Klimatdetektiver Projekt 2022-2023
Projektets titel: InNovarAction: Klimatförändringar, luftkvalitet och den lokala jordbruksekonomin
Team: INovarAzione
ITI OMAR Novara Italien 7 Studentens ålder: 14-15 år, 16-17 år
Är det möjligt att skapa ett superabsorberande material för jordbruket för att klara av torka?
Är det möjligt att skapa ett material som är superassorberat för jordbruket och på så sätt begränsa säkerheten?
Klimat- och miljöförändringar har en särskild inverkan på vatten. Av jordens 7,7 miljarder invånare lever cirka 3 miljarder i torrområden. De senare täcker tillsammans 46,2% av landytan. Med tanke på de pågående klimatförändringarna, långa perioder av torka och ökningen av ökenområden är det nödvändigt att kunna studera nya material för att fånga upp och lagra vatten i luften. I Piemonte hade sommaren 2022 en medeltemperatur på 20,7 °C, med en positiv temperaturanomali på 3,1 °C jämfört med genomsnittet för 1971-2000, och var den näst varmaste sommarsäsongen under de senaste 65 åren, efter den exceptionella sommaren 2003. Med hjälp av satellitbilder (NDMI, NDVI, OTCI-index), som bearbetats med avancerad artificiell intelligens, har vi kunnat fastställa att cirka 3 000 hektar risodlingar har gått förlorade i provinsen Novara, vilket motsvarar 10% av den totala risodlingsarealen i Novara-området. Vårt projekt syftade till att bygga en prototyp för att fånga upp fukt i luften och omvandla den till vatten. Huvudsyftet var att ta fram en superabsorberande produkt som är billig, stabil, regenererbar och framför allt kan framställas av gröna råvaror. Gelen består huvudsakligen av två billiga och vanliga ingredienser: cellulosa, som kommer från växternas växtväggar, och konjakgummi, ett förtjockningsmedel som används i matlagning. Konjacgummi fångar upp fukt från luften tack vare sin porösa struktur, medan cellulosa, när den värms upp av solen, släpper ut det uppfångade vattnet på grund av sina vattenavvisande egenskaper. Syntestiderna förkortas eftersom gelen, när den frystorkats i en form, kan skalas av och användas omedelbart.
Klimat- och miljöförändringarna påverkar i synnerhet vattnet. Av 7,7 miljoner invånare i Pianeta bor cirka 3 miljoner i den kalla zonen. Dessa sista, tillsammans, utgör 46,2% av de nödställda. Med tanke på de pågående klimatförändringarna, de långa perioderna av oväder och ökningen av antalet ödemarker är det nödvändigt att undersöka nya material för att täcka och immagasinera vatten som finns i luften. I Piemonte har år 2022 haft en medeltemperatur på 20,7 °C, med en positiv anomali på 3,1 °C i förhållande till medeltemperaturen under perioden 1971-2000, och det är den andra mest kalla årstiden i den historiska fördelningen under de senaste 65 åren efter den extrema årstiden 2003. Genom att använda satellitbilder (NDMI, NDVI, OTCI) och avancerade tekniker för artificiell intelligens har man kunnat stabilisera att det i provinsen Novara finns cirka 3 000 ettor i riskzonen, vilket motsvarar 10% av den totala ytan i riskzonen i november. Vårt projekt syftar till att ta fram en prototyp för att fånga upp den umiditet som finns i luften och omvandla den till vatten. Det huvudsakliga målet var att tillverka en superabsorberande produkt till en låg kostnad, som är stabil, robust och dessutom möjlig att tillverka av miljövänliga råvaror. Gelen är huvudsakligen sammansatt av två ekonomiska och vanliga ingredienser: cellulosa, som härrör från alla växtdelar i piante, och konjak, en tillsats som används i matlagning. 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 inte lång tid innan gelén är klar eftersom den, efter att ha liofiltrerats i en stamp, kan staplas och användas omedelbart.
Mätning av absorption av vattenånga: Före mätningen av vattenånga torkades alla prover i en ugn vid 90 °C i minst 2 timmar. De torkade proverna av superhygroskopisk polymer (SHPF) placerades i flaskor och förseglades sedan i ett RH-styrt fuktighetssystem (torktumlare eller mikroväxthus). Den relativa fuktigheten i testkammaren stabiliserades till önskat värde med en övermättad lösning av ett specifikt salt. Den relativa fuktigheten på ~15% och ~30% uppnåddes med hjälp av övermättade lösningar av LiCl respektive CH3CO2K. En hygrometer och en termometer användes för att övervaka den relativa fuktigheten och temperaturen i kammaren. Med hjälp av en mikrobalans observerade vi sedan viktförändringarna under absorptions- och desorptionsfaserna; en IR-lampa användes för kontrollerad desorption. Av de erhållna experimentella resultaten kan man dra slutsatsen att de optimala koncentrationerna av reagenserna är KGM 4,6% vikt och HPC 1% vikt.
- Polymerer kan utföra mer än 10 absorptions- och desorptionscykler per dag.
- Det absorberade vattnet kan snabbt avges vid solvärmetemperaturer på 30 °C.
- Vattenabsorptionen minskar med ökande HPC-innehåll
- Konjakgummi och hydroxipropylcellulosa är förnybara och billiga biomassor
- Den lägsta polymertjockleken absorberar 0,64 g∙g -1 vatten vid 15% av H.R.
Mätning av absorptionen av ånga: Före rening av den absorberande delen av vattenånga skall alla campioni torkas i stufa vid 90 °C i minst 2 timmar. De campioni av polimerici super igroscopici (SHPF) som torkats skall sedan placeras i flaskor och därefter i en system med RH-kontrollerad umiditet (testkammare eller mikroserra). L'umidità relativa nella camera di prova è stata stabilizzata al valore desiderato con una soluzione sovra-satura di un sale specifico. Den relativa umiditeten för ~15% och ~30% har beräknats med hjälp av super-saturlösningar av LiCl och CH3CO2K. För övervakning av relativ umiditet och temperatur i kameran har en igrometro och en termometrisk sond installerats. Med hjälp av en mikrobilancia har vi poi observerat variationerna i vikt under faserna för upptagning och nedtagning, en IR-lampa har använts för kontrollerad nedtagning. Av de experimentella resultat som erhållits kan man dra slutsatsen att de optimala koncentrationerna av reagenti är: KGM 4,6% peso och HPC 1% peso.
- I polimeri possono fare più di 10 cicli di assorbimento-desorbimento per giorno.
- L'acqua assorbita può essere rilasciata in tempi brevi con temperature di riscaldamento solare di 30 °C.
- Vattenabsorptionen minskar när halten av HPC ökar
- La gomma di Konjac och 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.
Analysen av satellitdata, Arpa Piemonte-undersökningar och studier som genomförts av National Rice Agency visar tydligt att pågående klimatförändringar, vattenbrist och ökande luftföroreningar äventyrar både produktionen och kvaliteten på ris i Novara-området. Vår konkreta åtgärd innebär att vi anlägger ett experimentellt risfält på en kvadratmeter på vår skolas gräsmatta. Jorden på risfältet kommer att behandlas med den superabsorberande gel som tillverkas av koniakgummi och hydroxipropylcellulosa, och vi kommer att experimentera med rissorten Prometheus 81, som har ett mycket mer utvecklat rotsystem och därför kan växa djupare. På så sätt kan växten nå jordlager som normalt inte skulle utforskas av andra rissorter med ett horisontellt rotsystem.
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.
Detta projekt översattes automatiskt till engelska.
Projekten skapas av teamen och de tar det fulla ansvaret för den delade datan.
← Alla projekt
EN 
CS 
DA 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HU 
IT 
LV 
LT 
NL 
NB 
PL 
PT 
RO 
SK 
SL 
SV 
ES 