امکان سنجی ساخت لوله های تیپ آبیاری قطره ای از مواد زیست تخریب پذیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان رشت ایران

2 گروه علوم و مهندسی باغبانی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در پی کمبود منابع آبی در جهان و کشورمان، صرفه‌جویی در مصرف آب و افزایش بهره‌وری آن به‌خصوص در بخش کشاورزی بیش از پیش مورد توجه قرارگرفته است. آبیاری قطره‌ای نواری نسبت به روش‌های آبیاری سنتی موجب بهبود بهره‌وری و صرفه‌جویی در مصرف آب می‌شود. ولی معمولا از نوارهای آبیاری قطره‌ای برای یک یا دو فصل زراعی استفاده می‌شود و بعد از اتمام عمر مفید مشکلات زیست محیطی ناشی از تجمع پسماند آن‌ها در مزارع به‌وجود می‌آید. برای حل این مشکل می‌توان آن‌ها از و یا همراه با مواد زیست‌تخریب‌پذیر تولید کرد. هدف پژوهش حاضر امکان‌سنجی استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر در تولید نوار آبیاری قطره‌ای است. برای دستیابی به این هدف، پژوهشی شامل دو بخش انجام شد. در بخش اول استخراج نشاسته سیب‌زمینی به‌عنوان ماده زیست‌تخریب‌پذیر انجام شد. در بخش دوم پژوهش، ساخت فیلم از دو ماده نشاسته ذرت و سیب‌‌زمینی و ترکیب آن‌ها انجام شد. در ادامه خصوصیات مکانیکی فیلم‌های تولید شده‌ با فیلم‌ پلی‌اتیلن مقایسه شدند. فیلم نشاسته سیب‌زمینی و پلی‌اتیلن از نظر شاخص-های ازدیاد طول در نقطه پارگی، مدول ‌یانگ و چقرمگی با هم اختلاف معنی‌داری داشتند. از طرفی استحکام کششی در نقطه پارگی و استحکام کششی در نقطه تسلیم این دو با یکدیگر اختلاف آماری معنی‌داری نداشتند. نتایج مقایسه آزمون‌های مکانیکی فیلم نشاسته و مقایسه با پلی‌اتیلن نشان داد که استفاده از نشاسته به‌تنهایی نمی‌تواند منجربه ساخت لوله تیپ شود و برای تولید تیپ از نشاسته باید استفاده از آن‌ها همراه با سایر مواد و یا بعد از اصلاح آن باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility study of making drip irrigation tapes from biodegradable materials

نویسندگان [English]

  • Mohammadhadi Mohammad 1
  • Mohammadreza Khaledian 1
  • Jamalali Olfati 2
1 Department of Water Eng., Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • environmental pollution
  • polyethylene
  • polymer degradation
  • starch film
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.
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.