Уперше в історії було винайдено "живий" пісок, який здатен утримувати вологу в 28 разів довше.

У недавньому дослідженні вчені знайшли спосіб перетворити пустельний пісок на "живий пісок", який утримує вологу в 28 разів довше.

Фермери, що вирощують культури на піщаних ґрунтах, стикаються з особливими викликами, адже полив — це лише одна з багатьох задач. Вода швидко проникає між частинками піску, а пориви вітру здатні легко розносити легкий пісок. Щоб захистити свої рослини, аграрії змушені шукати ефективні методи для збереження вологи в прикореневій зоні та запобігання переміщенню піщаних частинок, як зазначає Science Alert.

У новому дослідженні науковці зосередили увагу на можливості бактеріальних і грибкових волокон з'єднувати піщинки один з одним. Вирощування мікроорганізмів прямо в піщаному середовищі призвело до створення матеріалу, який отримав назву "живий пісок". Результати експериментів вказують на те, що цей інноваційний матеріал може знизити втрату вологи з ґрунту до шести разів.

Вчені також застосували інший підхід, у рамках якого виростили тонкі плівки бактеріальної целюлози та розмістили їх між шарами піску. Лабораторні випробування показали, що це знижує водопроникність ґрунту аж у 28 разів.

Варто підкреслити, що це дослідження здійснила команда науковців з Університету Халіфа в Об'єднаних Арабських Еміратах, а також фахівці з Швейцарської федеральної лабораторії матеріалознавства та технологій (Empa) і Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (ETH Zurich).

В стандартному ґрунті коріння рослин, грибні міцеліальні структури та волокна, створені мікроорганізмами, сприяють зчепленню частинок ґрунту. У новому дослідженні вчені дослідили, чи можуть ці мікроскопічні мережі зміцнити піщану середу та вплинути на рух води в ній.

У ході проведеного експерименту застосували бактерію Komagataeibacter medellinensis, здатну до синтезу целюлози, а також два різних штами гриба Schizophyllum commune. Важливо зазначити, що обидва штами належать до одного й того ж виду, проте мають різні особливості росту.

У своїй дослідницькій діяльності науковці використали пісок, зібраний з дюн поблизу міста Ель-Айн в Об'єднаних Арабських Еміратах, а також звичайний лабораторний пісок. Перед тим, як додати мікроорганізми та живильні розчини, пісок пройшов процес стерилізації. Вчені зазначають, що мікроскопічні зображення вказують на те, що бактеріальна целюлоза взаємодіє з поверхнею піщинок, об'єднуючи їх разом.

Співавтор дослідження та керівник лабораторії целюлозних і деревинних матеріалів Густав Ністрем повідомив, що за допомогою бактеріального оброблення його команда змогла створити зразки, що виявилися міцнішими, ніж ті, що отримані з використанням грибів. Лише через тиждень піщаний стовпчик висотою приблизно 6 сантиметрів став настільки міцним, що його можна було легко витягти з форми та розрізати на частини. Навіть під час занурення у воду ці шматки зберігали свою цілісність. Водночас варто зазначити, що гриби також сприяли зчепленню піщинок, проте такі зразки виявлялися більш крихкими.

У іншому експерименті вчені вирощували целюлозні плівки окремо, а потім розміщували їх між шарами піску. Ці плівки виконували роль армуючого матеріалу, сприяючи рівномірному розподілу навантаження, що прикладалося до піску.

Експеримент з навантаженням у 10 кг виявив, що кубик зі звичайного піску піддався значно більшому деформуванню в порівнянні з кубом, посиленим целюлозними плівками. Крім того, застосування цих плівок призвело до суттєвого зменшення водопроникності.

Команда здійснила ще один експеримент, у ході якого вони заповнювали трубки водою і фіксували час, необхідний для її витікання. В процесі дослідження були проаналізовані три різні варіанти: стандартний пісок, пісок з волокнами, а також пісок, до якого додавали спеціально вирощену целюлозну плівку.

Дослідження виявило, що використання целюлозної плівки призвело до зменшення водопроникності приблизно в 28 разів у порівнянні з традиційним піском, тоді як при застосуванні піску з волокнами цей показник знизився в 6 разів.