Kliimadetektorite projektid 2022-2023

Projekti teema: Globaalne soojenemine

Projekti pealkiri: InNovarAction: Kliimamuutused, õhukvaliteet ja kohalik põllumajandusmajandus

Meeskond: InNovarAzione

ITI OMAR   Novara   Itaalia   7 Õpilase vanus: 14-15-aastased, 16-17-aastased

Uurimisküsimus

Kas on võimalik luua põllumajanduse jaoks üliimav materjal, et tulla toime põuaga?
È possibile creare un materiale super-assorbente per l'agricoltura per fare fronte alla siccità?

Projekti kokkuvõte
SUPERABSORBENTSE POLÜMEERI KUJUTIS

Kliima- ja keskkonnamuutused mõjutavad eelkõige vett. Planeedi 7,7 miljardist elanikust umbes 3 miljardit elab kuivades piirkondades. Viimased katavad kokku 46,2% maismaapinnast. Arvestades käimasolevaid kliimamuutusi, pikki põuaperioode ja kõrbepiirkondade suurenemist, on vaja uurida uusi materjale vee kinnipüüdmiseks ja säilitamiseks õhus. Piemontes oli 2022. aasta suvi keskmiselt 20,7 °C, kusjuures temperatuurianomaalia oli positiivne 3,1 °C võrreldes 1971-2000 aastate keskmisega, ja see oli viimase 65 aasta ajaloolises jaotuses teine kuumim suvehooaeg pärast 2003. aasta erakordset suve. Satelliidipiltide (NDMI, NDVI, OTCI indeksid) kasutamine, mida on töödeldud arenenud tehisintellekti tehnikate abil, võimaldas meil kindlaks teha, et Novara provintsis on kadunud umbes 3000 hektarit riisipõlde, mis moodustab 10% kogu Novara piirkonna riisipinnast. Meie projekti eesmärk oli ehitada prototüüp, mis püüab õhus leiduvat niiskust ja muudab selle veeks. Peamine eesmärk oli realiseerida superabsorbeeriv toode, mis on odav, stabiilne, taastatav ja eelkõige rohelisest toorainest saadav. Geel koosneb peamiselt kahest odavast ja levinud koostisainest: tselluloosist, mis pärineb taimede seintelt, ja Konjac-kummist, mis on toiduvalmistamisel kasutatav paksendaja. Konjakkumm oma poorse struktuuri tõttu püüab õhust niiskust, samas kui tselluloos, kui seda päikese käes kuumutada, vabastab kinnipeetud vee tänu oma vetthülgavatele omadustele. Sünteesiaeg lüheneb, sest vormides külmkuivatatud geeli saab koorida ja kohe kasutada.

I cambiamenti climatici ed ambientali impattano in particolar modo sull'acqua. Sui 7,7 miliardi di abitanti del Pianeta, circa 3 miliardi vivono nelle zone aride. 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 potario potere studiare nuovi materiali per la cattura e l'immagazzinamento dell'acqua presente nell'aria. Piemonte maakonnas on 2022. aasta keskmine temperatuur 20,7 °C, mille positiivne anomaalia on 3,1 °C võrreldes ajavahemiku 1971-2000 keskmise temperatuuriga, ja see on teine kõige külmem etapp ajaloostrateegias, mis on toimunud 65 aasta jooksul pärast 2003. aasta ektseptsiooni. 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 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.

Peamised tulemused ja järeldused
KATSE KASVUHOONE RIISISEEMNETEGA JA SUPERABSORBEERIVA POLÜMEERIGA

Veeauru neeldumise mõõtmine: Enne veeauru neeldumise mõõtmist kuivatati kõik proovid ahjus 90 °C juures vähemalt 2 tundi. Kuivatatud ülihügroskoopilise polümeeri (SHPF) proovid paigutati viaali sisse ja suleti seejärel RH-kontrollitud niiskussüsteemi (kuivati või mikrokasvuhoonesse). Suhteline õhuniiskus katsekambris stabiliseeriti soovitud väärtuseni spetsiaalse soola üleküllastunud lahusega. Suhteline õhuniiskus ~15% ja ~30% saavutati vastavalt LiCl ja CH3CO2K üleküllastunud lahuste abil. Suhtelise õhuniiskuse ja temperatuuri jälgimiseks kambris kasutati hügromeetrit ja termomeetrit. Seejärel jälgisime mikrobalansiga kaalumuutusi absorptsiooni- ja desorptsioonifaaside ajal; kontrollitud desorptsiooniks kasutati infrapunalampi. Saadud katsetulemustest võib järeldada, et reaktiivide optimaalsed kontsentratsioonid on järgmised: KGM 4,6% kaal ja HPC 1% kaal.
- Polümeerid võivad teha rohkem kui 10 imendumis-desorptsioonitsüklit päevas.
- Neeldunud vesi võib kiirelt vabaneda päikesekütte temperatuuril 30 °C.
- Veeimavus väheneb koos HPC sisalduse suurenemisega.
- Konjakkumm ja hüdroksüpropüültselluloos on taastuvad ja odavad biomassi materjalid.
- Madalaim polümeeri paksus neelab 0,64 g∙g -1 vett 15% juures H.R. järgi.

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 stableizata al valore desiderato con una soluzione sovra-satura di un sale specifico. L'umidità relativa del ~15% ja del ~30% sono state realizzate utilizzando rispettivamente soluzioni super-sature di LiCl and CH3CO2K. Per il monitoraggio dell'umidità relativa e della temperatura nella camera è stato impiegato un igrometro e una sonda termometrica. Kasutades mikrobilantsi, jälgisime peso muutusi assorbeerumise ja desorbeerumise ajal; desorbeerumise kontrollimiseks kasutati infrapunalampi. Saadud katsetulemustest järeldub, et reaktsioonide kontsentratsioonid on optimaalsed: KGM 4,6% peso ja HPC 1% peso.
- I polimeri possono fare più di 10 cicli di assorbimento-desorbimento al giorno.
- L'acqua assorbita può essere rilasciata in tempi brevi con temperature di riscaldamento solare di 30 °C.
- L'assorbimento di acqua diminuisce con l'aumento del contenuto di HPC
- La gomma di Konjac e l'idrossipropilcellulosa sono biomasse rinnovabili e a basso costo
- Lo spessore più basso di polimero assorbe 0,64 g∙g -1 d'acqua al 15% di H.R.

Mis saab edasi? Meetmed, mis aitavad muuta olukorda ja vähendada probleemi
UUS VERTIKAALSELT JUURDUNUD RIISISORT, MIDA KATSETATAKSE ÜLIIMAVA GEELIGA

Satelliidiandmete, Arpa Piemonte uuringute ja Riikliku Riisiameti uuringute analüüsi põhjal on selge, et jätkuvad kliimamuutused, veepuudus ja suurenev õhusaaste ohustavad nii Novara piirkonna riisitootmist kui ka riisikvaliteeti. Meie konkreetne tegevus hõlmab ühe ruutmeetri suuruse katselise riisipõllu rajamist meie kooli muruplatsile. Riisipõllu pinnast töödeldakse konjakkummist ja hüdroksüpropüültselluloosist valmistatud üliimava geeliga, katsetades riisisordiga Prometheus 81, millel on palju arenenum juursüsteem ja mis suudab seetõttu sügavamale kasvada. Nii jõuab taim mullakihtidesse, mida teised horisontaalse juurestikuga riisisordid tavaliselt ei uuriks.

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.

Projekti plakat:

Lae alla projekti plakat PDF

Muu sisu:

I.T.I.-OMAR-NOVARA.pdf

See projekt tõlgiti automaatselt inglise keelde.
Projektid luuakse meeskondade poolt ja nad võtavad täieliku vastutuse jagatud andmete eest.
← Kõik projektid