Сегодня сити-фермеры не используют субстраты на основе конопляного волокна, поскольку они слишком хрупкие и вредные для окружающей среды и человека. Однако Университет Небраски изобрёл новую технологию производства таких субстратов, которая лишена этих проблем.
Смешивание волокон конопли с другими материалами может привести к образованию многофункциональных биокомпозитов, подходящих для выращивания растений с помощью гидропоники. Однако таким биокомпозитам обычно не хватает механической прочности для поддержания правильного роста растений. К тому же, используемые в их производстве технологии нередко приводят к образованию летучих органических веществ (ЛОВ), которые вредны для окружающей среды и здоровья человека.
Недавно Барри Чунг, химик из Университета Небраски, вместе со своими коллегами представил инновационный подход к созданию биокомпозитов на основе конопляных волокон. Для этого он соединил структурный компонент волокон, лизгин, со «связывающими молекулами», которые укрепляют полученный биокомпозит. Новая технология производства использует в роли растворителя только воду, что приводит к образованию безвредных неорганических солей, а не ЛОВ, в качестве побочных продуктов.
Механические испытания показали, что новый биокомпозит более долговечен, чем стандартный аналог на основе конопляных волокон, и что он лучше сохраняет свою форму при воздействии внешних сил. Биокомпозит также может удерживать примерно в два раза больше воды, чем чистое конопляное волокно, что делает его ёмкость почти равной торфяному мху.
Команде удалось вырастить в новом композитном субстрате редис Дайкон и зелёный горошек, тем самым подтвердив, что их разработка жизнеспособна и обладает потенциалом в качестве экологически чистой среды для выращивания.
По словам исследователей, применение их подхода к другим волокнам, которые тоже содержат лигнин, включая лён, джут и кокосовую шелуху, может привести к созданию ассортимента новых устойчивых биокомпозитов для использования в гидропонных питательных средах, биопластике и упаковочных материалах.
Расширение диапазона композитных субстратов сред видится исследователям особо важным, поскольку население планеты продолжает расти, водные ресурсы становится всё более ограниченными, а эрозия верхнего слоя почвы затрудняет традиционное земледелие.