Proiecte ale detectivilor climei 2022-2023
Titlul proiectului: InNovarAction: Schimbările climatice, calitatea aerului și economia agricolă locală
Echipa: InNovarAzione
ITI OMAR Novara Italia 7 Vârsta elevului: 14-15 ani, 16-17 ani
Este posibil să se creeze un material super-absorbant pentru ca agricultura să facă față secetei?
Este posibil să se creeze un material super-absorbant pentru agricultură pentru a face față la siguranță?
Schimbările climatice și de mediu au un impact deosebit asupra apei. Din cei 7,7 miliarde de locuitori ai planetei, aproximativ 3 miliarde trăiesc în zone aride. Acestea din urmă, luate împreună, acoperă 46,2% din suprafața terestră. Având în vedere schimbările climatice în curs de desfășurare, perioadele lungi de secetă și creșterea suprafețelor deșertice, este necesar să se poată studia noi materiale pentru captarea și stocarea apei în aer. În Piemont, vara anului 2022 a avut o temperatură medie de 20,7°C, cu o anomalie termică pozitivă de 3,1°C față de media 1971-2000, fiind al doilea cel mai cald sezon estival din distribuția istorică a ultimilor 65 de ani, după vara excepțională din 2003. Utilizarea imaginilor din satelit (indicii NDMI, NDVI, OTCI), prelucrate cu ajutorul unor tehnici avansate de inteligență artificială, ne-a permis să stabilim că aproximativ 3 000 de hectare de orezării au fost pierdute în provincia Novara, reprezentând 10% din suprafața totală de orez din zona Novara. Proiectul nostru a vizat construirea unui prototip care să capteze umiditatea din aer și să o transforme în apă. Obiectivul principal a fost realizarea unui produs superabsorbant, cu costuri reduse, stabil, regenerabil și, mai presus de toate, care poate fi obținut din materii prime ecologice. Gelul este compus în principal din două ingrediente ieftine și comune: celuloză, care provine din pereții plantelor, și guma Konjac, un agent de îngroșare utilizat în bucătărie. Guma Konjac, datorită structurii sale poroase, captează umiditatea din aer, în timp ce celuloza, atunci când este încălzită de soare, eliberează apa captată datorită calităților sale hidrofobe. Timpii de sinteză sunt reduși, deoarece gelul, odată liofilizat într-o matriță, poate fi desprins și utilizat imediat.
Schimbările climatice și ambientale afectează în mod special apa. Dintre cei 7,7 miliarde de locuitori din Pianeta, aproximativ 3 miliarde trăiesc în zonele aride. Aceste ultime, puse împreună, acoperă 46,2% din terenurile acoperite. Având în vedere schimbările climatice în curs, perioadele lungi de secetă și creșterea numărului de zone deșertice, este necesar să se poată studia noi materiale pentru capturarea și imaginarea apei prezente în aer. În Piemont, anul 2022 a avut o temperatură medie de 20,7°C, cu o anomalie termică pozitivă de 3,1°C față de media perioadei 1971-2000, și a rezultat a doua sezon estival cel mai cald în distribuția istorică a ultimilor 65 de ani după anul 2003. Utilizarea imaginilor satelitare (indicii NDMI, NDVI, OTCI), elaborate cu ajutorul tehnicilor avansate de inteligență artificială, a permis să se stabilească faptul că în provincia Novara sunt aproximativ 3 000 de hectare de teren care reprezintă 10% din suprafața totală de teren din Novarese. Proiectul nostru vizează realizarea unui prototip pentru a captura umiditatea prezentă în aer și a o transforma în apă. Obiectivul principal este realizarea unui produs super-absorbant la un cost redus, stabil, rigenerabil, dar mai ales realizabil din materii prime ecologice. Gelul este compus în principal din doi ingrediente economici și comuni: celuloza, provenită din pereții vegetali ai plantelor, și guma de Konjac, un aditiv utilizat în bucătărie. La gomma di Konjac, datorită structurii sale poroase, captează umiditatea aerului, iar celuloza, atunci când se scaldă cu talpa, eliberează apa capturată datorită calităților sale hidrorepelente. Timpii de sinteză sunt scurtați deoarece gelul, o dată ce este liofilizat într-un timbru, poate fi fixat și utilizat imediat.
Măsurarea absorbției vaporilor de apă: Înainte de măsurarea absorbției de vapori de apă, toate probele au fost uscate într-un cuptor la 90 °C timp de cel puțin 2 ore. Probele de polimeri super higroscopici (SHPF) uscate au fost introduse în flacoane și apoi închise într-un sistem de umiditate controlată RH (uscător sau micro-serră). Umiditatea relativă din camera de testare a fost stabilizată la valoarea dorită cu o soluție suprasaturată de o sare specifică. Umiditatea relativă de ~15% și ~30% a fost realizată cu ajutorul unor soluții suprasaturate de LiCl și, respectiv, CH3CO2K. Pentru a monitoriza umiditatea relativă și temperatura din cameră s-a utilizat un higrometru și o sondă termometrică. Cu ajutorul unui microbalans, am observat apoi modificările de greutate în timpul fazelor de absorbție și desorbție; pentru desorbția controlată s-a folosit o lampă IR. Din rezultatele experimentale obținute, se poate deduce că concentrațiile optime ale reactivilor sunt: KGM 4,6% greutate și HPC 1% greutate.
- Polimerii pot face mai mult de 10 cicluri de absorbție-desorbție pe zi.
- Apa absorbită poate fi eliberată rapid la temperaturi de încălzire solară de 30 °C.
- Absorbția apei scade odată cu creșterea conținutului de HPC
- Guma Konjac și hidroxipropilceluloza sunt biomase regenerabile și cu costuri reduse.
- Cea mai mică grosime a polimerului absoarbe 0,64 g∙g -1 de apă la 15% prin H.R.
Misura dell'absorbimento del vapore acqueo: Înainte de măsurarea absorbției vaporilor de apă, toți campionii sunt uscați în stuf la 90 °C timp de cel puțin 2 ore. Campionii de polimerici superigroscopici (SHPF) uscați sunt introduși în interiorul flacoanelor și apoi închiși într-un sistem de control al umidității RH (essiccator sau microserră). Umiditatea relativă în camera de probă a fost stabilizată la valoarea dorită cu o soluție suprasaturată de vânzare specifică. Umiditatea relativă a ~15% și a ~30% a fost obținută utilizând respectiv soluții suprasaturate de LiCl și CH3CO2K. Pentru monitorizarea umidității relative și a temperaturii în cameră au fost utilizate un igrometru și o sondă termometrică. Folosind o microbilanție, am observat apoi variațiile de greutate în timpul fazelor de absorbție și de desorbție, o lampă IR a fost folosită pentru controlul desorbției. Din rezultatele experimentale obținute se deduce că concentrațiile optime ale reactivilor sunt: KGM 4,6% greutate și HPC 1% greutate.
- Polimerii pot face mai mult de 10 cicluri de absorbție-desorbție pe zi.
- Apa absorbită poate fi eliberată în scurt timp cu o temperatură de încălzire solară de 30 °C.
- Absorbția de apă scade odată cu creșterea conținutului de HPC
- La gomma di Konjac și idrossipropilcellulosa sunt biomase regenerabile și la costuri reduse
- Grosimea cea mai mică de polimeri este de 0,64 g∙g -1 de apă la 15% de H.R.
Din analiza datelor satelitare, a sondajelor Arpa Piemonte și a studiilor efectuate de Agenția Națională pentru Orez, reiese clar că schimbările climatice în curs de desfășurare, deficitul de apă și nivelurile tot mai ridicate de poluare atmosferică compromit atât producția, cât și calitatea orezului în zona Novara. Acțiunea noastră concretă constă în crearea unui câmp experimental de orez de un metru pătrat în peluza școlii noastre. Solul orezăriei va fi tratat cu gel super-absorbant din gumă koniac și hidroxipropilceluloză, experimentând cu soiul de orez Prometheus 81, care are un sistem radicular mult mai dezvoltat și, prin urmare, poate crește mai adânc. Astfel, planta poate ajunge în straturi de sol care, în mod normal, nu ar fi explorate de alte soiuri de orez cu un sistem radicular orizontal.
Din analiza datelor satelitare, a studiilor din Arpa Piemonte și a studiilor efectuate de către Agenția Națională de Riscuri reiese că schimbările climatice în curs, carența hidrică și creșterea gradului de poluare a aerului compromit atât producția, cât și calitatea riscurilor din teritoriul Novarese. Acțiunea noastră concretă prevede realizarea unei risipe experimentale a unui pătrat de metrou în interiorul platoului școlii noastre. Pământul va fi tratat cu un gel super absorbant pe bază de gumă de koniac și idrossi-propil-cellulosa, experimentând varietatea de riso prometeo 81 care are un aparat radical mult mai dezvoltat și poate deci crește mai mult în profunzime, în acest mod, planta poate atinge straturi ale solului care, în mod normal, nu pot fi explorate de alte varietăți de orez cu un sistem radical de tip orizontal.
Descărcați posterul proiectului PDF
Acest proiect a fost tradus automat în limba engleză.
Proiectele sunt create de către echipe și acestea își asumă întreaga responsabilitate pentru datele partajate.
← Toate proiectele
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 