Вперше в історії створено "живий пісок": він у 28 разів довше утримує вологу

Для фермерів, які працюють на піщаних ґрунтах, полив — це лише частина завдання. Справа в тому, що вода швидко просочується крізь проміжки між піщинками, а вітер може легко розвіяти пухкий пісок. Щоб зберегти рослини, фермерам доводиться шукати способи утримати вологу в прикореневій зоні, а також запобігати переміщенню піску, пише Science Alert.

У новому дослідженні вчені зосередилися на тому, щоб перевірити, чи можуть волокна, що виробляються бактеріями та грибами, з’єднувати піщинки між собою. Вирощування мікроорганізмів безпосередньо в піску дозволило створити матеріал, який дослідники назвали "живим піском". Результати показали, що цей матеріал, схоже, здатний ушестиразово зменшити втрату вологи з ґрунту.

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.

Зазначимо, що дослідження було проведено командою з Університету Халіфа (ОАЕ), Швейцарської федеральної лабораторії матеріалознавства та технологій (Empa) та Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (ETH Zurich).

У звичайному ґрунті коріння рослин, грибні нитки та волокна, утворені мікроорганізмами, допомагають утримувати частинки ґрунту разом. У новому дослідженні вчені з’ясували, чи можуть такі мікроскопічні мережі зміцнити пісок і змінити характер руху води в ньому.

Під час експерименту було використано бактерію Komagataeibacter medellinensis, яка виробляє целюлозу, а також два штами гриба Schizophyllum commune. Зазначимо, що обидва штами належать до одного виду, але відрізняються за характеристиками росту.

У своїй роботі вчені використовували пісок, зібраний у дюнах неподалік від міста Ель-Айн в ОАЕ, а також стандартний лабораторний пісок. Перед додаванням мікроорганізмів і поживних розчинів пісок піддавали стерилізації. За словами вчених, мікроскопічні знімки показали, що бактеріальна целюлоза прикріплюється до поверхні піщинок, з'єднуючи їх між собою.

За словами співавтора дослідження, керівника лабораторії целюлозних та деревних матеріалів Густава Ністрема, в результаті обробки бактеріями вони разом із колегами змогли отримати міцніші зразки, ніж при використанні грибів. Вже через сім днів піщаний стовпчик заввишки близько 6 сантиметрів став настільки міцним, що його можна було витягнути з форми та розрізати на частини. Під час занурення у воду ці фрагменти зберігали свою цілісність. Зазначимо, що гриби також сприяли зчепленню піщинок, однак такий пісок був більш крихким.

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 із навантаженням у 10 кг показав, що куб зі звичайного піску деформувався значно сильніше, ніж куб, армований целюлозними плівками. Крім того, використання плівок забезпечило найзначніше зниження водопроникності.

Команда також провела третій експеримент, під час якого наливали воду в трубки й вимірювали час, за який вона витікала. Порівнювали три варіанти: звичайний пісок, пісок із волокнами та пісок із додаванням окремо вирощеної целюлозної плівки.

Результати показали, що застосування целюлозної плівки знизило водопроникність приблизно у 28 разів порівняно зі звичайним піском, а при використанні піску з волокнами цей показник знизився у 6 разів.

Інші новини науки

• У лісі на півдні Китаю знайшли стародавнього гіганта: він з’явився після апокаліпсису на Землі
• Льодовик Судного дня небезпечніший, ніж вважалося раніше: рівень моря підвищиться вдвічі