چگونه با کمک پلیمرها آب را در زمین های کشاورزی حفظ کنیم؟
بسپار/ ایران پلیمر هم تافتهای (complex) بسپار از نشاسته و کربوکسی متیل سلولز (CMC) شبکه ای شده برای تهیه بسپارهای ابرجاذب یا باج (Superabsorbent، SAP) سنتز شدند و عملکرد آنها به عنوان کمک نگهدارنده های آب برای آبیاری ارزیابی شد. بسپارهای ابرجاذب با اُکتادِکاهیدرات سولفات آلومینیوم به منظور بهینه سازی حفظ آب، شبکه ای شد. نشاسته ی سبزیجات و الیاف سلولزی اصلاح شده به طور شیمیایی، به علت زیست تخریب پذیری و ماندگاری (sustainability) منابع آنها، به عنوان بسپار استفاده شد. سبزیجات نشاسته دار شامل سیب زمینی، یام (yam)، کاساوا (cassava) و ذرت است. دانه های تربچه در گلدانهای حاوی خاک اصلاح شده با باج (و همچنین خاک بدون اصلاح به عنوان شاهد) کاشته شد. در دو هفته اول، به گیاهان به مقدار زیاد آب داده شد، سپس آب دادن کاهش یافت تا پاسخ گیاهان به خشکسالی مشاهده شود. رشد گیاهان در خاک بدون اصلاح پس از دو هفته اول متوقف شد و نشانه هایی از کم آبی (dehydration) مشاهده شد. تمام گیاهان در خاک اصلاح شده پس از دو هفته اول رشد کردند و به نظر بسیار سالمتر میرسیدند. ارزیابی عملکرد پاسخ چهار نوع نشاسته نشان داد که باج بر پایه سیب زمینی با 73 درصد حفظ آب بهترین عملکرد را داشت، در حالی که ذرت 56 درصد نشان داد. همچنین این مطالعه نشان میدهد که برای اصلاح خاک استفاده از 0/12 درصد وزنی باج بر پایه سیبزمینی بهتر از 0/24 درصد کارایی دارد.
مقدمه
بسپارهای ابرجاذب بسپارهایی هستند که قادر به جذب مقدار زیادی آب هستند، معمولا بیش از مواد جاذب رایج. به طور کلی آنها از شبکه ای از زنجیرهای بسپار تشکیل شدهاند که برای جلوگیری از انحلال به یکدیگر متصل شده اند. معمولا در طول زنجیرهای بسپار گروههای عاملی یونی وجود دارد تا موجب نفوذ آب به درون شبکه شود.
پلیآکریلات، ماده اصلی مورد استفاده در صنعت بسپارهای ابرجاذب (باج) است. پلی آکریلاتهای ابرجاذب از طریق بسپارش اسید اکریلیک با عامل شبکه ای کننده تهیه میشوند. اسید اکریلیک از پروپن تولید میشود که محصول جانبی تولید اتیلن و بنزین است.
بنابراین، پلی اکریلات، ماده ای تجدیدناپذیر است که وابسته به صنعت پتروشیمی میباشد. محصولات بهداشتی شخصی اغلب بازار باج را کنترل میکند. با این وجود، چندین کاربرد دیگر در زمینه کشاورزی، باغبانی، مدیریت زباله، الکترونیک و ساخت و ساز دارد. ابرجاذبها به عنوان افزودنیهای خاک برای افزایش حفظ آب در خاکها استفاده میشوند که میتوانند جایگزین کودگیاهی (peat)، کمک نگهدارنده رطوبت رایج برای خاک شود. بهطور کلی، باج در خاک با غلظت 0/1 تا 0/5 درصد وزنی به کار میرود. کمتر از این محدوده اثر افزودنی خاک ناچیز است و در بیش از این محدوده خاک، زمانیکه کاملا اشباع میشود، میتواند بیش از حد اسفنجی شود.
اخیرا تقاضا برای زیست بسپارهای تولید شده از نشاسته یا سلولز افزایش یافته است. مزایای این زیست بسپارها در مقایسه با بسپارهای پایه نفتی، ماندگاری، خواص زیست تخریبپذیری و غیرسمی بودن ترکیبات پایه آنها است.
زیست بسپارها میتوانند از کربوکسی متیل سلولز (CMC) ساخته شوند که ذاتا دارای پایه سلولز پلی ساکارید است. CMC بهطور تجاری از طریق واکنش اسید کلرواستیک با سدیم سلولز در دوغاب (slurry) با ایزوپروپانول و آب تهیه میشود. محصولات ابرجاذب بر پایه CMC در دهه 1970 و اوایل دهه 1980 ساخته شدند. با اینکه هزینه ی واکنش دهنده های مورد نیاز برای تولید CMC نسبتا ارزان است، هزینه زیادی برای تصفیه مورد نیاز در اکثر کاربردها وجود دارد. به همین دلیل، تولید باج پایه CMC نسبت به باجهای پایه نفتی متوقف شده است. مطالعات نشان دادهاند هنگامیکه نشاسته وارد همتافت شود آهنگ زیستتخریبپذیری بسپارهای CMC افزایش مییابد. هنگامیکه همتافت با آب متورم شود، هم تافتهای بسپار CMC با یونهای آلومینیوم برای تشکیل پیوندهای موقتی شبکه ای میشوند. نشاسته و CMC شبکه ای شده یک باج دوستدار محیط زیست را تشکیل میدهد که بر پایه زیست بسپارها است و میتواند جایگزین باجهای پایه نفتی به عنوان یک کمک نگهدارنده آب در آبیاری شود.
برگردان: دکتر فاطمه خودکار
[email protected]
(ادامه دارد…)
متن کامل این مقاله را که در شماره 194ام ماهنامه بسپار که در نیمه آبان ماه منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه ی اصلی همین سایت وجود دارد.
