Klimadetektivenes prosjekter 2022-2023
Prosjektets tittel: InNovarAction: Klimaendringer, luftkvalitet og den lokale landbruksøkonomien
Team: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Italia 7 Studentens alder: 14-15 år, 16-17 år
Er det mulig å lage et superabsorberende materiale for landbruket for å takle tørke?
È possibile creare un materiale super-assorbente per l'agricoltura per fare fronte alla siccità?
Klima- og miljøendringer har en særlig innvirkning på vann. Av klodens 7,7 milliarder innbyggere bor rundt 3 milliarder i tørre områder. Sistnevnte dekker til sammen 46,2% av landarealet. Med tanke på de pågående klimaendringene, de lange tørkeperiodene og økningen i ørkenområder er det nødvendig å kunne studere nye materialer for å fange opp og lagre vann i luften. I Piemonte hadde sommeren 2022 en gjennomsnittstemperatur på 20,7 °C, med et positivt temperaturavvik på 3,1 °C sammenlignet med gjennomsnittet for perioden 1971-2000, og var den nest varmeste sommersesongen i den historiske fordelingen de siste 65 årene etter den eksepsjonelle sommeren 2003. Ved hjelp av satellittbilder (NDMI-, NDVI- og OTCI-indekser) som er behandlet med avanserte teknikker for kunstig intelligens, har vi kunnet fastslå at ca. 3 000 hektar rismarker har gått tapt i Novara-provinsen, noe som utgjør 10% av det totale risarealet i Novara-området. Prosjektet vårt gikk ut på å bygge en prototype for å fange opp fuktighet i luften og omdanne den til vann. Hovedmålet var å utvikle et superabsorberende produkt som er billig, stabilt, regenererbart og fremfor alt kan fremstilles av grønne råvarer. Gelen består hovedsakelig av to billige og vanlige ingredienser: cellulose, som kommer fra planteveggene, og konjacgummi, et fortykningsmiddel som brukes i matlaging. Konjacgummi fanger opp fuktighet fra luften på grunn av sin porøse struktur, mens cellulose, når den varmes opp av solen, frigjør det innfangede vannet på grunn av sine vannavstøtende egenskaper. Syntesetiden reduseres fordi gelen, når den er frysetørket i en form, kan skrelles av og brukes umiddelbart.
Klima- og miljøendringene påvirker i særlig grad vannet. Blant de 7,7 millioner innbyggerne i Pianeta bor ca. 3 millioner i tørre områder. Sammenlagt utgjør disse 46,2% delle terre emerse. Med tanke på de pågående klimaendringene, de lange tørkeperiodene og økningen i antall ørkensoner, er det nødvendig å studere nye materialer for å fange opp og fordampe vannet i luften. I Piemonte har det i 2022 vært en middeltemperatur på 20,7 °C, med en positiv temperaturanomali på 3,1 °C i forhold til middeltemperaturen i perioden 1971-2000, og det er den andre kaldere perioden i den historiske fordelingen de siste 65 årene etter den ekstreme perioden i 2003. Ved hjelp av satellittsatellittbilder (NDMI, NDVI, OTCI) og avansert teknologi for kunstig intelligens har det vært mulig å stabilisere at det i Novara-provinsen er ca. 3 000 ettari a risaia som representerer 10% av Novaras totale risikoareal. 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. Det tar ikke lang tid å tørke, fordi gelen, etter å ha blitt liofilisert i en stamp, kan brukes umiddelbart.
Måling av vanndampabsorpsjon: Før måling av vanndampabsorpsjon ble alle prøvene tørket i en ovn ved 90 °C i minst 2 timer. De tørkede superhygroskopiske polymerprøvene (SHPF) ble plassert i hetteglass og deretter forseglet i et RH-styrt fuktighetssystem (tørketrommel eller mikrodrivhus). Den relative luftfuktigheten i testkammeret ble stabilisert til ønsket verdi med en overmettet løsning av et bestemt salt. Den relative luftfuktigheten på ~15% og ~30% ble oppnådd ved hjelp av overmettede løsninger av henholdsvis LiCl og CH3CO2K. Et hygrometer og en termometersonde ble brukt til å overvåke den relative fuktigheten og temperaturen i kammeret. Ved hjelp av en mikrovekt observerte vi deretter vektendringene under absorpsjons- og desorpsjonsfasene; en IR-lampe ble brukt til kontrollert desorpsjon. Ut fra de eksperimentelle resultatene kan det utledes at de optimale konsentrasjonene av reagensene er: KGM 4,6% vekt og HPC 1% vekt.
- Polymerer kan utføre mer enn 10 absorpsjons- og desorbsjonssykluser per dag.
- Det absorberte vannet kan frigjøres raskt ved solvarmetemperaturer på 30 °C.
- Vannabsorpsjonen avtar med økende HPC-innhold
- Konjacgummi og hydroksypropylcellulose er fornybare og rimelige biomasser.
- Den laveste polymertykkelsen absorberer 0,64 g∙g -1 vann ved 15% ved H.R.
Misurazione 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. Ved hjelp av en mikrobilancia har vi observert variasjoner i vekten i løpet av opptaks- og uttaksfasene, og vi har brukt en IR-lampe for å kontrollere opptak og uttak. Dai risultati sperimentali ottenuti si deduce che le concentrazioni ottimali dei reagenti sono: KGM 4,6% peso og HPC 1% peso.
- I polimeri possono fare più di 10 cicli di assorbimento-desorbimento al giorno.
- L'acqua assorbita può essere rilasciata in tempi breivi 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..
Ut fra analyser av satellittdata, Arpa Piemonte-undersøkelser og studier utført av National Rice Agency, er det tydelig at pågående klimaendringer, vannmangel og økende luftforurensning går ut over både produksjonen og kvaliteten på risen i Novara-området. Vårt konkrete tiltak går ut på å anlegge en eksperimentell risåker på én kvadratmeter på skolens gressplen. Jorden på rismarken skal behandles med en superabsorberende gel laget av koniakgummi og hydroksypropylcellulose, og det skal eksperimenteres med rissorten Prometheus 81, som har et mye mer utviklet rotsystem og derfor kan vokse dypere. På denne måten kan planten nå jordlag som andre rissorter med et horisontalt rotsystem normalt ikke kan nå.
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 del 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.
Dette prosjektet ble automatisk oversatt til engelsk.
Prosjektene opprettes av teamene, og de tar det fulle ansvaret for de delte dataene.
← Alle prosjekter
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 