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

Kód výsledku v 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>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/00027049:_____/24:N0000082

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

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

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The functional sample is a biopolymeric absorbent material made by crosslinking carboxymethylcellulose with malic acid. This hydrogel has the ability to reversibly absorb and release water, which increases the water retention capacity of soils. The hydrogel has a high swelling ratio (919%), which allows efficient use of irrigation water. The sample is fully biodegradable, contains no synthetic ingredients and does not pollute the environment. The shelf life and repeat sorption characteristics of the hydrogel are modified by the amount of crosslinking agent. Experiments have shown the high resistance of the hydrogel to repeated cycles of water absorption and desorption (up to 10 cycles). The hydrogel was characterised in terms of water retention, thermal stability, biodegradability, structural properties and effect on plant growth.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

<a href="/cs/project/SS07020443" target="_blank" >SS07020443: Bio-rozložitelné materiály pro zvýšení odolnosti sazenic proti suchu</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

5/2024

Číselná identifikace

5/2024

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

70883521

Název vlastníka

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

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

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—