Нoвый дeнь и нoвый спoсoб испoльзoвaния грaфeнa. Этa двумeрнaя фoрмa углeрoдa являeтся прoчным, гибким и oтличным прoвoдникoм тeплa и электричества, поэтому ее начинают использовать во многих приложениях: в солнечных панелях, батареях, обуви и даже для очистки воды.
Теперь этот материал сможет показать свои возможности в саду, так как австралийские исследователи использовали его как эффективное удобрение с пролонгированным действием.
Исследование, проведенное аспирантом Шервином Кабири (Shervin Kabiri) из Университета Аделаиды, показало, что длинный список полезных свойств графена сделал его эффективным сосудом для транспортировки и высвобождения основных растительных питательных веществ в почву. В частности, исследователи использовали оксид графена, форму материала, состоящего из атомов углерода, кислорода и водорода.
Обладая очень высокой площадью поверхности и высокой плотностью заряда, оксид графена способен связываться с большим количеством питательных ионов, которые необходимы растениям. Эта функция работает, чтобы защитить смесь от абразивного повреждения при транспортировке, а также, чтобы медленно высвобождать питательные вещества, как только она будет помещена на почве.
«Мы видим, что два основных преимущества этих материалов», — говорит профессор Майк Маклафлин (Mike McLaughlin), руководитель Исследовательского центра технологий удобрений в Университете Аделаиды. «Одно из них — характеристики высвобождения питательных веществ, но также важно и то, что физическая прочность очень важна для гранулированных удобрений, потому что деградация является серьезной проблемой для производителей».
Время размещения питательных веществ имеет решающее значение. Многие коммерческие удобрения будут реализовать всю полезную нагрузку в течение 12-24 часов, но оно может не совпадать с тем, когда растения действительно в них нуждаются.
«Эта начальная задержка является важной, потому что, когда вы сеете урожай, семенам нужно некоторое время, чтобы дать ростки и набрать силу, и именно в этот момент растение фактически не нуждается в питательных веществах», — объясняет Маклафлин. «Поэтому, если вы можете спроектировать задержку высвобождения питательных веществ от 10 до 30 дней, в зависимости от культуры и окружающей среды, это, вероятно, даст урожаю больше шансов эти питательные вещества получить».
Во время проведения тестов исследователи загружали микроэлементы цинка и меди на листы графенового оксида и помещали их к пшенице вместе с контрольными группами обычных растворимых удобрений. Как ожидалось, выброс питательных веществ обычных удобрений происходил в течение первого дня, удобрения же на основе графена медленно высвобождались в течении длительного времени, и, поэтому у пшеницы и других культур было более высокое потребление цинка и меди.
Несмотря на возможные некоторые экологические проблемы, связанные с добавлением большего количества углерода в почву, структура графена относительно близка к структуре органического углерода, который уже находится там. Вполне возможно, что он даже может быть полезен сам, разрушаясь на другой вид питательных веществ.
«Графен не особенно отличается от органического вещества почвы», — говорит Маклафлин. «На самом деле, исследуя поведение графена в окружающей среде, похоже, что он деградирует до гуминовых кислот, которые считаются весьма полезными в сельскохозяйственных системах».
Дальнейшие исследования удобрений на основе оксида графена направлены на работу с макроэлементами, такими как фосфат и азот, а также на изменение поверхностных свойств графена, чтобы он мог освобождать питательные вещества еще медленнее. Ранние результаты были многообещающими, а производитель удобрений, компания Mosaic уже планиурет лицензировать технологию.
