Ilmastodetektivien hankkeet 2022-2023
Hankkeen nimi: InNovarAction: Ilmastonmuutos, ilmanlaatu ja paikallinen maataloustalous
Joukkue: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Italia 7 Oppilaan ikä: 14-15-vuotiaat, 16-17-vuotiaat
Voidaanko maataloutta varten luoda erittäin imukykyistä materiaalia, joka selviytyy kuivuudesta?
Onko mahdollista luoda super-assorbenttia materiaalia maataloutta varten, jotta voidaan päästä terveellisyyden edelle?
Ilmasto- ja ympäristömuutokset vaikuttavat erityisesti veteen. Maapallon 7,7 miljardista asukkaasta noin 3 miljardia asuu kuivilla alueilla. Kuivat alueet kattavat yhteensä 46,2% maapinta-alasta. Kun otetaan huomioon meneillään olevat ilmastonmuutokset, pitkät kuivuusjaksot ja aavikkoalueiden lisääntyminen, on välttämätöntä pystyä tutkimaan uusia materiaaleja, joilla vettä voidaan sitoa ja varastoida ilmassa. Piemontessa kesän 2022 keskilämpötila oli 20,7 °C, ja lämpötilan poikkeama oli 3,1 °C positiivinen verrattuna vuosien 1971-2000 keskiarvoon, ja se oli toiseksi kuumin kesäkausi viimeisten 65 vuoden historiallisessa jakaumassa vuoden 2003 poikkeuksellisen kesän jälkeen. Kehittyneillä tekoälytekniikoilla käsiteltyjen satelliittikuvien (NDMI-, NDVI- ja OTCI-indeksit) avulla on voitu todeta, että Novaran maakunnassa on hävinnyt noin 3 000 hehtaaria riisipeltoja, mikä vastaa 10% Novaran alueen koko riisipinta-alasta. Hankkeemme tavoitteena oli rakentaa prototyyppi, jolla ilmassa oleva kosteus saadaan talteen ja muutettua vedeksi. Päätavoitteena oli toteuttaa erittäin imukykyinen tuote, joka on edullinen, vakaa, uusiutuva ja ennen kaikkea ympäristöystävällisistä raaka-aineista saatava. Geeli koostuu pääasiassa kahdesta halvasta ja yleisestä ainesosasta: selluloosasta, joka on peräisin kasvien seinämistä, ja Konjac-kumista, joka on ruoanlaitossa käytetty sakeuttamisaine. Konjac-kumi sitoo huokoisen rakenteensa ansiosta kosteutta ilmasta, kun taas selluloosa auringon lämmittämänä vapauttaa vedenpoisto-ominaisuuksiensa ansiosta sitomansa veden. Synteesiin kuluva aika lyhenee, koska muotissa kylmäkuivattu geeli voidaan irrottaa ja käyttää välittömästi.
I cambiamenti climatici ed ambientali impattano in particolar modo sull'acqua. Pianetan 7,7 miljoonan asukkaan joukossa noin 3 miljoonaa asukasta asuu aride-vyöhykkeellä. Queste ultime, messe insieme, coprono il 46,2% delle terre emerse. Kun otetaan huomioon meneillään olevat ilmastomuutokset, pitkät siccità-jaksot ja aavikkovyöhykkeiden kasvu, on tarpeen tutkia uusia materiaaleja, jotka soveltuvat veden peittämiseen ja häikäisemättömyyteen ilmassa. Piemontessa vuoden 2022 keskilämpötila on 20,7 °C, mikä merkitsee 3,1 °C:n positiivista anomaliaa verrattuna vuosien 1971-2000 keskilämpötilaan, ja se on viimeisten 65 vuoden historiallisessa jakaumassa toiseksi viilein ajanjakso vuoden 2003 eksezionale jälkeen. 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 prodotto super-assorbente a basso costo, stabile, rigenerabile, ma soprattutto ottenibile da materie prime green. Il gel è composto principalmente da due due ingredienti economi 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.
Vesihöyryn absorption mittaaminen: Ennen vesihöyryn absorption mittaamista kaikki näytteet kuivattiin uunissa 90 °C:ssa vähintään 2 tuntia. Kuivatut superhygroskooppisen polymeerin (SHPF) näytteet asetettiin injektiopulloihin ja suljettiin sitten RH-ohjattuun kosteusjärjestelmään (kuivausrumpu tai mikrokasvihuone). Suhteellinen kosteus testikammiossa vakautettiin haluttuun arvoon ylikyllästetyllä tietyn suolan liuoksella. Suhteellinen kosteus ~15% ja ~30% toteutettiin LiCl:n ylikyllästetyillä liuoksilla ja CH3CO2K:n ylikyllästetyillä liuoksilla. Suhteellisen kosteuden ja lämpötilan seurantaan kammiossa käytettiin kosteusmittaria ja lämpömittaria. Tämän jälkeen tarkkailtiin mikrovaakamittarilla painon muutoksia absorptio- ja desorptiovaiheiden aikana; kontrolloidussa desorptiossa käytettiin infrapunalamppua. Saaduista kokeellisista tuloksista voidaan päätellä, että reagenssien optimaaliset pitoisuudet ovat seuraavat: KGM 4,6% ja HPC 1%.
- Polymeerit voivat tehdä yli 10 imeytymis- ja imeytymissykliä päivässä.
- Imeytynyt vesi voi vapautua nopeasti 30 °C:n aurinkolämpötilassa.
- Veden imeytyminen vähenee HPC-pitoisuuden kasvaessa.
- Konjakkikumi ja hydroksipropyyliselluloosa ovat uusiutuvia ja edullisia biomassoja.
- Pienin polymeerin paksuus absorboi 0,64 g∙g -1 vettä 15%:n lämpötilassa H.R.:llä.
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% 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. Mikrobilanssin avulla seurattiin peson vaihtelua assorboitumisen ja desorboitumisen aikana, ja desorboitumisen kontrollointia varten käytettiin IR-lamppua. Dai risultati sperimentali ottenuti si deduce che le concentrazioni ottimali dei reagenti sono: 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.
- Veden imeytyminen vähenee HPC:n pitoisuuden kasvaessa.
- 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..
Satelliittitietojen, Arpa Piemonten tutkimusten ja kansallisen riisinviljelyviraston tekemien tutkimusten analyysin perusteella on selvää, että käynnissä oleva ilmastonmuutos, vesipula ja lisääntyvä ilmansaasteet heikentävät sekä riisin tuotantoa että laatua Novaran alueella. Konkreettiseen toimintaamme kuuluu yhden neliömetrin kokoisen koeruokapellon perustaminen koulumme nurmikolle. Riisipellon maaperä käsitellään konjakkikumista ja hydroksipropyyliselluloosasta valmistetulla superabsorbenttisella geelillä, ja siinä kokeillaan Prometheus 81 -riisilajiketta, jolla on paljon kehittyneempi juuristo ja joka voi siksi kasvaa syvemmälle. Näin kasvi pääsee maaperän kerroksiin, joita muut vaakasuoran juuriston omaavat riisilajikkeet eivät normaalisti pääsisi tutkimaan.
Satelliittidatan, Arpa Piemonte -järven rilievien ja kansallisen tutkimuslaitoksen tekemien tutkimusten perusteella on ilmeistä, että meneillään oleva ilmastonmuutos, idrica-ilmaston heikkeneminen ja ilmakehän saastumisasteen nousu vaarantavat sekä Novaresen alueen tuotantoa että sen laatua. 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 with 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.
Tämä hanke käännettiin automaattisesti englanniksi.
Tiimit luovat projektit, ja ne ottavat täyden vastuun jaetuista tiedoista.
← Kaikki hankkeet
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 