CSU 연구는 비용을 입증합니다

May 28, 2023

제이미 드로스(Jayme DeLoss)

관개는 세계에 식량을 공급하는 데 매우 중요하지만 그다지 효율적이지는 않습니다. 전 세계 담수 사용량의 약 70%가 관개에 사용됩니다. 그 비율은 미국 서부에서 훨씬 더 높습니다.

관개수는 본질적으로 새는 흙 운하를 통해 주로 들판으로 운반됩니다. 관개수가 땅 속으로 스며드는 양을 측정하는 것은 어렵지만 전 세계적으로 추정되는 양은 15~70%입니다.

최근 연구에서 콜로라도 주립대학교 연구자들은 LAPAM으로 알려진 폴리머가 관개수 손실을 줄이기 위한 임시적이고 경제적인 밀봉재로 효과적이라는 것을 입증했습니다. 이 연구는 물 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 물과 토양 악화를 예방할 수도 있습니다.

토목 및 환경 공학 교수인 Tim Gates는 25년 넘게 흙 운하로 인한 누출 손실과 길을 잃은 물에 어떤 일이 일어나는지 연구해 왔습니다. 그의 최근 공동 연구는 선형 음이온성 폴리아크릴아미드(간단히 LAPAM)를 흙 운하용 밀봉재로 적용하면 누출이 크게 감소한다는 현재까지의 가장 강력하고 광범위한 증거를 나타냅니다.

Gates는 "관개 농업용 물 분배 시스템의 대부분은 흙으로 된 개방형 수로를 통해 이루어지며 아마도 95% 정도가 전 세계적으로 문제가 되고 있습니다."라고 Gates는 말했습니다.

CSU와 파키스탄의 Gates와 그의 동료들은 조건과 과제가 서로 다른 콜로라도의 두 운하와 파키스탄의 한 운하를 테스트했습니다. LAPAM으로 근관을 밀봉한 경우 누출률이 69~100% 감소했습니다.

콘크리트처럼 비싸고 영구적인 다른 유형의 라이너와 달리 LAPAM은 경제적이며 적용되는 물 시즌에만 지속됩니다. 이는 습기가 많은 해에 자연의 지하 저장소를 재충전하여 물을 저장하려는 물 관리자에게 전략적으로 가치가 있을 수 있습니다. 대부분의 재배자는 더 비싼 라이너를 위한 자원이 없기 때문에 LAPAM을 실행 가능한 옵션으로 만듭니다.

LAPAM은 물 속의 점토 입자를 침전시키고 얇지만 효과적인 폴리머-점토 장벽을 만들어 흙 운하의 누수를 막습니다.

LAPAM은 전 세계적으로 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 플라스틱이나 콘크리트 라이너보다 환경에 미치는 영향은 적지만 합성 물질이므로 과도하게 사용할 경우 잠재적으로 환경에 부정적인 부작용을 일으킬 수 있습니다.

이제 연구자들은 LAPAM의 효과를 입증했으며, 석유에서 추출되지 않은 생체고분자 대안을 찾는 데 관심을 돌리고 있습니다. 조 스칼리아(Joe Scalia) 조교수 연구실에서 테스트가 진행 중이며 초기 결과는 긍정적입니다.

Scalia는 "물은 분명히 매우 중요하지만 가능한 한 한 가지 문제를 해결하기 위해 환경에 다른 합성 화학 물질을 추가하고 싶지 않습니다"라고 말했습니다.

Gates, Scalia 및 그들의 팀은 효과적인 생체고분자 또는 생체고분자-LAPAM 혼합물을 확인하고 나면 물 관리자를 위한 이를 사용하는 방법에 대한 지침을 개발할 것입니다.

팀에는 여러 CSU 대학원생 및 학부생이 포함되어 있습니다. 그중 Ph.D. 무니르 바바르(Munir Babar) 교수의 지도 하에 메란 공과대학에서 석사학위 연구를 위해 파키스탄에서 LAPAM 현장 연구를 수행한 레만 룬드(Rehman Lund) 후보.

Scalia가 이끄는 팀은 Larimer and Weld Irrigation Company와 협력하여 누출로 인해 손실되는 지역 물의 양을 정량화하고 있습니다. 이번 여름 말과 내년 여름, 그들은 현장 테스트를 위해 선두주자인 생체고분자 또는 생체고분자 혼합물을 회사의 운하에 적용할 것입니다.

Gates는 누출 감소 방법을 연구하는 데 있어 관개 회사 파트너십의 중요성을 강조했습니다. 실험실 테스트는 도움이 되지만 솔루션의 실행 가능성을 입증하기에는 충분하지 않습니다.

게이츠는 "상황이 훨씬 더 복잡하고 과제가 더 큰 분야에서 이것이 효과가 있다는 것을 보여줘야 한다"고 말했다. "이 방법론의 타당성을 입증하기 위해 관개 회사와 부서가 우리와 협력하고 있다는 사실은 실제로 이 연구에서 중요한 구성 요소입니다."