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【未來技術】沙漠綠化:活用“濕布貼”針織技術和“紙尿褲”保水技術

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點擊次數:  更新時間:2018-01-08  【打印此頁】  【關閉

據聯合國環境規劃署的報告,沙漠正在以每年6萬km2的速度擴大。如果將范圍擴大到受到沙漠化影響的干燥土地,則面積將會達到地球陸地總面積的4分之1,約為3600萬km2。沙漠化并不是將要到來的事情,而是“眼前的危機”。

沙漠上無法生長植物最大原因,是沙地不能蓄水。即使降雨,雨水也會很快滲到地下深處,植物根系無法吸收到水分。沒有植物覆蓋,沙礫就會隨風向四面八方飄散。沙粒沉積之處也會失去蓄水能力,而變成沙漠。這就是沙漠擴大的原因。

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“濕布貼”針織技術

南非共和國的主要城市約翰內斯堡的郊外,在金礦遺址,散布著由采礦而產生的礦渣堆成的“廢石堆”。礦渣中含有輻射等有害物質,植物無法自然生長。沙粒隨風飛散,吹到臨近的住宅區造成危害,成了嚴重的社會問題。

在這片荒蕪之地的一角,有一塊綠草青青的綠洲。而只用2個月的時間,就成功培育出這片草坪的,是制造運動服的針織企業——MITSUKAWA(福井縣越前市)。MITSUKAWA的社長松本茂登回憶說:“看到介紹沙漠綠化的電視節目,我突然閃現出一個念頭,我們的針織技術應該能派上用場。”

由松本社長開發并應用于南非的是被稱為“ROLL PLANTER”的針織產品。用針織材料制作直徑約10cm、長約1m的管道,里面裝入培養土。基質管2~3條為一組,像棋盤格一樣鋪設在沙地上,然后在基質管之間播種,定期澆水。這樣,植物在沙漠中也能生長。

重點是要像棋盤格一樣排列。基質管圍成的正方形的里面雖然還是沙漠,但是,在基質管的環繞下,蓄水變得容易,從基質管中探出的根也會長出新芽。因此,鋪設了基質管的區域能長滿植物。基質管起到了障礙物的作用,不用擔心種子隨沙粒飛散。

基質管的材料采用東麗開發的生物降解性聚乳酸纖維。這種纖維由植物淀粉制成,隨著時間的推移,會分解成水和二氧化碳氣體,給環境造成的負擔小。

東麗纖維GR及LI事業推進室的佐佐木康次室長說:“一般的生物降解性纖維會因紫外線照射而發生劣化,我們為抵御沙漠強烈的日曬而對纖維作了改進。并且對壽命作了精密設計,綠化固定大約需要10年,纖維會在這段時間內回歸土壤。”

除了保留需要的水分,另一個重要因素是“植物可以扎根并自立生長”。因為在松散的沙地中,植物很難扎根,有點風就會被刮倒。

而使用ROLL PLANTER的話,植物的根系會穿過針織的網眼,相互牽絆,能夠牢固地扎根。這靠的是針織品的伸縮性。

MITSUKAWA是全世界率先開發出濕布貼基布的企業。基布必須具備伸縮性,以適應關節和皮膚的伸縮。利用在基布開發中培育的編織技術,實現了“不漏土,而且憑根的生長力能穿過網眼”(MITSUKAWA的松本社長)的功能。

用紙尿褲的原料保水

受到注目的新技術不只是纖維和針織。還有紙尿褲上可吸收尿液的高吸水性樹脂。使用這種樹脂的保水劑也是備受關注的熱門技術。日本觸媒公司一直在中國的新疆維吾爾自治區等地區,運用保水劑“ACRYHOPE”開展綠化。

ACRYHOPE是直徑約為1~3mm的圓形顆粒的集合體。在接觸到水分的瞬間會吸水膨脹,直徑增大到約5~7mm。將其適量混入沙地,“可以在降雨時吸水,在干燥時放水,以確保植物需要的水分”,日本觸媒的常務執行董事原田信幸介紹道。

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改進紙尿褲用的樹脂,而產生了ACRYHOPE。將顆粒的尺寸擴大到了紙尿褲用品的2倍以上就是一例。因比沙粒大的體積,埋入地下時形成了絕妙的“縫隙”。目的是向土壤中通入空氣,以促進植物生長。

另一項改進是顆粒的強度。該公司使ACRYHOPE達到了“埋入地下約30cm也不破碎、變形”的強度。因為顆粒變形會破壞吸水和放水的功能。

但是,如果強度過高,即使完全不變形,也會喪失吸水和放水的能力。日本觸媒吸水性樹脂研究所所長和田克之解釋說:“我們利用高分子化學技術,在顆粒中均勻加入了柱狀構造。從而兼顧了強度和保水能力”。在深度約為30cm的地下,1g的ACRYHOPE,可以吸收100g的水,大約是通常保水劑的2倍。

最大課題在于成本

纖維和樹脂這2項技術,使沙漠綠化向實現邁進了一步。但課題依然存在。最大的問題就是成本。

日本觸媒使用ACRYHOPE的量并不算大,大約為每100g沙0.5~1g。但單價“略高于紙尿褲用品”。

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MITSUKAWA與東麗開發的ROLL PLANTER同樣如此。與鋪設防沙網相比,成本會增加至1.5~2倍左右。但東麗的佐佐木室長強調說:“考慮到幾乎不需要人工養護,就能治理揚沙并且實現綠化,總成本會比較低。”

沙漠產生的因素紛繁復雜。除了降水量減少等氣候變化之外,還受到砍伐森林、放牧、農田擴大等人為因素的影響。在過度抽取地下水的地方,還發生了將含鹽地下水抽至地面,導致植物枯死的問題。

日本文部科學省預測,沙漠綠化技術的普及要等到2029年。因為成因不唯一,而且需要花費一定成本,所以解決問題并不容易。

沙漠化可能直接導致全球性的糧食短缺。在這種情況下,要怎樣組合多樣化的技術,拿出可持續執行的措施?“沙漏”中剩下的沙子——時間已不多了。

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