Feasibility study of making drip irrigation tapes from biodegradable materials

Mohammad, Mohammadhadi; Khaledian, Mohammadreza; Olfati, Jamalali

Feasibility study of making drip irrigation tapes from biodegradable materials

Document Type : Original Article

Authors

¹ Department of Water Eng., Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran

² Dept of Water Engineering Faculty of Agricultural Sciences University of Guilan Rasht Iran

³ Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran

Abstract

Due to the lack of water resources in the world and in our country, saving water consumption and increasing its productivity, especially in the agricultural sector, has received more and more attention. Tape drip irrigation improves water productivity and saves water compared to traditional irrigation systems. However, tapes are usually used for one or two growing seasons, and after the end of their useful life, environmental problems arise due to the accumulation of their waste in the fields. To solve this problem, they can be produced from or with biodegradable materials. The aim of the present study is to evaluate the feasibility of using biodegradable materials in the production of tapes. To achieve this goal, a two-part study was conducted. In the first part, potato starch was extracted as a biodegradable material. In the second part of the research, films were made from two materials, corn and potato starches and their combination. Then, the mechanical properties of the produced films were compared with polyethylene film. Potato starch and polyethylene films differed significantly in terms of elongation to break, Young's modulus and toughness indices. On the other hand, tensile stress at rupture point and tensile stress at yield point were not statistically significant. The results of mechanical tests of starch film and comparison with polyethylene showed that the use of starch alone cannot lead to the manufacture of tapes and to produce a tape of starch must be used with other materials or used after its correction.

Keywords

20.1001.1.20087942.1401.16.1.16.3

References

ارومیهای، ع.، طاهرزاده لاری، ط. و کلاته، خ. 1389. مطالعه ویژگىهاى فیزیکى-مکانیکی فیلمهای تهیهشده از مخلوط پلیاتیلن و نشاسته. نشریه پژوهش‌های شیمی کاربردی. 15(4): 90-83.

استاندارد«لولههای گرمانرم- تعیین خواص کششی- قسمت اول: روش کلی آزمون». 1394. چاپ اول، شماره 17140،ICS: 23.040.20.35.

امینی، م. ۱۳۹۵. بررسی عمدهترین چالشهای محیطزیست ایران. دومین همایش ملی مدیریت پایدار منابع خاک و محیطزیست (کیفیت، سلامت و امنیت خاک)، 17 تا 18 شهریور 1395، کرمان، گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه شهید باهنر کرمان.

تویسرکانی، حسین. 1393. اصول علم مواد (ساختار، خواص و مهندسی مواد)، دانشگاه صنعتی اصفهان.

جلیلی، ف. و جعفری، س.م. 1390. پلیمرها و پلاستیکهای بستهبندی زیستتخریبپذیر بر پایه نشاسته. فصلنامه علوم و فنون بستهبندی. 8(2): 53-38.

چهاردهی سیرتی، ضحی.، ف. موحدی. و م. امینی فر. 1396. بهبود خصوصیات مکانیکی و ممانعتی فیلم‌های زیستتخریبپذیر نشاسته سیب زمینی ‌سیب‌زمینی با استفاده از نانوذرات اکسیدروی و کاربرد آن در بسته‌بندی میوه آلبالو ایرانی. مجله علوم و صنایع غذایی. 72(14): 229-215.

حسینی، ف.، حبیبی نجفی، م.، ارومیهای، ع.، نصیری محلاتی، م. و یاور منش، م. 1392. تولید فیلمهای خوراکی زیستتخریبپذیر از محصولات بر پایه ذرت و بررسی ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی آن‌ها. مجله پژوهشهای صنایع غذایی (دانش کشاورزی). 23(2): 235-223.

خالدیان، م.، قرهشیخبیات، م.، بیگلویی، م. و شاهین، پ. 1394. شبیهسازی عددی رطوبت خاک در آبیاری قطرهای نواری زیرسطحی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 2(9): 269-252.

خرم نژادیان، ش. و خرم نژادیان، ش. 1397. بررسی تخریب نوری, تجزیه زیستی, جذب آب و خواص مکانیکی پلاستیکهای تخریب پذیر جهت استفاده در صنایع بسته‌بندی. فصلنامه علوم محیطی. 16(3): 216-203.

طبشی، س.، ارومیهای، ع.، بازگیر، س. و کتباب، ع. 1393. تهیه و بررسی خواص فیلم چندجزیی زیستتخریبپذیر در بسته‌بندی مواد غذایی. فصلنامه علمی علوم و فنون بستهبندی. 17(5): 83-76.

عربستانی، ا.، کدیور، م.، شاهدی، م. و گلی، ا. 1394. تهیه و تعیین برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیلم زیستتخریبپذیر پروتئینی از گاودانه. فصلنامه علوم و صنایع غذایی. 48(12): 138-129.

عسکری فرد جهرمی، ع.، صدر امیرجانلو، ا. و بیگی، ح. ۱۳۹۵. مطالعهای بر پلیمرهای زیستتخریبپذیر به‌عنوان‌ جایگزین مواد پلیمری مرسوم. دومین کنفرانس بینالمللی یافتههای نوین علوم و تکنولوژی، 27 خرداد 1395، قم، مرکز مطالعات و تحقیقات اسلامی سروش حکمت مرتضوی.

عوضوردی، ا.، وندالوند، م.، و شاکری، ع. 1393. خواص مکانیکی کامپوزیت‌های پلی‌اتیلن – پلی‌اتیلن ترفتالات بازیافتی. علوم و تکنولوژی پلیمر. 27(6): 389-381.

قربانی نصرآباد، ق. 1394. معرفی آبیاری قطره‌ای‌ نواری (تیپ). نشریه مدیریت هماهنگی ترویج کشاورزی گرگان.

قیصری، ف.، ا. محسنی اهویی و م. حجی خراسانی. ۱۳۹۶. مروری بر پلیمرهای زیستتخریبپذیر و مزایای آن. پنجمین کنفرانس بینالمللی نوآوریهای اخیر در شیمی و مهندسی شیمی،13 بهمن 1396، تهران، دانشگاه علامه طباطبایی.

گودرزی، و و شهابی قهفرخی، ا. 1395. تولید فیلم نشاسته با استفاده از واکنشهای نوری: بررسی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی. پژوهشهای صنایع غذایی (دانش کشاورزی). 26(3): 519-530.

گودرزی، و. و عبدالهزاده، ت. 1397. ﻓﯿﻠﻢﻫﺎی ﺑﯿﻮﭘﻠﯿﻤﺮی زیست‌تخریب‌پذیر ﺑﺮ ﭘﺎﯾﻪ ﻧﺸﺎﺳﺘﻪ: روﯾﮑﺮدﻫﺎ و ﭼﺎﻟﺶﻫﺎ. چهارمین کنفرانس و نمایشگاه بینالمللی مستربچ و کامپاندهای پلیمری،17 تا 18 بهمن 1397، تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی.

مولوی، ه. و صداقت، ن. ۱۳۹۲. فیلمهای زیستتخریبپذیر بر پایه نشاسته. دومین همایش ملی علوم و صنایع غذایی، 9 تا 10 اردیبهشت 1392، قوچان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قوچان.

Briassoulis, D., Babou, E. and Hiskakis, M. 2011. Degradation behaviour and field performance of experimental biodegradable drip irrigation systems. Department of agricultural engineering, Agricultural university of Athens, Iera odos 75, 11855 Athens, Greece. 19: 341–361.

Cabedo, L., Luis Feijoo, J., Pilar Villanueva, M., Lagarón, J.M. and Giménez, E. 2006. Optimization of biodegradable nanocomposites based on aPLA/PCL blends for food packaging applications. Macromolecular Symposia. 233(1): 191-197.

Hiskakis, M., E. Babou and D. Briassoulis. 2011. Experimental Processing of Biodegradable Drip Irrigation Systems Possibilities and Limitations. Journal of Polymers and the Environment. 19: 887–907.

Khaledian, M.R., Mailhol, J.C. and Ruelle, P. 2012a. Yield and energy requirement of durum wheat under no-tillage and conventional tillage in the mediterranean climate. Journal of Biological and Environmental Sciences. 6(16): 59-65.

Khaledian, M.R., Mailhol, J.C., Ruelle, P. and Dejean, C. 2012b. Effect of cropping strategies on irrigation water productivity of durum wheat. Plant, Soil and Environment. 59(1): 29-36.

Kshirod, D., Ali., N.A., Dipannita, D. and Dambarudhar, M. 2019. Thorough evaluation of sweet potato starch and lemon-waste pectin based-edible films with nano-titania inclusions for food packaging applications. International Journal of Biological Macromolecules. 139(15): 449-458.

Li, M., Liu, P., Zou, W., Yu, L., Xie, F., Pu, H. and Chen, L. 2011. Extrusion processing and characterization of edible starch films with different amylose contents. Journal of Food Engineering. 106(1): 95-101.

Mostafa, H., Sourell, M. and Bockisch, H. 2010. The mechanical properties of some bioplastics under different soil types for use as a biodegradable drip tubes. Agricultural Engineering International. 12(1): 12-21.

Roberts, T., White, S., Warrick, A. and Thompson, T. 2008. Tape depth and germination method influence patterns of salt accumulation with subsurface drip irrigation. Agricultural Water Management. 65 (6): 669-677.

Thuwall, M., Boldizar, A. and Rigdahl, M. 2006. Extrusion processing of high amylose potato starch materials. Carbohydrate Polymers. 65(4): 441-446.