Den australske forskningsorganisation CSIRO har udviklet et sprøjtbart bionedbrydeligt polymermateriale, der kan hjælpe landmænd med at producere mere, mens de bruger mindre vand, næringsstoffer og landbrugskemikalier.
Den nye teknologi, navngivet Transpirationel, er et miljøvenligt alternativ til landbrugsplast, såsom polyethylen, ofte kaldet plastbarkflis. Forsøg har bekræftet stigninger i afgrødevandsproduktivitet på over 30 procent, samtidig med at det hjælper med at bekæmpe ukrudt.
Ifølge CSIRO der er en verdensomspændende udfordring at dyrke mere mad med færre ressourcer. "Verdens befolkning vokser, hvilket kræver, at fødevareproduktionen fordobles i 2050 for at brødføde en forventet ni milliarder mennesker. Behovet for at udvide vores fødevareproduktion påvirker også miljøet gennem brug af gødning og andre kemikalier”, siger CSIRO.
Polymer membran
Forsker Dr. Keith L. Bristow kom op med ideen om en polymermembran. "Jeg havde arbejdet meget omkring jordens sundhed og samspillet mellem vand og jorden," siger han. "Jeg tog til Kina for noget tid siden og blev bare forfærdet over de plastikfilm, de brugte. Vi besøgte nogle marker, hvor plastik var mere dominerende end jorden. Det betyder, at jordens porer for det meste var blokeret, og at toksiner lækkede ind i jorden og de omkringliggende vandsystemer."
Min holdning var, at alle landmænd burde kunne anvende membranen, også dem i Afrika ved hjælp af en simpel håndsprøjte
Dr. Bristow satte sig for at skabe et produkt, der kunne erstatte plastikfilmene. Han ville producere et biologisk nedbrydeligt produkt, der kunne sprøjtes. "Min holdning var, at alle landmænd skulle være i stand til at anvende membranen, selv dem i Afrika ved hjælp af en simpel håndsprøjte eller dem i USA, ved hjælp af store mekaniske maskiner", forklarer han.
Feltforsøg
Efter at have udviklet membranteknologien gennemførte CSIRO adskillige eksperimenter og feltforsøg i Australien. "Vi brugte stort og lille landbrugsudstyr og beviste, at vores polymermembran kan være tilgængelig for små bønder i udviklingslande og storskala højmekaniserede bønder og landbrugsvirksomheder i udviklede lande", siger Dr. Bristow.
CSIRO demonstrerede den sprøjtebare teknologi i kunstvandede markforsøg i Australien med meloner, tomater, sorghum og bomuld. Forsøgene bekræftede stigninger i afgrødevandsproduktiviteten på over 30 procent, samtidig med at de hjalp med at bekæmpe ukrudt.
"Vi har vores proof of concept, men vi er nødt til at finjustere polymersprayen yderligere", siger Dr. Bristow. "Vi ønsker at gøre det så holdbart og omkostningseffektivt som muligt. I øjeblikket er omkostningerne sandsynligvis højere end den plastikfilm, der er meget brugt."
Frigivelse af toksiner
Landmænd har fortalt Dr. Bristow og hans team, at de ikke længere ville bruge plastikfilm, hvis de kunne bruge en omkostningseffektiv spraybar biologisk nedbrydelig polymermembran. "Ved at bruge en spraybar biologisk nedbrydelig membran behøver de ikke at genvinde en forringet plastikfilm under og efter høst", siger Dr. Bristow. "Og meget af plastikfilmen giver stadig problemer. Det bliver brændt, hvilket regeringen og samfundet ikke kan lide, eller det går til et affaldsanlæg. Og når det nedbrydes i mindre fragmenter, frigiver det toksiner til jorden og vores vandsystemer, inklusive vandløb, floder og grundvand nedenfor."
Landmændene i forsøgene var generelt tilfredse med polymermembranens evne til at dække jorden. Ukrudt blev bekæmpet og vand blev sparet, hvilket resulterede i mere produktion. "Vores mål er at maksimere transpirationen og minimere jordfordampningen", understreger Dr. Bristow.
Bionedbrydelig
Feltforsøgene har vist en række fordele ved CSIRO's polymermembran frem for de plastikfilm, som landmænd bruger i øjeblikket. Polymermembranen er biologisk nedbrydelig, og de fleste plastikfilm er ikke. Dette nye produkt kan sprøjtes. Landmænd kan bruge eksisterende landbrugsudstyr til anvendelsen - med mindre, billige ændringer. Anvendelsen af plastikfilm er dyrt, da det kræver specialiseret landbrugsudstyr.
Plastfilm kan forårsage ekstreme overfladetemperaturer. Anvendelsen af polymermembranen modererer imidlertid jordoverfladetemperaturerne. Forsøgene viste, at plastikfilm forårsagede skade på frøplanter og død af planter. Brugen af polymermembranen forårsagede minimal eller ingen skade på frøplanter.
Polymermembran sikker at bruge
Dr. Bristow og hans team har sørget for, at polymermembranen er sikker at bruge. "Vi tog prøver af jorden med polymeren og af produkterne, for eksempel huden af meloner", siger han. "Vi lavede nok et par hundrede forskellige tests. Resultaterne viste, at der ikke var noget uheldigt eller giftigt i produktet, og at det er biologisk nedbrydeligt. Landmændene kan bare gå på marken efter høst."
Dr. Bristow ville foretrække at lave nogle prækommercielle gårdforsøg for at finjustere polymerformuleringen, dens anvendelse og virkning. Han taler i øjeblikket med investorer for at afslutte forberedelserne til de prækommercielle forsøg. Der er nok interesse blandt landmændene. ”Jeg bliver kontaktet hver uge af landmænd, nogle gange seks gange om ugen. Folk ringer til mig fra hele verden."
Frigør mere end 1,000 gigaliter vand
CSIRO forklarer, at opnåelse af det oprindelige mål om at bruge 10 procent mindre vand uden udbyttetab i australsk kunstvandet landbrug ville frigive mere end 1,000 gigaliter vand. "Dette kan bruges til at dyrke yderligere afgrøder og/eller forbedre miljøstrømmene i vores vandveje", siger CSIRO.