سوپر جاذب
آب یکی از مهمترین منابع سیاره ما است. اخیراً منابع آب شیرین با نرخ هشدار دهنده ای در حال اتمام هستند. بیش از یک میلیارد نفر دسترسی به آب سالم ندارند و بیش از دو میلیارد نفر در مناطق دارای مشکل آب زندگی می کنند. با توجه به افزایش جمعیت و همچنین آلودگی های جهانی داشتن آب سالم نسبت به گذشته از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد.
پیش بینی شده است که جمعیت جهان در سال 2050 تقریباً دو برابر می شود و باید آب برای آشامیدن و همچنین کشاورزی تأمین شود. همانطور که می‌دانید کشور ما آب و هوایی خشک دارد. بخش عظمی از آب صرف کشاورزی می شود. که ۶۵ درصد این مقدار به دلیل شیوه های سنتی آبیاری هدر می رود که بخشی از آن کودهای شیمیایی محلول را شسته و ضمن بردن آنها به عمق باعث آلودگی مقادیر ناچیز آب های زیرزمینی می شود.
در حال حاضر بیش از 70 درصد اعتبارات پروژه های بیولوژیک بیان زدایی و تثبیت ماسه های روان صرف عملیات تامین آب و آبیاری در مناطق بیابانی کشور می گردد. باید به دنبال راهکارهای جدید به منظور استفاده بهینه از منابع آبی باشیم. یکی از این راهکارها استفاده از پلیمرهای آبدوست می باشد.
نمونه ای از پلیمرهای آبدوست را می توان سوپر جاذب های پلیمری نام برد که می توانند مقادیر بسیار زیادی مایع نسبت به جرم خود را جذب و نگهداری و همچنین به اصلاح خاک نیز کمک کنند. پودر جاذب آب یا سوپر جاذب حاوی پتاسیم به صورت پودری مانند شکر هستند که زمانی در محلول آب قرار می گیرند توانایی جذب آب و برخی مواد محلول به میزان چندین برابر وزن خود را دارند.
اساس ساخت سوپر جاذب پارمین پلیمرهای آلی بوده و به صورت مصنوعی تولید می گردند. از پلی اکریلات پتاسیم و کوپلمیرهای پلی اکریل آمید ساخته شده و ویژگی منحصر به فرد آن بالا بودن ظرفیت جذب آب و حفظ آن است.
این مواد پس از استفاده مستمر، در خاک کشت هیچگونه تغییری ایجاد نمی نماید و گیاهان، ارگانیسم های زنده خاک یا آب سطحی را آلوده نمی‌سازند. مطالعات توسط سازمان محیط آلمان و سایر کشورها نشان داده که استفاده از سوپر جاذب هیچگونه عوارضی برای انسان، گیاه و خاک و محیط زیست ندارد.
عملکرد سوپر جاذب حاوی پتاسیم:
این مخازن ذخیره‌ای کوچک، وقتی که در داخل خاک قرار می گیرند، آب حاصل از آبیاری و بارندگی را جذب نموده و از فرو نشست آن جلوگیری می نماید. پس از عمل جذب و در اثر خشک شدن خاک آب داخل پلیمر به تدریج تخلیه می گردد و بدین ترتیب خاک به مدت طولانی و بدون نیاز به آبیاری مجدد مرطوب می ماند. سوپرجاذب به طور کامل غیر سمی است.
این پلیمرها موادی آلی‌اند که در شرایط یونی و میکروبی خاک به آرامی تجزیه و سرانجام به آب، دی اکسیدکربن، ترکیبات نیتروژن‌دار غیرسمی از جمله آمونیاک تبدیل و به ماده آلی خاک اضافه می شوند.
این پلیمرها خنثی و بی اثرند که مصرف آنها در کشاورزی و محیط زیست خطری در پی ندارد و ایمنی استفاده از آنها در خاک به وسیله وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا، فرانسه و آلمان تایید شده است.
عمل جذب ← حفظ آب ← انتقال به ریشه که این عمل بارها و بارها تکرار می شود.
به دو صورت سوپر جاذب حاوی پتاسیم آب خود را از دست می دهد. 1- اختلاف فشار اسمزی، 2- تبخیر
1- آب جذب شده و در ساختار مولکولی توسط اسمز نگهداری و به طور مداوم در خاک مورد نیاز گیاهان آزاد می شود.
۲- تبخیر: با توجه به این که سوپر جاذب حاوی پتاسیم یا ژل جاذب آب در عمق حداقل ۱۰ تا ۵۰ سانتی متری زیر خاک به کار می‌رود بنابراین آب ذخیره شده درون آن دچار تبخیر نمی‌شود.
محلول آب از طریق پیوند هیدروژن جذب سوپرجاذب می شود. ظرفیت جذب و تورم به وسیله کراسلینک‌های که در ژل بکار رفته کنترل می‌شود. کراسلینک های که در ژل وجود دارد جذب و ظرفیت تورم را کنترل می‌کند. عموماً کراسلینک های با چگالی پایین ظرفیت جذب و تورم بالاتری دارند.
این نوع سوپر جاذب ها همچنین دارای ژل نرم تر و چسبیده تر هستند. پلیمرهای با کراسلینک چگالی بالا ظرفیت و تورم کمتر دارند. اما ژل سخت تر بوده و شکل خود را تحت فشار حفظ می کند.
توانایی سوپر جاذب حاوی پتاسیم برای جذب آب بستگی به غلظت یونی محلول آبی دارد. برای مثال در آب های دی یونیزه و آب مقطر سوپر جاذب ممکن است 300 بار وزن خود را (از 30 تا 60 برابر حجم خود) جذب کند 9/99 % از مایع را جذب می کند. اما وقتی در یک محلول شور با %9/. قرار می گیرد ، جذب حدود 50 برابر وزن آن کاهش می یابد.
حضور کاتیون ها با ظرفیت شیمیایی در محلول مانع توانایی پلیمر برای اتصال به مولکول های آب می شود. برخی استفاده دیگر از سوپر جاذب در محصولات بهداشتی مانند پوشک بچه، لباس زیر محافظ بزرگسالان و دستمال های بهداشتی یافت می شود. همچنین برای جلوگیری از نفوذ آب در کابل برق زیرزمینی یا ارتباطات، عوامل نگهداری آب در باغ، کنترل و پخش آب آشامیدنی و برف مصنوعی برای تولید فیلم استفاده می شود.
یکی از محصولات مجموعه آسان‌نما سوپر جاذب پارمین می‌باشد که یک محصول دانش بنیان است. سوپر جاذب پارمین توانایی جذب بیش از 50 برابر وزن خود را دارد. هنگامی که پلیمر با آب در تماس است، افزایش حجم می‌یابد. این محصول بر پایه پتاسیم سنتز شده است.
برخی از مزایای عمومی سوپرجاذب پارمین:
1- استفاده به عنوان مکمل خاک برای مدیریت آب در کشاورزی و برنامه‌های کاربردی کشاورزی و محیط زیست: محوطه‌سازی، جنگل‌داری، محصولات کشاورزی و باغبانی، مدیریت چمن، زیبایی شناسی و باغبانی تفریحی، گلخانه ها و غیره
2- تنظیم آب به صورتی که مازاد باشد جذب توسط سوپر جاذب حاوی پتاسیم کشاورزی و در کمبود به محیط آزاد شود (تحت تنش خشکی یا آبی)
3- طول عمر موثر بیش از 5 سال این ساختار در خاک برای یک دوره طولانی باقی می‌ماند.
4- زیست‌تخریب پذیر ، دوست‌دار محیط زیست، کاهش آفت‌کش ها و کود که اشباع شدن در آب‌های زیرزمینی و حفاظت از محیط زیست در مقابل آلودگی خشک سالی و آب های زیرزمینی
5- امن و اقتصادی
6- امکان کشت در مناطق شیبدار و غیر قابل کشت
7- کاهش شیبِ افت رطوبت خاک پس از آبیاری اولیه
8- جذب حداقل رطوبت موجود در خاک
9- اصلاح خاک و جلوگیری از فرسایش
10- جذب کودهای شیمیایی و آزادسازی به موقع آن
11- کاهش استرس و تنش در هنگام زخمی شدن و استرس گیاه
12- بهبود جوانه‌زنی و ظهور بذر
13-حاوی پتاسیم
14 -کود را به آرامی آزاد می کند.
15-حفظ آبیاری و بهبود ظرفیت نگهداری آب خاک 85٪ (برای شن و ماسه)؛
16- افزایش محصول و عملکرد میوه 70٪ .
سوپر جاذب حاوی پتاسیم
برنامه‌های کاربردی ژل جاذب آب:
1- دفعات آبیاری را 50 درصد کاهش میدهد، فاصله زمانی بین دوره های آبیاری را به حداکثر می رساند.
آب را در هنگام نیاز گیاه جذب، ذخیره و آزاد می کند.
2- بهینه سازی مصرف کود و آفت کش ها
3- حذف خشکی خاک ، کنترل رطوبت، به حداقل رساندن تنش های هیدریک که باعث کند شدن رشد گیاه می شود.
نقش پتاسیم در گیاهان :
پتاسیم بعد از ازت جزء پر مصرف ترین عنصر مورد نیاز در گیاهان می باشد. سوپر جاذب پارمین علاوه برمزایایی که ذکر شد بر پایه پتاسیم سنتز شده است.
کاربرد پتاسيم در گیاهان:
1- تقريباً در تمام فرآيندهاي متابوليسمي گياه نقش دارد. 2- پتاسيم به صورت يون با صرف انرژي از خاك جذب شده، 3- وظايف برقراري پتانسيل اسمزي ، 4- فعال كردن آنزيمها (بعنوان كوآنزيـم)، 5- تثبيـت pH، 6- سنتـز پروتئيـن، 7-حركات روزنـه‌ای، 8-انبساط سلولي، 9- فتوسنتـز، تعادل آنيوني و… را درگياه به عهـده دارد.
با توجه به دلایل مختلفی هم چون نوع و میزان رس‌های خاک، مقدار ماده آلی و آبشویی و … میزان پتاسیم قابل جذب در خاک برای رشد بهینه گیاهان کافی نمی‌باشد و نیاز به تامین پتاسیم در اکثر موارد احساس می‌شود.
علائم کمبود پتاسیم در گیاهان :
مهمترین علایم کمبود پتاسیم شامل کمبود رشد گیاه و یا زردی و سوختگی انتهایی در برگ های مسن، کاهش استحکام ساقه گیاه، حساسیت بیشتر نسبت به شوری و بیماری‌ها ، مختل شدن فعالیت‌های ناشی از اثر اسمزی مانند باز و بسته شدن روزنه‌ها، مختل شدن ساخت پروتئین‌ها به دلیل از دست رفتن زیر واحد ریبوزومی و … را می‌توان اشاره کرد.
راهکار افزایش پتاسیم در خاک :
استفاده از بقایای محصولات بازیافت شده و کود حیوانی ، جلوگیری از آبشویی خاک، استفاده از پوشش گیاهی دائمی و افزایش هوموس خاک، پوشاندن سطح خاک با مالچ و سوپرجاذب پارمین با توجه به اینکه دارای گرانول‌های پتاسیمی می باشد در هنگام رهایش آب پتاسیم را نیز به خاک آزاد می کند؛ از جمله راهکارهای افزایش پتاسیم در خاک می‌باشد.
عوارض ازدیاد سدیم در خاک :
برخی از سوپرجاذب ها حاوی سدیم بود و متأسفانه موجب آسیب به خاک می شود. غلظت زیاد املاح خنثی از قبیل کلرورسدیم و سولفات سدیم باعث می گردد که فشار اسمزی محلول در خاک از فشار اسمزی سلول‌های ریشه نباتات بیشتر شود و در نتیجه نبات نتواند آب مورد احتیاج خود را از خاک جذب نماید . علاوه بر آن نقطه پژمردگی خاک نیز در اثر وجود املاح افزایش می یابد، بنابراین خاک میزان کمتری آب در اختیار گیاه قرار میدهد. اثر سوء املاح حتی در موقعی که غلظت آنها در خاک زیاد نباشد نیز وجود دارد.
در حالی که سوپرجاذب پارمین حاوی پتاسیم بوده و می تواند کمبود پتاسیم را جبران کند.