Hydrogel Agriculture Technology - um guia para iniciantes

Tecnologia de agricultura de hidrogel:

Hoje, vamos entrar em discussão sobre Tecnologia de agricultura de hidrogel ou hidrogel na agricultura .

O que é o Hydrogel?

O hidrogel também é conhecido como polímeros superabsorventes, SEIVA, polímeros absorventes, géis absorventes, super soakers, super slurpers, O gel de água é um novo tipo de material polimérico macromolecular sintético para absorção de água. Os hidrogéis são polímeros reticulados com um hidrofílico, eles têm a capacidade de absorver grandes quantidades de água sem se dissolverem na água. A capacidade de absorção de água do solo surge dos grupos funcionais hidrofílicos ligados à estrutura do polímero, enquanto sua resistência à dissolução surge de ligações cruzadas entre as cadeias de rede.

Como funciona o hidrogel?

• Os grupos hidrofílicos (viz. Acrilamida, ácido acrílico, acrilato, ácido carboxílico, etc.) da cadeia do polímero é responsável pelo mecanismo de absorção de água do Hidrogel.
• Quando os polímeros são colocados na água, a água entra no sistema de hidrogel por osmose (movimento da água em um solvente) e os átomos de hidrogênio reagem e saem como íons positivos.
• Este processo deixa íons negativos ao longo do comprimento da cadeia do polímero. Então, o hidrogel terá várias cargas negativas em seu comprimento, essas cargas negativas se repelem, e forçou a cadeia de polímero a se desenrolar e abrir. Eles também atraem moléculas de água e as ligam com ligações de hidrogênio.
• O hidrogel pode absorver mais de 400 vezes seu peso de água neste processo.
• E quando seus arredores começam a secar, o Hydrogel dispensa gradativamente até 95% da água armazenada.
• Quando exposto à água novamente, começará a reidratar e repetir o processo de armazenamento de água. Este hidrogel funciona por 2–5 anos, e é um hidrogel biodegradável que se decompõe no solo.

Hidrogéis para agricultura:

SAPs são materiais higroscópicos semelhantes a açúcar branco que incham em água para formar um gel transparente feito de partículas individuais separadas e que podem reter umidade mesmo sob pressão sem risco de conflagração ou ruptura / explosão.

Polímeros superabsorventes usados ​​na agricultura são feitos de ácidos acrílicos e um agente de reticulação como o potássio por polimerização em solução ou suspensão. O polímero produzido é denominado poliacrilato.

A capacidade de intumescimento e o módulo de gel dependem muito da quantidade e do tipo de reticulador usado. Os polímeros de poliacrilatos não são tóxicos, não irritante e não corrosivo por natureza e testado para ser biodegradável com uma taxa de degradação de 10% -15% ao ano. Esses polímeros apresentam alto potencial de absorção de água e podem liberar livremente 95% de água da mesma sob pressão de sucção pelas raízes das plantas.

Leia:Perguntas frequentes sobre irrigação.

Hidrogel para Agricultura:

Os hidrogéis são amplamente utilizados na agricultura para melhorar a mecanização da agricultura e do cultivo, para melhorar o cultivo de plantas sob condições climáticas adversas, e para efetuar condições mais favoráveis ​​para o desenvolvimento das plantas. Eles são usados ​​em plantações agrícolas em quantidades cada vez maiores para obter maiores rendimentos das colheitas e para melhorar a qualidade das plantas em um tempo mais curto e usando menos espaço a custos mais baixos. Os polímeros são usados ​​em aplicações agrícolas como condicionadores de solo, plantar e transplantar géis, revestimentos de sementes para germinação controlada, aeradores de solo, e na esterilização do solo.

Os polímeros podem beneficiar as plantas nos vários estágios de desenvolvimento:germinação, crescimento, evapotranspiração, floração, e formação de frutos. Sua aplicação bem-sucedida em plantações agrícolas inclui espaçamento de plantas mais racional e melhor economia, especialmente em relação aos recipientes de plantas, filmes para esterilização do solo, e como coberturas e lençóis para estruturas de proteção.

Aplicação e benefícios do hidrogel em terras agrícolas:

Existem três condições de solo mais comuns que retarda o crescimento das plantas e o rendimento da colheita é a baixa capacidade de retenção de água, grande perda de água e lixiviação da umidade do solo. Não só essas condições, existem muitos fatores, como condições de seca repentina, degradação e salinização, o uso excessivo de fertilizantes e pesticidas sintéticos e as práticas de irrigação inadequadas afetarão o solo e as plantas, frequentemente resulta em danos à biota do solo. A tecnologia de hidrogel na agricultura pode melhorar a qualidade do solo, preservar a água e resistir ao estresse hídrico, e pode melhorar a brotação das sementes e o desenvolvimento das mudas leva a melhores rendimentos das colheitas. Considerando os aspectos ambientais, A técnica do hidrogel é não poluente e biodegradável, ajuda a reduzir a frequência de irrigação e o consumo de água e cria um processo cíclico simples para fornecer água diretamente às raízes e evitar a compactação do solo.

• Na agricultura, os hidrogéis atuam como micro reservatórios de água nas raízes da planta. Eles absorvem a água natural e fornecida 400-500 vezes seu próprio peso e a liberam lentamente por conta do mecanismo de sucção capilar da raiz que evita a perda de água no solo por lixiviação e evaporação.
• Os hidrogéis podem criar um processo cíclico consistente de absorção e liberação de água; a água assim liberada através da técnica de Hidrogel pode fornecer a umidade ideal para uma germinação rápida e maturação das mudas. Reduz assim a mortalidade das mudas em várias dobras nos viveiros.
• Em regiões frias, a morte durante a germinação e maturação da plântula é comum devido ao congelamento de umidade no e ao redor do tecido da raiz da planta. Usando os hidrogéis nessas regiões, A umidade absorvida nos Hidrogéis não congela e facilita o acesso às plantas. Esta técnica também regula a temperatura de crescimento das mudas, prevenir a morte por congelamento.
• Os hidrogéis irão reduzir a frequência de irrigação, o que ajuda a economizar água e custos de mão de obra, e ajudar a enfrentar a condição de seca. Eles agem como condicionadores de solo, prevenir a lixiviação em solos arenosos, escoamentos em campos montanhosos e inclinados, melhora a eficiência da virescência nas plantas e também restaura a biota do solo.
• Os hidrogéis podem reduzir o uso excessivo de fertilizantes e pesticidas na agricultura. Os produtos químicos assim absorvidos junto com a água são liberados lentamente quando necessário, estendendo a vida operacional e a eficácia de absorção pelos sistemas radiculares.
• Os hidrogéis atuam como floculantes da matéria do solo. Eles ajudam a prender o solo solto e formar margas que podem ajudar a melhorar o travamento da raiz. E o mecanismo de absorção e liberação repetido evita a compactação excessiva dos minerais do solo e melhora a aeração do solo e o desenvolvimento de edafon.
• Os hidrogéis são amplamente usados ​​na agricultura, silvicultura, plantio industrial, jardinagem municipal, gestão da seca, conservação de água, eles ajudam a reduzir a erosão do solo por escoamento superficial, evita o escoamento de fertilizantes e pesticidas para as águas subterrâneas, e reduz o custo da água e irrigação e a taxa de sucesso de crescimento e alta produtividade das safras.

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Características principais dos hidrogéis na agricultura:

• Os hidrogéis são menos afetados pela presença de sais no solo.
• Eles melhoram as propriedades físicas dos solos e restauram sua biota.
• Eles promovem a taxa de germinação de sementes e a taxa de emergência de plântulas
• Eles podem melhorar o crescimento da raiz e a densidade da planta.
• Eles aliviam as plantas do estresse de umidade e as fazem resistir ao estresse de umidade prolongado.
• Eles reduzem o período de estabelecimento do viveiro.
• Eles reduzem as frequências de irrigação e os requisitos de fertilização das safras com maior eficiência no uso de insumos.

Tipos de hidrogéis:

Os hidrogéis também são conhecidos como polímeros absorventes de água em rede tridimensionais reticulados. Existem basicamente três tipos de hidrogéis para uso agrícola:

• Copolímeros de enxerto de amido
• Poliacrilatos reticulados
• Poliacrilamidas reticuladas e copolímeros de acrilamida-acrilato

O poliacrilato de potássio é o principal elemento usado na tecnologia de hidrogel e comercializado como hidrogel para agricultura. Isso é usado principalmente por sua capacidade para períodos mais longos de retenção de água e alta eficiência no solo, sem problemas de toxidade.

Os hidrogéis são preparados polimerizando o ácido acrílico com um agente de reticulação. Os polímeros reticulados podem reter água de 400 a 500 vezes mais do que seu próprio peso e liberar 95% de água disso para as plantas em crescimento.

O uso do hidrogel ajuda a aumentar a eficiência do uso da água, evitando a lixiviação e aumentando a frequência da irrigação. Nas regiões semiáridas, durante o verão, a falta de umidade do solo pode causar estresse nas plantas. A umidade liberada pelo Hydrogel próximo à área da raiz reduzirá o estresse e aumentará o crescimento e o desempenho da planta. Os hidrogéis podem reduzir o uso de lixiviação de fertilizantes e reduzir a aplicação de pesticidas.

Métodos de aplicação de hidrogel:

Existem dois métodos de aplicação de hidrogéis, como condicionadores de solo para estabilizar a superfície dos solos para inibir a formação de crostas e melhorar a capacidade de retenção de água ou para melhorar a estrutura pobre em profundidades maiores por agregação e para aumentar o crescimento das plantas.

1. Método de secagem para subsolo: O polímero seco, como PAAm ou PVA, é aplicado ao subsolo misturando-se com o solo arenoso em profundidades de cerca de 15–25 cm e, a seguir, sendo umedecido para intumescimento antes do cultivo. Depois que o polímero incha, a estrutura do solo é melhorada e a capacidade de penetração e retenção de água aumenta, diminuindo o escoamento de água e a erosão. Este método é aplicado para intenções de longo prazo, pois o polímero deve absorver água antes de se tornar benéfico, não é recomendado para semeadura imediata.
2. Método úmido para solo superficial :A solução de polímero é pulverizada sobre o solo superficial inicialmente umedecido, seguido de secagem para criar agregados estáveis ​​em água que resistem à erosão. Este método é particularmente bem adaptado para a semeadura imediatamente após e também pode ser adotado para reduzir o consumo de água em sistemas de irrigação onde ocorrem perdas de água devido à fraca capacidade do solo de reter a umidade. Esses métodos de polímero úmido também podem diminuir a erosão do solo ao serem aplicados à camada superficial do solo ou às calçadas de irrigação. Os surfactantes têm efeitos positivos na estabilidade do agregado, condutividade hidráulica e distribuição de condicionadores.

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Aplicações e usos do hidrogel para o solo:

A aplicação de condicionadores de solo poliméricos como aditivos aos solos para melhorar suas condições agregadas pode ser estendida a outras áreas:para reduzir a erosão do solo e prevenir a formação de crostas e estabilização geral.

• Hidrogel para fixação do solo :O tratamento de solos mal estruturados visa melhorar a estabilização e solidificação dos solos, variando as características físicas e químicas dos solos para construção e outras aplicações estruturais onde o movimento do solo deve ser reduzido ou eliminado. O processo geralmente requer o uso de mais de um aditivo. O hidrogel pode ser usado para fixar partículas de solo em agregados, incorporando um agente de reticulação com eles no solo. Eles podem ser incorporados para melhorar a retenção de água no solo e fornecer um melhor meio de crescimento. Esta técnica é projetada para permitir o cultivo sem irrigação em áreas onde a precipitação natural é inadequada devido a perdas de drenagem e evaporação ou longas estações secas. O hidrogel pode permitir que o abastecimento de água existente seja usado de forma mais eficiente.
• Hidrogel para condicionamento do solo :Auxiliares de hidrogel para aumentar o teor de água disponível nos solos, para melhorar o crescimento da planta, e reduzir os requisitos de irrigação devido à redução da perda de água e evaporação, portanto, permitindo que os intervalos entre as irrigações sejam aumentados. A melhora na retenção de água no solo protegerá as plantas contra o estresse hídrico. Isso é particularmente adequado em áreas áridas onde a agricultura é marginal devido a chuvas raras. Os polímeros podem ser incorporados ao solo para melhorar a estrutura do solo e a retenção de água, reduzindo a lixiviação e aumentando o suprimento de água para as raízes.
• Hidrogel para controle de erosão do solo :A erosão e o escoamento do solo são problemas graves de degradação do solo em regiões áridas e semiáridas, causados ​​pela chuva ou pelo vento. É um problema ambiental significativo para as terras agrícolas que resulta na destruição e eventual abandono da terra e na perda da própria civilização. O sedimento no escoamento de aterros agrícolas em reservatórios e rios põe em perigo a vida aquática e reduz a produtividade do solo. Os hidrogéis podem ser aplicados para agregar o solo por tratamento de superfície e, portanto, para fornecer estabilização de superfície durante a fase inicial de crescimento da cultura. Assim, Os hidrogéis atuam para reduzir a erosão da água e do vento, estabilizando as camadas superficiais, reduzindo o escoamento e as perdas de solo, diminuindo as taxas de infiltração de água no solo, e promove a natureza hidrofílica da superfície do solo que fixa a germinação.
• Hidrogel para controle de infiltração :O controle de infiltração pode ser alcançado por certos hidrogéis poliméricos que formam camadas impermeáveis ​​à água ou membranas no solo e podem ser usados ​​com eficiência para controlar o movimento da água e dissolver sais por meio de suas interações com locais carregados na superfície das partículas do solo. Assim, Os hidrogéis são usados ​​para controle de infiltração pela formação de membranas no solo que restringem o movimento da água, protegendo assim as plantações dos danos causados ​​pelo sal. Esta técnica pode ser usada para economizar água de irrigação, para controlar os danos causados ​​pelo sal nas lavouras, causados ​​pela irrigação em solos áridos e, finalmente, para evitar o vazamento dessa água para os rios e reservatórios.

Desvantagens do hidrogel na agricultura:

Esses polímeros absorventes de água ou hidrogéis já existem há algumas décadas e não são tão úteis na agricultura vegetal como podem parecer.

• A quantidade de água que os hidrogéis absorvem diminui muito se houver íons na água. Os dados para absorção de água do Hydrogel são geralmente em água destilada. No mundo real, solos contêm íons de fertilizantes e água de irrigação, que reduzem substancialmente a absorção de água pelos hidrogéis.
• A maioria dos solos pode reter quantidades razoáveis ​​de água para o crescimento das plantas. Se houver chuva insuficiente, a água do solo está esgotada. Os hidrogéis não resolverão esse problema.
• Os hidrogéis são muito caros, que limita seu uso a culturas de alto valor, como plantas ornamentais em vasos, árvores de paisagem e para uso em jardins domésticos. Um estudo descobriu que adicionar turfa custando o mesmo que a taxa recomendada de Hydrogel aumentou a capacidade de retenção de água de um solo de envasamento na mesma quantidade que o Hydrogel.

Possivelmente, o uso comercial mais comum de Hydrogel na agricultura vegetal é como uma pasta para revestir transplantes de raiz nua. Isso supostamente evita que as raízes sequem.

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