Klimaatdetectives Projecten 2022-2023
Projecttitel: InNovarActie: Klimaatverandering, luchtkwaliteit en de lokale landbouweconomie
Team: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Italië 7 Leeftijd student: 14-15 jaar, 16-17 jaar
Is het mogelijk om een superabsorberend materiaal voor de landbouw te maken om droogte aan te kunnen?
È possibile creare un materiale super-assorbente per l'agricoltura per fare fronte alla siccità?
Klimaat- en milieuveranderingen hebben een bijzondere invloed op water. Van de 7,7 miljard wereldbewoners leven er ongeveer 3 miljard in droge gebieden. Deze laatste beslaan samen 46,2% van het landoppervlak. Gezien de voortdurende klimaatveranderingen, lange perioden van droogte en de toename van woestijngebieden, is het noodzakelijk om nieuwe materialen voor het opvangen en opslaan van water in de lucht te kunnen bestuderen. In Piemonte had de zomer van 2022 een gemiddelde temperatuur van 20,7°C, met een positieve temperatuuranomalie van 3,1°C vergeleken met het gemiddelde van 1971-2000, en was het op één na heetste zomerseizoen in de historische verdeling van de afgelopen 65 jaar, na de uitzonderlijke zomer van 2003. Het gebruik van satellietbeelden (NDMI, NDVI, OTCI indices), verwerkt met geavanceerde kunstmatige intelligentietechnieken, heeft ons in staat gesteld om vast te stellen dat er ongeveer 3000 hectare rijstvelden verloren zijn gegaan in de provincie Novara, wat overeenkomt met 10% van het totale rijstareaal in de regio Novara. Ons project was gericht op het bouwen van een prototype om vocht in de lucht op te vangen en om te zetten in water. Het hoofddoel was de realisatie van een superabsorberend product dat goedkoop, stabiel en regenereerbaar is, en bovenal verkregen kan worden uit groene grondstoffen. De gel is voornamelijk samengesteld uit twee goedkope en veelgebruikte ingrediënten: cellulose, afkomstig van de plantenwanden van planten, en Konjacgom, een verdikkingsmiddel dat in de keuken wordt gebruikt. Konjacgom vangt door zijn poreuze structuur vocht uit de lucht op, terwijl cellulose bij verhitting door de zon het opgevangen water loslaat door zijn waterafstotende eigenschappen. De synthese duurt minder lang omdat de gel, eenmaal gevriesdroogd in een mal, kan worden afgepeld en onmiddellijk kan worden gebruikt.
I cambiamenti climatici ed ambientali impattano in particolar modo sull'acqua. In de 7,7 miljoen inwoners van Pianeta wonen ongeveer 3 miljoen mensen in aride gebieden. 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 heeft l'estate 2022 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, 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.
Meting van de waterdampabsorptie: Voorafgaand aan de meting van de waterdampabsorptie werden alle monsters minstens 2 uur in een oven bij 90 °C gedroogd. De gedroogde superhygroscopische polymeermonsters (SHPF) werden in flesjes geplaatst en vervolgens in een RH-gecontroleerd vochtigheidssysteem (droger of microkas) verzegeld. De relatieve vochtigheid in de testkamer werd op de gewenste waarde gestabiliseerd met een oververzadigde oplossing van een specifiek zout. De relatieve vochtigheid van ~15% en ~30% werd gerealiseerd met oververzadigde oplossingen van respectievelijk LiCl en CH3CO2K. Er werd een hygrometer en thermometersonde gebruikt om de relatieve vochtigheid en temperatuur in de kamer te controleren. Met behulp van een microbalans observeerden we vervolgens de gewichtsveranderingen tijdens de absorptie- en desorptiefase; een IR-lamp werd gebruikt voor gecontroleerde desorptie. Uit de verkregen experimentele resultaten kan worden afgeleid dat de optimale concentraties van de reagentia zijn: KGM 4,6% gewicht en HPC 1% gewicht.
- Polymeren kunnen meer dan 10 absorptie- desorptiecycli per dag uitvoeren.
- Het geabsorbeerde water kan snel vrijkomen bij zonnewarmte temperaturen van 30 °C.
- Waterabsorptie neemt af met toenemend HPC-gehalte
- Konjacgom en hydroxypropylcellulose zijn hernieuwbare en goedkope biomassa's
- De laagste polymeerdikte absorbeert 0,64 g∙g -1 water bij 15% bij 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. Uit de resultaten van het experiment blijkt dat de concentraties van de reagentia optimaal zijn: KGM 4,6% peso e 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.
Uit de analyse van satellietgegevens, enquêtes van Arpa Piemonte en studies van het Nationaal Rijstbureau blijkt duidelijk dat de voortdurende klimaatverandering, watertekorten en toenemende luchtvervuiling zowel de productie als de kwaliteit van rijst in het gebied rond Novara in gevaar brengen. Onze concrete actie bestaat uit het aanleggen van een experimenteel rijstveld van een vierkante meter op het grasveld van onze school. De grond van het rijstveld zal worden behandeld met de superabsorberende gel gemaakt van koniac gum en hydroxy-propyl-cellulose, waarbij wordt geëxperimenteerd met de rijstvariëteit Prometheus 81, die een veel beter ontwikkeld wortelstelsel heeft en dus dieper kan groeien. Op deze manier kan de plant grondlagen bereiken die andere rijstvariëteiten met een horizontaal wortelstelsel normaal gesproken niet zouden bereiken.
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.
Dit project werd automatisch vertaald naar het Engels.
Projecten worden gemaakt door de teams en zij nemen de volledige verantwoordelijkheid voor de gedeelde gegevens.
← Alle projecten
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 