Fully biodegradable hydrogel for increasing soil retention capacity allowing variable adjustment of lifetime and range of repeated sorption characteristics

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F70883521%3A28610%2F24%3A63578598" target="_blank" >RIV/70883521:28610/24:63578598 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/00027049:_____/24:N0000082

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Plně biorozložitelný hydrogel pro zvýšení retenčních schopností půdy umožňující variabilní nastavení životnosti a rozsahu opakovaných sorpčních charakteristik

Original language description

Funkční vzorek představuje biopolymerní absorpční materiál vyrobený síťováním karboxymethylcelulózy pomocí kyseliny jablečné. Tento hydrogel má schopnost reverzibilně poutat a uvolňovat vodu, což zvyšuje retenční kapacitu půd. Hydrogel vykazuje vysoký bobtnací poměr (919 %), což umožňuje efektivní využití závlahové vody. Vzorek je plně biodegradabilní, neobsahuje syntetické složky a nezatěžuje životní prostředí. Experimenty prokázaly vysokou odolnost hydrogelu při opakovaných cyklech absorpce a desorpce vody (až 10 cyklů). Hydrogel byl charakterizován z hlediska retence vody, tepelné stability, biodegradability, strukturních vlastností a vlivu na růst rostlin. Životnost a opakované sorpční charakteristiky hydrogelu lze modifikovat množstvím síťovacího činidla.

Czech name

Plně biorozložitelný hydrogel pro zvýšení retenčních schopností půdy umožňující variabilní nastavení životnosti a rozsahu opakovaných sorpčních charakteristik

Czech description

Funkční vzorek představuje biopolymerní absorpční materiál vyrobený síťováním karboxymethylcelulózy pomocí kyseliny jablečné. Tento hydrogel má schopnost reverzibilně poutat a uvolňovat vodu, což zvyšuje retenční kapacitu půd. Hydrogel vykazuje vysoký bobtnací poměr (919 %), což umožňuje efektivní využití závlahové vody. Vzorek je plně biodegradabilní, neobsahuje syntetické složky a nezatěžuje životní prostředí. Experimenty prokázaly vysokou odolnost hydrogelu při opakovaných cyklech absorpce a desorpce vody (až 10 cyklů). Hydrogel byl charakterizován z hlediska retence vody, tepelné stability, biodegradability, strukturních vlastností a vlivu na růst rostlin. Životnost a opakované sorpční charakteristiky hydrogelu lze modifikovat množstvím síťovacího činidla.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20501 - Materials engineering

Project

<a href="/en/project/SS07020443" target="_blank" >SS07020443: Biodegradable materials for drougth hadriness enhancement of young plants</a><br>

Continuities

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

Publication year

2024

Confidentiality

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

Internal product ID

5/2024

Numerical identification

5/2024

Technical parameters

Hydrogel byl připraven rozmícháním kyseliny jablečné 0,3 % w/v a karboxymethylcelulózy o koncentraci 3 % w/v ve vodě za laboratorní teploty (22±2 °C). Směs byla míchána homogenizátorem (10 000 RPM) do rozpuštění veškeré karboxymethylcelulózy a vytvoření silně viskózního gelu. Přídavek kyseliny jablečné umožnil vytvoření stabilní trojrozměrné sítě prostřednictvím esterifikačních vazeb, což zajišťuje reversibilní schopnost absorpce vody. Vzorky hydrogelů byly vysušeny na xerogely v sušárně při 60 °C do konstantního úbytku hmotnosti (± 24 h). Bobtnací poměr hydrogelu byl 919 % a podíl gelové frakce 77,3 %. U hydrogelu byla testována schopnost opakované absorpce a desorpce vody, přičemž vykazoval zachování svých vlastností 10 cyklů. Charakterizace hydrogelu dále zahrnovala identifikaci funkčních skupin a potvrzení tvorby esterových vazeb mezi karboxymethylcelulózou a kyselinou jablečnou (FTIR), stanovení tepelné stability (322,4 °C) a ztráty hmotnosti (48,9 %) při zahřívání (TGA), analýzu tepelných přechodů (DSC, teplota skelného přechodu 58 °C) a vliv na růst rostlin.

Economical parameters

Hydrogel představuje ekologicky šetrné řešení pro zlepšení vodního režimu v půdě. Vyšší retenční kapacita umožňuje snížení závislosti na zavlažování a zlepšuje podmínky pro růst rostlin. V lesnictví zlepšuje míru uchycení sazenic až o 30 % a pomáhá tak při obnově lesů zejména v suchých oblastech. Při výsadbě stromů a keřů ve městech hydrogel snižuje potřebu závlahy až o 40 % a významně zvyšuje úspory v provozních nákladech. V zemědělství hydrogel zlepšuje hospodaření s vodou při zavlažování plodin a zvyšuje zemědělské výnosy o 10-30 % v závislosti na klimatických podmínkách a druhu pěstovaných plodin. Hydrogel založený na přírodních surovinách minimalizuje náklady na výrobu a zajišťuje nižší tržní cenu ve srovnání s komerčními hydrogely na bázi syntetických polymerů. Použití biodegradabilních složek zajistí snížení ekologické stopy při aplikaci v půdě. Cena materiálů na přípravu hydrogelu činí 5,02 Kč/kg tekutého hydrogelu a 150,6 Kč/kg xerogelu, xerogely dostupné na českém trhu stojí od 450 Kč výše.

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

—