С проблемой недостатка воды в сельском хозяйстве зачастую сталкиваются не только засушливые южные регионы, но также и районы средней полосы. Ну а поскольку своевременное орошение критически важно для роста растений, то в условиях дефицита воды многие вполне пригодные для земледелия территории простаивают без дела или не приносят ожидаемого урожая.

Чтобы помочь решить задачу регулярного доступа к воде корневой системы сельскохозяйственных растений, ученые Воронежского государственного университета предложили использовать специально разработанный полимер в виде небольших гранул, которые способны накапливать в себе влагу. Вносится данный сорбент в почву вместе с удобрениями, и по мере пересыхания грунта может отдавать воду, накопленную в своих гранулах. По мнению исследовательской группы, использование разработанной ими технологии «Твердая вода» в два раза снижает расходы на полив и значительно уменьшает объем воды, необходимый для благоприятного созревания сельскохозяйственных растений.

Впервые подобную идею по накоплению воды с последующей ее отдачей в грунт предложил мексиканский исследователь Серхио Веласко. Его технологическое решение под названием «Solid Rain» была интересной и новаторской, но до практической реализации дело не дошло из-за слишком высокой стоимости проекта. Воронежские ученые проанализировали опыт мексиканского исследователя и других ученых и разработали свою собственную технологию, благодаря которой удалось получить недорогой сорбент, успешно справляющийся с орошением сельскохозяйственных угодий.

Один килограмм гранулированного сорбента воронежских ученых способен накопить в себе до полутонны воды, а объем самих гранул при этом может увеличиваться в 100 раз. При проникновении в гранулу вода связывается со стенками сорбента и фиксируется в нем в виде структурированного льда. Когда концентрация влажности вокруг гранул снижается ниже порогового значения, внутренние связи воды с сорбентом начинают рваться, благодаря чему жидкость начинает высвобождаться из гранул в почву.

Чтобы сорбент начал эффективно работать, поле после внесения гранул необходимо тщательно полить водой. Гранулы запасают необходимый резерв воды и отдают ее при пересыхании почвы, и накапливают в себе влагу обратно по мере выпадения дождей, регулируя тем самым влажность грунта. Как утверждают ученые, достаточно одного обильного первичного полива, чтобы накопленной воды хватило на один сезон роста сельскохозяйственных культур. Гранулы также могут спасать поля от излишнего заводнения, обильно поглощая влагу в случае слишком продолжительных дождей. Большим плюсом новой технологии является и то, что сорбент не вымывается из почвы и может эффективно обеспечивать грунт влагой в течении десяти лет.

Помимо воды, гранулы могут накапливать в себе водные растворы необходимых минеральных удобрений и дополнительных микроэлементов, благодаря чему на протяжении всего периода вегетативного роста корневая система будет получать нужные растению питательные вещества. При этом стоимость 1 килограмма сорбента воронежских ученых обойдется примерно в 10 долларов, что ниже в два раза по сравнению с зарубежными аналогами. Также несомненным преимуществом новой технологии является устойчивость сорбента к низким температурам, что позволяет спокойно использовать «твердую воду» в условиях с суровым климатом.

Важнейшим преимуществом нового гранулированного сорбента является его высокая экономическая эффективность по сравнению с традиционными формами орошения и даже сверхэкономичного капельного полива. По оценкам исследований, использование сорбента уменьшает как минимум вдвое затраты воды на орошение грунта. К тому при использовании гранул водорастворимые удобрения и минералы не вымываются из почвы и расходуются на протяжении длительного времени наиболее эффективным образом. Эти результаты были успешно подтверждены серией натурных испытаний, проведенных на исследовательских участках воронежского аграрного университета.