Như đã được công bố trên ACS Materials Letters, hệ thống tưới nước trong khí quyển của nhóm nghiên cứu sử dụng gel siêu hút ẩm để lấy nước từ không khí. Khi đất được nung nóng đến một nhiệt độ nhất định, các gel sẽ giải phóng nước, giúp cây có thể sống được. Khi đất phân phối nước, một phần nước sẽ quay trở lại không khí, làm tăng độ ẩm và dễ dàng tiếp tục chu kỳ thu hoạch.
Guihua Yu, Phó giáo sư khoa học vật liệu tại Walker Department, cho biết: “Tạo điều kiện cho sản xuất nông nghiệp ở những khu vực khó xây dựng hệ thống thủy lợi và điện năng là rất quan trọng để giải phóng canh tác cây trồng khỏi chuỗi cung cấp nước phức tạp khi các nguồn tài nguyên ngày càng trở nên khan hiếm”.
Mỗi gam đất có thể chiết xuất khoảng 3-4 gam nước. Tùy thuộc vào loại cây trồng, khoảng 0,1 đến 1 kg đất có thể cung cấp đủ nước để tưới cho khoảng một mét vuông đất nông nghiệp.
Các gel trong đất hút nước ra khỏi không khí trong thời gian ẩm ướt hơn vào ban đêm. Nhiệt mặt trời vào ban ngày sẽ kích hoạt các gel chứa nước giải phóng các chất bên trong chúng vào đất.
Nhóm đã chạy thí nghiệm trên mái của tòa nhà Trung tâm Giảng dạy Kỹ thuật của Trường Cockrell tại Đại học Austin để kiểm tra đất. Họ phát hiện ra rằng đất có nhiều gel nước có khả năng giữ nước tốt hơn đất cát ở những vùng khô hạn và cần ít nước hơn rất nhiều để phát triển cây trồng.
Trong một thử nghiệm kéo dài 4 tuần, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng đất này giữ lại khoảng 40% lượng nước ban đầu. Ngược lại, đất cát chỉ còn lại 20% lượng nước chỉ sau một tuần.
Trong một thí nghiệm khác, nhóm nghiên cứu đã trồng củ cải trên cả hai loại đất. Tất cả các củ cải trong đất có gel nước đều sống sót sau khoảng thời gian 14 ngày mà không cần tưới quá một vòng ban đầu. Củ cải trên đất cát được tưới nhiều lần trong bốn ngày đầu tiên của thí nghiệm. Không có củ cải nào trên đất cát sống được quá hai ngày sau thời gian tưới ban đầu.
Fei Zhao, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong nhóm nghiên cứu của Yu, người dẫn đầu nghiên cứu cùng với Xingyi Zhou và Panpan Zhang, cho biết: “Hầu hết đất đủ tốt để hỗ trợ sự phát triển của thực vật. Chính nước là hạn chế chính, đó là lý do tại sao chúng tôi muốn phát triển một loại đất có thể hút nước từ không khí xung quanh”.
Đất hút lấy nước là ứng dụng công nghệ lớn đầu tiên mà nhóm của Yu đã nghiên cứu trong hơn hai năm. Năm ngoái, nhóm nghiên cứu đã phát triển khả năng sử dụng vật liệu hybrid gel-polymer hoạt động giống như “siêu bọt biển”, chiết xuất một lượng lớn nước từ không khí xung quanh, làm sạch nó và nhanh chóng giải phóng nó bằng năng lượng mặt trời.
Các nhà nghiên cứu đã hình dung ra một số ứng dụng khác của công nghệ này. Nó có thể được sử dụng để làm mát các tấm pin mặt trời và các trung tâm dữ liệu. Nó có thể mở rộng khả năng tiếp cận nguồn nước uống, thông qua các hệ thống riêng lẻ cho các hộ gia đình hoặc các hệ thống lớn hơn cho các nhóm lớn như công nhân hoặc binh lính.