Irrigatie is van cruciaal belang voor het voeden van de wereld, maar het is niet erg efficiënt. Ongeveer 70% van het wereldwijde zoetwaterverbruik gaat naar irrigatie. Dat percentage is zelfs nog hoger in het westen van de VS.

Het geïrrigeerde water wordt grotendeels via aarden kanalen naar de velden getransporteerd, die van nature lek zijn. Het is moeilijk in te schatten hoeveel irrigatiewater in de grond sijpelt, maar schattingen van over de hele wereld variëren van 15 tot 70%.

In een recente studie, Onderzoekers van de Colorado State University hebben bewezen dat het polymeer dat bekend staat als LAPAM effectief is als een tijdelijke, economisch afdichtmiddel voor het verminderen van irrigatiewaterverlies. Dit onderzoek kon niet alleen het waterverlies verminderen, het zou water- en bodemdegradatie kunnen voorkomen.

Al meer dan 25 jaar, Tim Gates, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek, heeft onderzoek gedaan naar kwelverlies uit aarden kanalen en wat er gebeurt met het water dat de weg kwijtraakt. Zijn recente gezamenlijke studie vertegenwoordigt het sterkste en meest uitgebreide bewijs tot nu toe dat het toepassen van lineair anionisch polyacrylamide, LAPAM in het kort, als afdichtingskit voor aarden kanalen resulteert in een significante vermindering van kwel.

"De overgrote meerderheid van de waterdistributiesystemen voor geïrrigeerde landbouw wordt bereikt via aarden open kanalen - waarschijnlijk 95%, dus het is een probleem dat de hele wereld omspant, ' zei Gates.

Gates en zijn collega's bij CSU en in Pakistan testten twee kanalen in Colorado en één in Pakistan, locaties met verschillende omstandigheden en uitdagingen. Het kwelpercentage daalde met 69 tot 100% toen de kanalen werden afgedicht met LAPAM.

In tegenstelling tot andere soorten voeringen die duur en permanent zijn, zoals beton, LAPAM is zuinig en gaat alleen mee in het waterseizoen waarin het wordt toegepast. Dit kan strategisch waardevol zijn voor waterbeheerders, die misschien water willen opslaan door de ondergrondse reservoirs van de natuur tijdens nattere jaren op te laden. De meeste telers hebben niet de middelen voor duurdere liners, waardoor LAPAM een haalbare optie is.

LAPAM dicht de lekken in aarden kanalen door kleideeltjes in het water af te zetten en een dunne maar effectieve polymeer-kleibarrière te creëren.

LAPAM wordt gebruikt in verschillende toepassingen over de hele wereld. Hoewel het minder milieubelastend is dan plastic of betonnen voeringen, het is synthetisch en kan bij overmatig gebruik mogelijk nadelige milieueffecten hebben.

Nu de onderzoekers hebben bewezen dat LAPAM werkt, ze richten hun aandacht op het vinden van een biopolymeeralternatief dat niet is afgeleid van aardolie. Er wordt getest in het laboratorium van assistent-professor Joe Scalia, en de eerste resultaten zijn veelbelovend.

"Water is duidelijk heel belangrijk, maar voor zover mogelijk, we willen geen andere synthetische chemicaliën aan het milieu toevoegen om maar één probleem op te lossen, ' zei Scalia.

eens poorten, Scalia en hun team identificeren een effectief biopolymeer of biopolymeer-LAPAM-mengsel, ze zullen richtlijnen ontwikkelen voor waterbeheerders over het gebruik ervan.

Het team bestaat uit verschillende CSU-afgestudeerde en niet-gegradueerde studenten; onder hen, doctoraat kandidaat Rehman Lund, die de LAPAM-veldstudies in Pakistan heeft uitgevoerd voor zijn masteronderzoek aan de Mehran University of Engineering and Technology, onder leiding van professor Munir Babar.

Het team, onder leiding van Scalia, werkt samen met de Larimer and Weld Irrigation Company om te kwantificeren hoeveel lokaal water verloren gaat door kwel. Later deze zomer en volgende zomer, ze zullen hun voorloper biopolymeer of biopolymeermengsel toepassen op de kanalen van het bedrijf voor veldtesten.

Gates benadrukte het belang van partnerschappen met irrigatiebedrijven bij het bestuderen van methoden voor het verminderen van kwel. Laboratoriumtests zijn nuttig, maar niet voldoende om te bewijzen dat een oplossing levensvatbaar is.

"Je moet laten zien dat het werkt in het veld waar de zaken aanzienlijk complexer zijn en de uitdagingen groter, " zei Gates. "Het feit dat we irrigatiebedrijven en afdelingen hebben die met ons samenwerken om de validiteit van deze methodologie aan te tonen, is echt een belangrijk onderdeel van dit onderzoek."

Waar gaat het water heen?

Verspild water en lagere landbouwopbrengsten zijn niet de enige redenen om kwel te voorkomen. Overuren, verloren irrigatiewater verslechtert de water- en bodemkwaliteit.

Als irrigatiewater in de grond sijpelt, het mobiliseert natuurlijk voorkomende zouten en potentieel giftige sporenelementen die vervolgens worden getransporteerd naar rivieren en beken, samen met eventuele pesticiden en meststoffen die het irrigatiewater mogelijk heeft opgenomen. Dit chemisch veranderde water vermindert de waterkwaliteit stroomafwaarts.

Doorsijpeling in grondwater verhoogt ook de grondwaterstand, het grondwater toegankelijk maken voor verdamping en transpiratie door planten. Aangezien dit water uit het systeem verloren gaat, het zout dat erin zat blijft achter, verhoging van het zoutgehalte van het resterende grondwater en de bodem.

Met een jaarlijkse herhaling van dit proces, er is minder water om mee te werken en de kwaliteit ervan is lager. Naarmate de vraag naar zoet water toeneemt met de toenemende bevolking, we kunnen het ons niet veroorloven om het water dat we hebben uit te putten.

"We hebben dit enorme wereldwijde probleem dat zowel kwantiteits- als kwaliteitsuitdagingen creëert in het waterbeheer. Deze afdichtingsmiddelen hebben statistisch aangetoond dat ze werken op tal van kanalen, en ze zijn economisch binnen handbereik, " zei Gates. "Nu moeten we ons begrip verfijnen, zodat we praktische richtlijnen kunnen bedenken die nuttig zullen zijn voor waterbeheerders en irrigators over de hele wereld."