Hydrogel based on renewable materials for sustainable and environmentally friendly agriculture

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F70883521%3A28610%2F21%3A63533198" target="_blank" >RIV/70883521:28610/21:63533198 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Hydrogel na bázi obnovitelných surovin pro udržitelné a ekologicky šetrné zemědělství

Original language description

Funkční vzorek představuje biopolymerní absorpční materiál na bázi obnovitelných surovin se schopností reverzibilně poutat a uvolňovat několikanásobné množství vody ze své trojrozměrné polymerní struktury s cílem zvýšit retenční schopnosti půdy a svým složením přispět k ekologicky šetrnému a udržitelnému zemědělství. Vyvinutý hydrogel se vyznačuje použitím přírodních a ekologicky šetrných materiálů s vysokou schopností pojmout mnohonásobné množství srážkové/závlahové vody a postupně ji uvolňovat v půdě v období sucha. Hydrogel je plně rozložitelný a nezatěžuje životní prostředí. Složky obsažené v hydrogelu navíc obohacují půdu o potřebné živiny a přispívají tak ke zkvalitnění růstu pěstovaných plodin. Základní vstupní surovinou hydrogelu je odpadní produkt mlékárenské výroby-kyselá syrovátka, která je v současnosti ekonomicky těžko využitelná. Kyselá syrovátka se vyznačuje vysokým množství živin, které mohou zlepšit kvalitu půdy a sloužit jako zdroj cenných nutrientů pro rostliny. Další komponenty hydrogelu tvoří kombinace derivátů celulózy a přírodní síťovací činidlo kyselina citronová. Pro zvýšení stability a prodloužení doby působení v půdním prostředí je hydrogel obohacen o kyselinu boritou, která působí jako konzervační antifungální látka hydrogelu, čímž je výrazně potlačen mikrobiální rozklad hydrogelu. Přídavek polylaktidu (PLA) zajistí postupné uvolňování vody/živin z hydrogelu. Vyvinutý biopolymerní hydrogel pro ekologické a udržitelné zemědělství upravuje vodní režim půdy, má vliv na propustnost a strukturu půdy, zlepšuje její kvalitu a stimuluje růst rostlin.

Czech name

Hydrogel na bázi obnovitelných surovin pro udržitelné a ekologicky šetrné zemědělství

Czech description

Funkční vzorek představuje biopolymerní absorpční materiál na bázi obnovitelných surovin se schopností reverzibilně poutat a uvolňovat několikanásobné množství vody ze své trojrozměrné polymerní struktury s cílem zvýšit retenční schopnosti půdy a svým složením přispět k ekologicky šetrnému a udržitelnému zemědělství. Vyvinutý hydrogel se vyznačuje použitím přírodních a ekologicky šetrných materiálů s vysokou schopností pojmout mnohonásobné množství srážkové/závlahové vody a postupně ji uvolňovat v půdě v období sucha. Hydrogel je plně rozložitelný a nezatěžuje životní prostředí. Složky obsažené v hydrogelu navíc obohacují půdu o potřebné živiny a přispívají tak ke zkvalitnění růstu pěstovaných plodin. Základní vstupní surovinou hydrogelu je odpadní produkt mlékárenské výroby-kyselá syrovátka, která je v současnosti ekonomicky těžko využitelná. Kyselá syrovátka se vyznačuje vysokým množství živin, které mohou zlepšit kvalitu půdy a sloužit jako zdroj cenných nutrientů pro rostliny. Další komponenty hydrogelu tvoří kombinace derivátů celulózy a přírodní síťovací činidlo kyselina citronová. Pro zvýšení stability a prodloužení doby působení v půdním prostředí je hydrogel obohacen o kyselinu boritou, která působí jako konzervační antifungální látka hydrogelu, čímž je výrazně potlačen mikrobiální rozklad hydrogelu. Přídavek polylaktidu (PLA) zajistí postupné uvolňování vody/živin z hydrogelu. Vyvinutý biopolymerní hydrogel pro ekologické a udržitelné zemědělství upravuje vodní režim půdy, má vliv na propustnost a strukturu půdy, zlepšuje její kvalitu a stimuluje růst rostlin.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

10404 - Polymer science

Project

<a href="/en/project/QK1910392" target="_blank" >QK1910392: Environmentally friendly soil conservation materials for the crop production intensification based on renewable resource</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

Centrum polymerních systémů

Numerical identification

6/2021

Technical parameters

Byl připraven polymerní roztok smícháním kyselé syrovátky s karboxymetylcelulózou a 2-hydroxyetylcelulózou v poměru 3:1 o výsledné koncentraci 3 % hm. Roztok byl míchán při teplotě 22-24 °C po dobu min. 4 hodin, dokud nedošlo ke kompletnímu rozpuštění derivátů celulózy za vzniku silně viskózního gelu. K vytvoření stabilní sítě hydrogelu byla do gelu přidána kyselina citrónová o koncentraci 10 % hm. polymeru. Ta prostřednictvím esterifikační reakce s karboxylovými skupinami celulózy vytváří stabilní trojrozměrnou strukturu hydrogelu zajišťující reversibilní schopnost absorpce vody. Pro zvýšení údržnosti hydrogelu v půdě bylo přidáno 5 % hm. kyseliny borité (hm% vztažena na hmotnost polymeru-derivátů celulózy). Vzniklé hydrogely byly následně smíchány s nízkomolekulární PLA (Mw ⁓7000 Da) (5-20 % hm. polymeru) pomocí vysokorychlostního disperzního homogenizátoru a vysušeny na tzv. xerogely v horkovzdušné sušárně při 60 °C do konstantního úbytku hmotnosti (± 24 h).

Economical parameters

Hydrogel byl navržen pro aplikaci do půdy za účelem zvýšení retenčních schopností a kvality půdy včetně zvýšení podílu organické hmoty. Díky vysoké absorpční schopnosti hydrogelu se předpokládá navýšení retenčních schopností půdy o 20-40 %. Hydrogel dále vykazuje velmi dobrou schopnost postupně uvolňovat živiny, případně přidané organické látky či agro-hnojiva a tím přispět ke zvýšení kvality pěstovaných plodin. Hydrogel že obsahuje pouze přírodní, ekologicky šetrné a snadno rozložitelné suroviny nezatěžující životní prostředí s nízkými náklady na výrobní proces ve srovnání s běžnými komerčně dostupnými hydrogely na bázi polyakrylátu. Kyselá syrovátka je obtížně využitelným a likvidovatelným odpadním produktem mlékárenského průmyslu. Použitím kyselé syrovátky při výrobě hydrogelu lze významně přispět ke zvýšení její využitelnosti a bezodpadovému nakládání s odpadními produkty mlékárenského průmyslu. Nově vyvinutý hydrogel může svým složením a funkcí přispět k ekologicky šetrnému a udržitelnému zemědělství.

Application category by cost

—

Owner IČO

70883521

Owner name

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—