Klimato detektyvai 2022-2023 m. projektai
Projekto pavadinimas: InNovarAction: Klimato kaita, oro kokybė ir vietos žemės ūkio ekonomika
Komanda: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Italija 7 Mokinio amžius: 14-15 metų, 16-17 metų
Ar įmanoma sukurti superabsorbuojančią medžiagą, kuri padėtų žemės ūkiui įveikti sausrą?
È possibile creare un materiale super-assorbente per l'agricoltura per fare fronte alla siccità?
Klimato ir aplinkos pokyčiai daro ypatingą poveikį vandeniui. Iš 7,7 mlrd. planetos gyventojų apie 3 mlrd. gyvena sausringose vietovėse. Pastarosios kartu paėmus užima 46,2% sausumos ploto. Atsižvelgiant į vykstančius klimato pokyčius, ilgus sausrų laikotarpius ir dykumų plotų didėjimą, būtina turėti galimybę ištirti naujas medžiagas, skirtas vandeniui surinkti ir saugoti ore. Pjemonte 2022 m. vasaros vidutinė temperatūra buvo 20,7 °C, o teigiama temperatūros anomalija, palyginti su 1971-2000 m. vidurkiu, siekė 3,1 °C. Tai buvo antras karščiausias vasaros sezonas istoriniame pastarųjų 65 metų pasiskirstyme po išskirtinės 2003 m. vasaros. Naudojant palydovines nuotraukas (NDMI, NDVI, OTCI indeksai), apdorotas pažangiais dirbtinio intelekto metodais, pavyko nustatyti, kad Novaros provincijoje buvo prarasta apie 3 000 ha ryžių laukų, kurie sudaro 10% viso Novaros regiono ryžių ploto. Mūsų projekto tikslas buvo sukurti prototipą, kuris gaudytų ore esančią drėgmę ir paverstų ją vandeniu. Pagrindinis tikslas buvo sukurti superabsorbuojantį produktą, kuris būtų pigus, stabilus, regeneruojamas ir, svarbiausia, gaunamas iš ekologiškų žaliavų. Gelis daugiausia sudarytas iš dviejų pigių ir įprastų sudedamųjų dalių: celiuliozės, gaunamos iš augalų sienelių, ir "Konjac" dervos - tirštiklio, naudojamo maisto gamyboje. Konjako derva dėl savo akytos struktūros sulaiko drėgmę iš oro, o celiuliozė, kaitinama saulės, dėl savo vandenį atstumiančių savybių išlaisvina sulaikytą vandenį. Sintezavimo laikas sutrumpėja, nes užšaldymo formoje išdžiovintą gelį galima nulupti ir iš karto naudoti.
I cambiamenti climatici ed ambientali impattano in particolar modo sull'acqua. 7,7 milijonų Pianetos gyventojų, iš kurių maždaug 3 milijonai gyvena arido zonoje. 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. In Piemonte l'estate 2022 ha avuto una temperatura media di 20,7°C, con un'anomalia termica positiva di 3,1°C rispetto alla media del periodo 1971-2000, ed è risultata la seconda stagione estiva più calda nella distribuzione storica degli ultimi 65 anni dopo l'eccezionale estate 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, stabilile, 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.
Vandens garų absorbcijos matavimas: Prieš matuojant vandens garų absorbciją, visi mėginiai buvo džiovinami džiovykloje 90 °C temperatūroje ne trumpiau kaip 2 val. Išdžiovinti superhigroskopinio polimero (SHPF) mėginiai buvo sudėti į buteliukus ir uždaryti RH kontroliuojamoje drėgmės sistemoje (džiovykloje arba mikro šiltnamyje). Santykinė drėgmė bandymo kameroje buvo stabilizuojama iki pageidaujamos vertės naudojant persotintą tam tikros druskos tirpalą. Santykinė drėgmė ~15% ir ~30% buvo realizuota naudojant atitinkamai persotintus LiCl ir CH3CO2K tirpalus. Santykinei drėgmei ir temperatūrai kameroje stebėti buvo naudojamas drėgnomačio ir termometro zondas. Tada, naudodami mikrobalansą, stebėjome masės pokyčius absorbcijos ir desorbcijos fazių metu; kontroliuojamai desorbcijai buvo naudojama infraraudonųjų spindulių lempa. Iš gautų eksperimentinių rezultatų galima daryti išvadą, kad optimalios reagentų koncentracijos yra šios: KGM 4,6% masės ir HPC 1% masės.
- Polimerai gali atlikti daugiau kaip 10 absorbcijos ir desorbcijos ciklų per dieną.
- Absorbuotas vanduo gali greitai išsiskirti esant 30 °C saulės kaitinimo temperatūrai.
- Vandens absorbcija mažėja didėjant HPC kiekiui
- Konjako derva ir hidroksipropilceliuliozė yra atsinaujinanti ir nebrangi biomasė
- Mažiausias polimero storis absorbuoja 0,64 g∙g -1 vandens 15% pagal H.R.
Misura dell'assorbimento del vapore acqueo: 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-satura 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 ir 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.
Analizuojant palydovinius duomenis, Arpa Piemonte tyrimus ir Nacionalinės ryžių agentūros atliktus tyrimus paaiškėjo, kad dėl vykstančių klimato pokyčių, vandens trūkumo ir didėjančios oro taršos kyla pavojus ryžių auginimui ir kokybei Novaros regione. Mūsų konkretus veiksmas - vieno kvadratinio metro ploto eksperimentinio ryžių lauko įkūrimas mūsų mokyklos pievoje. Ryžių lauko dirvožemis bus apdorotas superabsorbciniu geliu, pagamintu iš koniako dervos ir hidroksipropilceliuliozės, eksperimentuojant su Prometheus 81 ryžių veisle, kurios šaknų sistema daug labiau išvystyta, todėl ji gali augti giliau. Taip augalas gali pasiekti tokius dirvožemio sluoksnius, į kuriuos kitos ryžių veislės, turinčios horizontalią šaknų sistemą, paprastai neįsikurtų.
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.
Atsisiųsti projekto plakatą PDF formatu
Šis projektas buvo automatiškai išverstas į anglų kalbą.
Projektus kuria komandos ir prisiima visą atsakomybę už bendrus duomenis.
← Visi projektai
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 