Aqua Sorb - Polímero Úmido do Solo para Hidratação e Retenção do Solo

Qual é o segredo deles? Antes que os Pippins colocassem seu ...

Qual é o segredo deles? Antes que os Pippins colocassem sua grama, eles rototilled no solo 20 libras de poliacrilamida reticulada, um polímero sintético capaz de absorver até 400 vezes seu peso em água desionizada (pura). Outros proprietários ao longo da faixa de frente do Colorado relataram sucesso semelhante, usando taxas de polímero na faixa de 15 a 30 libras por 1, 000 pés quadrados de solo.

Enquanto mais evidências científicas e definitivas estão sendo buscadas em estudos na Colorado State University, a satisfação dos proprietários que veem gramados verdes e economia de água é inegável.

A poliacrilamida reticulada é um material granular do tamanho de um sal-gema que absorve a água livre do solo, inchaço para 1/4 a 1/2 polegada de diâmetro e armazenamento de água para o uso da planta. As raízes crescem através das partículas semelhantes a gel e retiram a água conforme necessário. Uma moagem em pó mais fina usada principalmente como imersão em barra e os cristais padrão são os dois tamanhos de moagem que emergem como os mais úteis. Cerca de 95% ou mais da água absorvida está disponível.

A poliacrilamida reticulada foi desenvolvida na década de 1950 por uma empresa americana, mas absorveria apenas 20 vezes seu peso em água desionizada. A patente expirou na década de 1970, e uma empresa britânica elevou a taxa de absorção para 40 em 1978, então para 400 vezes seu peso em 1982. No entanto, o produto não decolou no mercado como esperado, devido a uma combinação de falta de sistema de distribuição adequado, preços artificialmente elevados e ausência de um esforço concentrado de pesquisa. Basicamente, nenhum fabricante dedicaria dinheiro suficiente para o desenvolvimento de um produto para o qual a patente havia expirado.

Várias empresas comercializam a moderna poliacrilamida reticulada 400X sob nomes de marcas como Hydrosource, Terra-Sorb, Water Grabber, e Broadleaf P4. A concorrência baixou o preço a um nível acessível para uma ampla variedade de usos de paisagismo.

Por causa de seu alto desempenho geral, longevidade e segurança incomuns, a poliacrilamida reticulada está emergindo como o Rolls Royce dos polímeros que absorvem água. A longevidade o torna especialmente atraente para uso em paisagismo, e os gráficos de teste originais de 1982 no Reino Unido revelam que o polímero ainda parece ter mais de 90% de eficácia após oito anos.

Para paisagistas do Colorado, os usos mais promissores para a poliacrilamida reticulada incluem a redução dos custos de irrigação do gramado, taxas de sobrevivência crescentes de baixo custo para árvores e arbustos transplantados, aumentando a taxa de crescimento de plantas ajardinadas para maturidade precoce, diminuindo as perdas de plantas de cama, e melhorar o estabelecimento de plantações de grama nativa.

Reduzindo os custos de irrigação no gramado
Estima-se que 15 libras de poliacrilamida reticulada por 1, 000 pés quadrados irão tecnicamente armazenar meia polegada de irrigação típica de Front Range, e 30 libras armazenam uma polegada de água. Se esses números de armazenamento técnico estiverem corretos nas condições reais do solo, devemos ser capazes de estender os intervalos de rega em dois e quatro dias, respectivamente, com 15 e 30 libras por 1, 000 taxas abaixo das taxas típicas de evapotranspiração de agosto de um quarto de polegada.

Isso está sendo visto em muitos dos gramados de polímero monitorados por proprietários de casas com os quais a poliacrilamida ocidental, Inc., (WPI), uma empresa de polímeros sediada no Colorado, tem ajudado; mas estamos aguardando os resultados do teste de grama da Universidade Estadual do Colorado (CSU) do Dr. Anthony Koski para confirmação documentada. (Os resultados são devidos no verão de 1990). Este teste de grama de polímero, considerada uma das mais completas dos Estados Unidos, contém taxas de 0 a 80 libras por 1, 000 pés quadrados, profundidades de 1 a 8 polegadas, e tem seções de festuca e bluegrass com Hydrosource®, junto com comparações lado a lado de sete outros polímeros e tamanhos de moagem. O Dr. Koski também está conduzindo um estudo separado de sod de polímero, apoiado pela American Sod Producers Association.

Em abril de 1990, o Departamento de Obras Públicas da cidade de Arvada (Colorado), Empresa de paisagismo e manutenção Green King, e a WPI cooperou para criar um gramado de teste de polímero em uma casa modelo, com um gramado de controle ao lado. O gramado de teste recebeu 30 libras de polímero por 1, 000 pés quadrados. O Departamento de Obras Públicas forneceu os hidrômetros individuais, e ajudará no monitoramento do teste.

As muitas variáveis ​​nas condições da água e do solo farão com que a determinação das taxas de aplicação de grama seja uma ciência inexata, mas os testes da CSU fornecerão um excelente estudo de base.

Para novos gramados, o polímero é facilmente aplicado com um difusor giratório portátil ou de mão. A propagação deve ser feita uniformemente, ou os resultados mostrarão irregularidades durante os períodos de estresse.

Já estamos vendo uma tendência por parte de alguns paisagistas e proprietários de casas de reduzir as taxas mais altas (15-30 libras por 1, 000 pés quadrados) em favor de taxas menos caras na faixa de 315 libras por 1, 000 pés quadrados. Os lucros do paisagista são cortados, o dono da casa não ficará tão satisfeito a longo prazo, e a reputação do polímero é prejudicada. Algum tipo de padrão escrito será necessário para auxiliar os clientes na escolha de suas opções.

Campo de golfe e máquina de injeção de polímero de gramado doméstico ...

Campo de golfe e máquinas injetoras de polímero para gramado doméstico
Para instalar o polímero sob a grama existente, Olathe Manufacturing, Inc., desenvolveu uma máquina de injeção de polímero, o Plantador de Polímero Olathe Modelo 831, para uso em campos de golfe, parques e campos desportivos. Puxado por um trator de 40 cv ou superior, as lâminas alimentadas por PTO do Modelo 831 cortam o solo em profundidades de 2-1 / 2 a 4-1 / 2 polegadas em centros de 6 polegadas para depositar os cristais de polímero.

Em 1989, Olathe deu ao Dr. Jeff Nus, da Kansas State University, US $ 20, 000 subsídio para um importante estudo de taxa de polímero deste tipo de injeção, e esta pesquisa continua - assim como um estudo complementar usando polímero para desenvolver um novo, campo atlético 'mais macio' para reduzir lesões em atletas e um terceiro estudo para determinar as taxas de rototill. Alguns testes da área de Denver do novo Modelo 831 foram planejados para o final de maio ou início de junho de 1990.

Olathe também planeja desenvolver uma pequena 'plantadeira de polímero' para o mercado de gramados domésticos, e planejou o outono de 1990 para colocar a máquina no mercado.

Plantações de sobrevivência
O Serviço Florestal do Colorado está agora entrando em seu sexto ano de uso de poliacrilamida reticulada para aumentar a sobrevivência em seus programas de mudas e cerca de neve viva, com uma técnica que inclui mudas de raiz-raiz imersas em uma solução lamacenta de polímero pulverizado (fino), e misturar um copo com meio litro de cristais hidratados padrão com o preenchimento de todo o estoque básico e em contêineres. Os custos do polímero para este tipo de plantio são de 5 a 10 centavos por árvore. Mais de um milhão de árvores são plantadas anualmente no Colorado usando essa técnica.

Crescimento acelerado da árvore
Testes com amêndoas da Califórnia (escolhidas como uma árvore de crescimento rápido) mostram que 6 onças de polímero incorporado ao redor do sistema radicular na cova de plantio augured proporcionará um crescimento 30 a 40 por cento mais rápido (com uma duplicação do sistema radicular lateral da árvore) no primeiros quatro meses. A diferença diminui para 15 por cento após 10 meses, à medida que o tamanho da árvore ultrapassa a utilidade das seis onças de polímero.

Com uma grande pistola de injeção de ar comprimido desenvolvida pela Pitts Carbonic, testes foram iniciados para determinar se o crescimento acelerado pode ser continuado no segundo, terceiro e quarto anos. Ao inserir a arma em 1-, Profundidades de 2 e 3 pés, polímero pode ser injetado em 3-, Áreas de 6 e 9 pés de diâmetro, respectivamente.

Trabalho de injeção semelhante está sendo feito com quatro outros tipos de pistolas de injeção de ar comprimido (Grow Gun, Olathe, Aqua-life e Terralift) e a série Olathe de bombas de lama que bombeiam polímero hidratado.

Plantas de cama
O fato de que a irrigação frequente por varejistas de plantas de cama é irritante, frequentemente confuso, e trabalho intensivo contribui para a perda estimada de 15% em todas as mudas que morrem após deixar o viveiro. Contudo, a poliacrilamida reticulada mostra sinais de não apenas reduzir a alta mortalidade, mas também na redução do custo dos cultivadores de plantas de forragem tanto no início da maturação quanto no corte da mão-de-obra necessária para irrigação.

Por exemplo, Lee Junglen e Ron Smith da Flower Floral, Fonte, Colorado, em 1989, converteu metade de sua operação de cama de base fria de três acres em poliacrilamida reticulada ao ter uma libra de polímero (metade da taxa recomendada) misturada em cada jarda cúbica de mistura de solo. Anteriormente dependente de quatro bebedores em tempo integral durante a temporada de primavera, O Flower Floral reduziu os custos de irrigação em 50%, pois dois funcionários puderam realizar as tarefas de irrigação. Ao aumentar a taxa para duas libras de polímero por jarda cúbica em 1990 e converter 100% em polímero, ocorreu uma redução adicional significativa nos custos de mão-de-obra. Junglen relata que crescer com polímero tem apenas vantagens, mas requer alguns ajustes, como a alteração das datas de plantio para plantas de canteiro de tomate que amadurecem duas semanas antes do normal quando cultivadas em polímero.

Semeadura de grama nativa com polímero
Mais de 300 acres no Colorado, Wyoming e Utah foram semeados com 10 a 20 libras de Hydrosource Standard (cristais) por acre misturados com a semente da grama ou perfurados separadamente na linha de sementes por meio de caixas de inseticida. Na maioria dos casos, os resultados têm sido excelentes, e a técnica parece promissora para plantações "fora da janela".

Se o polímero for hidratado (por rega ou chuva) quando as sementes entrarem no estágio crucial de germinação, então, altas taxas de sucesso são alcançadas. Isso ocorre porque mesmo uma chuva leve resultará no armazenamento temporário de 400 a 800 galões de água por acre nas fileiras de sementes nas taxas de polímero de 10 a 20 libras por acre.

WPI atualmente está explorando com o Serviço de Pesquisa Agrícola do USDA, Serviço de Conservação de Solo do USDA, e o Bureau de Recuperação do Departamento de Interior, entre outros, a viabilidade da semeadura em gel de sementes de gramíneas nativas. A técnica envolve misturar a semente com um gel feito de polímero pulverizado que seria espremido 'como uma pasta de dente' na fileira de sementes. A semeadura em gel de sementes de grama nativa foi realizada por uma série de pesquisadores durante os últimos anos, mas géis melhorados, custos mais baixos e maior necessidade podem tornar a semeadura de gel uma realidade para o futuro.

Semeadura de gel, uma técnica antiga alcançada mais recentemente pelo Dr. Herb Sunderman da Estação de Pesquisa Colby Ag da Universidade Estadual do Kansas, com uma bomba de compressão de fertilizante líquido, é atraente porque deposita a quantidade máxima de água armazenada na linha de sementes ao preço mínimo. Por exemplo, usando a água da chuva, cinco libras de polímero (fino), em $ 20,00 ou menos, irá produzir mais de 200 galões de gel.

Usos adicionais para polímero

Camas de armazenamento de polímero propostas
A capacidade da poliacrilamida reticulada de armazenar grandes quantidades de água sob as árvores e arbustos abre uma dimensão totalmente nova para arquitetos paisagistas e engenheiros inovadores. Por exemplo, Lakewood, O arquiteto paisagista do Colorado, Jan Caniglia, propôs um sistema para capturar e canalizar a água do escoamento do telhado para grandes leitos de armazenamento de polímero sob plantas espalhadas ao redor de um pátio com xeriscape. Ao canalizar a água de escoamento de um 2, Telhado de 000 pés quadrados em certas áreas de cultivo contendo 'camadas de polímero' (que podem incluir rocha porosa também), este sistema deve permitir o crescimento de quase qualquer tipo de combinação de projeto de árvore ou arbusto com chuva natural ou derretimento de neve apenas.

Com efeito, concentrando a precipitação natural do telhado, pode teoricamente ser possível dobrar ou triplicar a 'precipitação anual' disponível para a flor muito menor, áreas de arbustos e árvores do quintal. Com os vários dispositivos de ar comprimido disponíveis para injetar cristais de polímero no solo com até três pés de profundidade e 15 pés de diâmetro, o arquiteto paisagista simplesmente tem que marcar o projeto com o diâmetro, profundidade de injeção, e libras de polímero a serem armazenadas em cada leito. Para plantas com sistemas radiculares superficiais, o polímero pode ser rototilado nas camadas.

Uma chuva de um quarto de polegada em um 2, Um telhado de 000 pés quadrados forneceria rapidamente cerca de 310 galões de água para mergulhar nas camadas de armazenamento de polímero. Em contraste, a mesma chuva de um quarto de polegada sobre a área de cultivo pode penetrar apenas uma polegada ou menos no solo. Com cada libra de poliacrilamida reticulada conhecida por armazenar 25 a 40 galões de água da chuva no solo, o arquiteto paisagista pode adaptar cuidadosamente o sistema de armazenamento para caber no tamanho do telhado, padrão de precipitação da área, e requisitos da planta.

Canteiros de flores levantados
Os parques, Departamento de Recreação e Bibliotecas de Westminster, Colorado, cansado do alto custo e das reclamações da rega duas vezes ao dia em um canteiro de flores de petúnia de 600 pés quadrados, altamente visível, instalou recentemente uma taxa muito alta de polímero (70 libras por 1, 000 pés quadrados) em um teste para determinar se eles podem manter as petúnias em flor com precipitação natural e / ou irrigação limitada apenas.

Do ponto de vista técnico, 70 libras por 1, 000 pés quadrados darão uma capacidade potencial de armazenamento de cerca de 2-1 / 2 polegadas de água, e a profundidade de 30 centímetros na qual o local foi rototilado provavelmente não criará um canteiro de flores mole. Ao comparar as libras de polímero com os pés cúbicos de solo envolvido, notamos que a taxa é de cerca de duas libras por jarda cúbica de solo:uma taxa considerada ótima para mistura de solo com polímero para flores.

Carregando em polímeros
A poliacrilamida reticulada e outros polímeros parecem promissores como transportadores para fertilizantes, micronutrientes, pesticidas, herbicidas, retardadores de crescimento, repelentes sistêmicos de jogos, nematocidas e fungicidas. A maior notícia no campo de carregamento é uma decisão de fevereiro de 1990 do Centro Nacional de Pesquisa Ambiental e de Fertilizantes (NFERC) da TVA de designar de oito a 10 cientistas para o carregamento de fertilizantes e micronutrientes em diferentes polímeros.

Este novo programa NFERC representa o primeiro esforço significativo de pesquisa do governo dos EUA em polímeros sintéticos. Um estudo preliminar de estufa do NFERC de 1989 sobre o carregamento de 32% de nitrogênio (UAN) em poliacrilamida reticulada resultou em plantas 50% maiores e 40% melhor utilização de nitrogênio. A pesquisa do NFERC agora está se concentrando no carregamento de nitrogênio e ferro.

Parte da atratividade do carregamento de polímero é que cada libra de cristais padrão contém aproximadamente 67, 000 a 70, 000 cristais, permitindo assim uma forma de liberação lenta simplesmente alterando o padrão de dispersão. O 67, 000 a 70, O valor de 000 está se mostrando útil de outras maneiras. Por exemplo, podemos calcular aproximadamente a densidade de um aplicativo de transmissão simplesmente contando o número de cristais que caem sobre uma área de pé quadrado.

Repelentes de jogos
Ani-pel é um sistema, repelente de caça biodegradável contendo benzoato de denatônio (Bitrex), uma das dez substâncias mais amargas do mundo, e o único que é solúvel em água. Além da forma de comprimido comumente usada, possui um potencial considerável para carregamento em cristais de polímero. O Serviço Florestal dos EUA está fazendo experiências com o cultivo de mudas em um viveiro contendo cristais carregados com Ani-pel. Embora o chumbo ofereça proteção de dois anos e meio contra todos os danos animais acima e abaixo do solo, ninguém ainda sabe quanta proteção será oferecida pelo polímero carregado com o composto amargo.

Mudas de oliveira russa removidas 11 meses após o transplante. A muda foi plantada com 1 onça de polímero (aprox. 70, 000 cristais) no buraco original de 3 galões, portanto, o polímero retratado representa talvez 10% dos cristais reais fixados ao sistema radicular do cabelo.

Desempenho e segurança do polímero
O desempenho da poliacrilamida reticulada é afetado temporariamente pelos sais da água de irrigação e do solo, mas tem um desempenho muito melhor quando hidratado pela água da chuva ou derretimento da neve. Por exemplo, meio quilo de polímero irá absorver e reter 48 galões (100%) em água desionizada, 32 galões (60%) em água relativamente baixo em sais, e na faixa de 15 a 25 galões (30 a 50%) em água com maior teor de sal. Fatores de desempenho de polímero (PPF) tão baixos quanto 11 a 23% foram vistos de certa irrigação em Lubbock, Área do Texas, com uma hidratação tão baixa que o uso agrícola em tais locais não seria econômico. Em contraste, testes de campos de sequeiro na mesma área indicam PPF excepcionalmente alto de 80% ou melhor.

Testes informais de fontes de água de irrigação ao longo da Faixa de Frente do Colorado mostram um desempenho relativamente consistente, e nenhum problema sério de desempenho foi visto, exceto em um poço de superfície rasa na parte leste de Colorado Springs. Uma vez que Front Range é (às vezes) abençoado com chuvas de monção, os locais com xeriscape e irrigados se beneficiarão do desempenho superior da precipitação natural.

O teor de sal do solo e da água representa uma das poucas ameaças potenciais à longevidade da poliacrilamida reticulada (a luz ultravioleta degradará os cristais hidratados na superfície do solo ao longo de várias semanas, mas não penetra mais de meia polegada no solo).

Maior concentração de certos sais solúveis em água (por exemplo, magnésio, cálcio) foram recentemente descobertos por dois pesquisadores da Universidade da Califórnia / Davis para infligir um efeito de 'amarração' permanente nos cristais, reduzindo sua eficiência para tão baixo quanto 10%.

Contudo, nenhuma confirmação ainda foi encontrada deste efeito de 'amarração' em um local de campo real em qualquer lugar. (Por exemplo, os mesmos cristais hidratados da fonte do poço de irrigação de Lubbock foram lavados com água deionizada - simulando o efeito da chuva - e, em seguida, realizados em taxas próximas do normal. sais, embora possamos enfrentá-lo em situações selecionadas de berçário. Pesquisadores de poliacrilamida reticulada e empresas envolvidas estão agora prestando muito mais atenção à qualidade da água.

A segurança da poliacrilamida reticulada em longo prazo é naturalmente uma questão importante para o consumidor, dados os altos níveis de consciência ambiental, mas pouco apareceu durante os mais de 30 anos, desde o desenvolvimento original do polímero, o que daria algum motivo especial para preocupação ambiental. Há um considerável corpo de informações sobre as rotas de decomposição de polímeros que mostram que este tipo de polímero eventualmente se degrada para produzir CO2, H2O e NH4. A atividade atual do mercado está causando a intensificação da pesquisa de polímeros, incluindo testes para verificar novamente a natureza não perigosa do polímero.

A velocidade de desenvolvimento da indústria de poliacrilamida reticulada em paisagismo e agricultura parece estar em relação direta com a quantidade de tempo, esforço e dinheiro dedicado à pesquisa. Dada a complexidade do polímero em relação às taxas de aplicação e métodos, é imprescindível que seja desenvolvido em conjunto por pesquisadores universitários, empresas de polímeros orientadas para a pesquisa e paisagistas profissionais.