Trong báo cáo công bố hôm 2/11 trên tạp chí ACS Materials Letters, Guihua Yu, phó giáo sư khoa học vật liệu ở Khoa Cơ khí chế tạo máy và cộng sự phát triển hệ thống tưới nước từ không khí, sử dụng gel siêu hấp thụ hơi ẩm để hút nước trong không trung. Khi làm nóng đất tới nhiệt độ nhất định, loại gel này sản sinh nước để cung cấp cho cây trồng. Trong quá trình phân bố nước, một phần nước sẽ bay hơi trở lại không khí, làm tăng độ ẩm giúp việc tiếp tục chu kỳ thu hoạch trở nên dễ dàng hơn.

Củ cải đỏ trồng trên đất tự tưới. (Ảnh: UT Austin).

Mỗi gram đất có thể chắt lọc khoảng 3 - 4 g nước. Tùy theo loại cây trồng, khoảng 0,1 - 1 kilogram đất có thể cung cấp đủ nước tưới tiêu cho 1m² đất nông nghiệp. Gel trong đất hút nước từ không khí vào những đêm mát mẻ và ẩm ướt. Sau đó, nhiệt từ Mặt Trời ban ngày sẽ kích thích gel tiết nước vào đất.

Nhóm nghiên cứu tiến hành thí nghiệm trên mái tòa nhà của Trung tâm đào tạo kỹ thuật thuộc Trường Cockrell ở UT Austin để thử nghiệm đất. Họ nhận thấy đất hydrogel có thể chứa nước tốt hơn đất cát ở những khu vực khô cằn, và đòi hỏi ít nước hơn để trồng cây. Trong thí nghiệm kéo dài 4 tuần, họ phát hiện đất hydrogel vẫn chứa 40% nước ban đầu. Ngược lại, lượng nước trong đất cát chỉ còn 20% sau một tuần.

Trong một thí nghiệm khác, các nhà nghiên cứu trồng củ cải ở cả hai loại đất. Tất cả củ cải trên đất hydrogel sống sót suốt khoảng thời gian 14 ngày mà không cần thêm nước sau lượt tưới ban đầu. Củ cải trên đất cát được tưới vài lần trong vòng 4 ngày đầu tiên của thí nghiệm. Không có cây củ cải nào sống sót quá 2 ngày sau lượt tưới đầu tiên.

Phần lớn đất đều tốt đủ để hỗ trợ sự phát triển của cây trồng", Fei Zhao, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong nhóm của Yu, nhận xét. "Nước chính là giới hạn chính. Đó là lý do tại sao chúng tôi phát triển loại đất có thể thu thập nước từ không khí xung quanh".

Đất tự "tưới" nước là ứng dụng lớn đầu tiên mà nhóm của Yu phát triển trong hơn hai năm. Năm ngoái, họ sử dụng vật liệu lai polymer hoạt động như "siêu mút", hút lượng lớn nước từ không khí, lọc sạch và giải phóng bằng năng lượng Mặt Trời.