαθεί στην επαρχία Novara, που αντιπροσωπεύουν 10% της συνολικής έκτασης ρυζιού στην περιοχή Novara. Το έργο μας είχε ως στόχο την κατασκευή ενός πρωτοτύπου για τη σύλληψη της υγρασίας του αέρα και τη μετατροπή της σε νερό. Ο κύριος στόχος ήταν η υλοποίηση ενός υπερ-απορροφητικού προϊόντος, το οποίο είναι χαμηλού κόστους, σταθερό, αναγεννητικό και κυρίως μπορεί να ληφθεί από πράσινες πρώτες ύλες. Η γέλη αποτελείται κυρίως από δύο φθηνά και κοινά συστατικά: την κυτταρίνη, η οποία προέρχεται από τα φυτικά τοιχώματα των φυτών, και το κόμμι Konjac, ένα πηκτικό που χρησιμοποιείται στη μαγειρική. Το κόμμι Konjac, λόγω της πορώδους δομής του, δεσμεύει την υγρασία από τον αέρα, ενώ η κυτταρίνη, όταν θερμαίνεται από τον ήλιο, απελευθερώνει το δεσμευμένο νερό λόγω των υδατοαπωθητικών ιδιοτήτων της. Οι χρόνοι σύνθεσης μειώνονται επειδή η γέλη, αφού αποξηρανθεί με κατάψυξη σε ένα καλούπι, μπορεί να αποκολληθεί και να χρησιμοποιηθεί αμέσως.
Οι κλιματικές και περιβαλλοντικές αλλαγές επηρεάζουν ιδιαίτερα το νερό. Ανάµεσα στους 7,7 εκατοµµύρια κατοίκους της Πιανέτας, περίπου 3 εκατοµµύρια ζουν σε αρικές ζώνες. Queste ultime, messe insieme, coprono il 46,2% delle terre emerse. Visti i cambiamenti climatici in atto, i lunghi periodi di siccità, l'aumento delle zone desertiche, è necessario potere studiare nuovi materiali per la cattura e l'immagazzinamento dell'acqua presente nell'aria. Στο Piemonte το έτος 2022 παρουσίασε μια μέση θερμοκρασία 20,7°C, με μια θετική χρονική ανωμαλία 3,1°C σε σχέση με τη μέση θερμοκρασία της περιόδου 1971-2000, και προέκυψε η δεύτερη πιο κρύα χρονική περίοδος στην ιστορική κατανομή των τελευταίων 65 ετών μετά το έκκρηκτο έτος 2003. L'utilizzo di immagini satellitari (indici NDMI, NDVI, OTCI), elaborate con tecniche avanzate di intelligenza artificiale, ha permesso di stabilire che nella provincia di Novara sono andati persi circa 3.000 ettari a risaia che rappresentano il 10% della superficie totale a riso del novarese. Il nostro progetto mira alla realizzazione di un prototipo per catturare l'umidità presente nell'aria e trasformarla in acqua. L'obiettivo principale è stato la realizzazione di un prodotto super-assorbente a basso costo, stabile, rigenerabile, ma soprattutto ottenibile da materie prime green. Il gel è composto principalmente da due ingredienti economici e comuni: la cellulosa, proveniente dalle pareti vegetali delle piante, e la gomma di Konjac, un addensante utilizzato in cucina. La gomma di Konjac, grazie alla sua struttura porosa, cattura l'umidità dell'aria mentre la cellulosa, quando si scalda con il sole, rilascia l'acqua catturata grazie alle sue qualità idrorepellenti. I tempi di sintesi sono ridotti perché il gel, una volta liofilizzato in uno stampo, può essere staccato e utilizzato immediatamente.
Μέτρηση της απορρόφησης υδρατμών: Τα αποξηραμένα δείγματα υπερυγροσκοπικού πολυμερούς (SHPF) τοποθετήθηκαν μέσα σε φιαλίδια και στη συνέχεια σφραγίστηκαν σε σύστημα υγρασίας ελεγχόμενης RH (ξηραντήρας ή μικρο-θερμοκήπιο). Η σχετική υγρασία στο θάλαμο δοκιμής σταθεροποιήθηκε στην επιθυμητή τιμή με υπερκορεσμένο διάλυμα ειδικού άλατος. Η σχετική υγρασία ~15% και ~30% πραγματοποιήθηκε με τη χρήση υπερκορεσμένων διαλυμάτων LiCl και CH3CO2K, αντίστοιχα. Για την παρακολούθηση της σχετικής υγρασίας και της θερμοκρασίας στο θάλαμο χρησιμοποιήθηκε ένα υγρόμετρο και ένας αισθητήρας θερμόμετρου. Στη συνέχεια, με τη χρήση μικροζυγίου, παρατηρήσαμε τις μεταβολές του βάρους κατά τη διάρκεια των φάσεων απορρόφησης και εκρόφησης- για την ελεγχόμενη εκρόφηση χρησιμοποιήθηκε λάμπα υπέρυθρης ακτινοβολίας. Από τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν, συνάγεται ότι οι βέλτιστες συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων είναι: KGM 4,6% βάρος και HPC 1% βάρος.
- Τα πολυμερή μπορούν να κάνουν περισσότερους από 10 κύκλους απορρόφησης-απορρόφησης την ημέρα.
- Το απορροφημένο νερό μπορεί να απελευθερωθεί γρήγορα σε θερμοκρασίες ηλιακής θέρμανσης 30 °C.
- Η απορρόφηση νερού μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPC
- Το κόμμι Konjac και η υδροξυπροπυλοκυτταρίνη είναι ανανεώσιμες και χαμηλού κόστους βιομάζες
- Το χαμηλότερο πάχος πολυμερούς απορροφά 0,64 g∙g -1 νερού σε 15% κατά H.R.
Misura dell'assorbimento del vapore acqueo: Prima della misurazione dell'assorbimento del vapore acqueo, tutti i campioni sono stati essiccati in stufa a 90 °C per almeno 2 h. I campioni di polimerici super igroscopici (SHPF) essiccati sono stati introdotti all'interno di vials e successivamente chiusi in un sistema ad umidità RH controllato (essiccatore o micro-serra). L'umidità relativa nella camera di prova è stata stabilizzata al valore desiderato con una soluzione sovra-satura di un sale specifico. L'umidità relativa del ~15% e del ~30% sono state realizzate utilizzando rispettivamente soluzioni super-sature di LiCl e CH3CO2K. Per il monitoraggio dell'umidità relativa e della temperatura nella camera è stato impiegato un igrometro e una sonda termometrica. Servendoci di una microbilancia, abbiamo poi osservato le variazioni di peso durante le fasi di assorbimento e di desorbimento, una lampada IR è stata usata per il desorbimento controllato. Dai risultati sperimentali ottenuti si deduce che le concentrazioni ottimali dei reagenti sono: KGM 4,6% peso και HPC 1% peso.
- Τα πολυμερή μπορούν να πραγματοποιήσουν περισσότερες από 10 περιόδους απορρόφησης-απορρόφησης ανά ημέρα.
- Το απορροφημένο νερό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί σε σύντομο χρονικό διάστημα με θερμοκρασία ηλιακού αναψύκτη 30 °C.
- Η απορρόφηση νερού μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε HPC
- La gomma di Konjac e l'idrossipropilcellulosa sono biomasse rinnovabili e a basso costo
- Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πολυμερές αντιστοιχεί σε 0,64 g∙g -1 d'acqua al 15% di H.R.
Από την ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων, τις έρευνες της Arpa Piemonte και τις μελέτες του Εθνικού Οργανισμού Ορύζης, είναι σαφές ότι η συνεχιζόμενη κλιματική αλλαγή, η έλλειψη νερού και τα αυξανόμενα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης θέτουν σε κίνδυνο τόσο την παραγωγή όσο και την ποιότητα του ρυζιού στην περιοχή της Νοβάρα. Η συγκεκριμένη δράση μας περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός πειραματικού ορυζώνα έκτασης ενός τετραγωνικού μέτρου μέσα στο γκαζόν του σχολείου μας. Το έδαφος του ορυζώνα θα επεξεργαστεί με το υπερ-απορροφητικό τζελ από κόμμι koniac και υδροξυ-προπυλο-κυτταρίνη, πειραματιζόμενοι με την ποικιλία ρυζιού Prometheus 81, η οποία έχει πολύ πιο ανεπτυγμένο ριζικό σύστημα και επομένως μπορεί να αναπτυχθεί βαθύτερα. Με αυτόν τον τρόπο, το φυτό μπορεί να φτάσει σε στρώματα του εδάφους που κανονικά δεν θα εξερευνούσαν άλλες ποικιλίες ρυζιού με οριζόντιο ριζικό σύστημα.
Dall'analisi dei dati satellitari, dai rilievi Arpa Piemonte e dagli studi condotti dall'ente Nazionale risi appare evidente che i cambiamenti climatici in atto, la carenza idrica e l'aumento del grado di inquinamento dell'aria stanno compromettendo sia la produzione sia la qualità dei risi del territorio Novarese. La nostra azione concreta prevede la realizzazione di una risaia sperimentale di un metro quadrato all'interno del prato della nostra scuola. Il terreno della risaia sarà trattato con il gel super assorbente a base di gomma di koniac e idrossi-propil-cellulosa sperimentando la varietà di riso prometeo 81 che possiede un apparato radicale molto più sviluppato e quindi può crescere più in profondità, la pianta, in questo modo, può raggiungere strati del suolo che normalmente non verrebbero esplorati da altre varietà di riso con un sistema radicale di tipo orizzontale.
Κατεβάστε την αφίσα του έργου PDF
Αυτό το έργο μεταφράστηκε αυτόματα στα αγγλικά.
Τα έργα δημιουργούνται από τις ομάδες και αναλαμβάνουν την πλήρη ευθύνη των κοινών δεδομένων.
← Όλα τα έργα
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 