BR112021022401B1

BR112021022401B1 - Métodos para fornecimento de água a um sistema de raiz de uma cultura, e para irrigação de cultura

Info

Publication number: BR112021022401B1
Application number: BR112021022401-7A
Authority: BR
Inventors: Rodney Ruskin
Original assignee: A.I. Innovations N.V
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-09-27
Also published as: NZ782654A; US20200359584A1; MX2021013444A; AU2020275849A1; CA3138570C; PE20220443A1; EP3968758A4; IL287651B; CN113811181B; CN113811181A; CO2021016775A2; CA3138570A1; IL287651A; WO2020232166A1; CL2021002974A1; IL287651B2; EP3968758A1; SA521430801B1; US11310973B2; AU2020275849B2

Abstract

MÉTODOS PARA FORNECIMENTO DE ÁGUA A UM SISTEMA DE RAIZ DE UMA CULTURA, E PARA IRRIGAÇÃO DE CULTURA. A presente invenção refere-se a método para aplicar água a um sistema de raiz de uma cultura, sendo que o método inclui fazer com que a cultura esteja adjacente a, ou em uma região de solo que contém hidrogel e aplicar ao hidrogel.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO (OU PEDIDOS RELACIONADOS)

[0001] O presente pedido de patente reivindica prioridade e o benefício do Pedido Provisório n° de série U.S. 62/848.467, depositado em 15 de maio de 2019, e intitulado METHOD TO IRRIGATE USING HYDROGELS IN THE SOIL TO DRAW WATER FROM THE ATMOSPHERE, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

CAMPO

[0002] A presente invenção refere-se geralmente a métodos e sistemas para fornecer irrigação com uso de hidrogéis no solo para retirar água do ar ambiente no solo a ser fornecido para vegetação.

ANTECEDENTES

[0003] As linhas de gotejamento ou linhas de irrigação de um sistema de irrigação podem ser usadas para aplicar água em plantas, culturas, vegetação, árvores e/ou outras folhagens. Ainda, os hidrogéis podem ser posicionados na proximidade de um sistema de raiz das plantas, culturas, vegetação, árvores e/ou outras folhagens (por exemplo, podem ser posicionados no solo) para aprimorar a aplicação da água ao sistema de raiz.

[0004] Um hidrogel é uma rede de cadeias poliméricas que são hidrofílicas, o que significa que as cadeias poliméricas tendem a se misturar com, dissolverem-se em ou serem umedecidas por água na proximidade das mesmas. Tal rede de cadeias poliméricas pode ser formada como um gel coloidal no qual a água é o meio de dispersão.

[0005] Um sólido tridimensional pode ser formado pelas cadeias poliméricas hidrofílicas sendo mantidas em conjunto por reticulações. A rede tridimensional de polímeros hidrofílicos pode se inchar quando for submersa em água devido à sua natureza hidrofílica. Isto é, a rede tridimensional pode suportar uma quantidade relativamente grande de água enquanto mantém a estrutura devido à reticulação química ou física das cadeias poliméricas individuais.

[0006] Devido às reticulações inerentes entre as cadeias poliméricas de hidrogéis, a integridade estrutural de uma rede de hidrogel de alguns hidrogéis pode não se dissolver prontamente, mesmo apesar da absorção de uma alta concentração de água. Por exemplo, os hidrogéis podem ser redes poliméricas naturais ou sintéticas altamente absorventes (por exemplo, podem ter acima de 90 % água quando saturadas).

SUMÁRIO

[0007] As modalidades descritas no presente documento fornecem aprimoramentos à tecnologia agrícola e de paisagem.

[0008] De acordo com modalidades da presente invenção, é fornecido um método para aplicar água a um sistema de raiz de uma cultura, sendo que o método inclui fazer com que a cultura esteja adjacente a, ou em uma região de solo que contém hidrogel e aplicar ar ao hidrogel.

[0009] O método pode incluir ainda misturar uma quantidade do hidrogel com uma quantidade do solo para produzir o solo que contém o hidrogel, em que fazer com que a cultura esteja adjacente ao, ou na região do solo que contém hidrogel inclui plantar a cultura ou uma semente no, ou adjacente ao solo que contém o hidrogel.

[00010] Aplicar o ar ao hidrogel pode incluir forçar o ar através da tubulação no solo.

[00011] A tubulação no solo pode ser localizada abaixo do solo que contém o hidrogel.

[00012] O método pode incluir ainda aplicar o hidrogel à região do solo forçando-se o hidrogel através da primeira tubulação no solo.

[00013] Forçar o hidrogel através da primeira tubulação pode incluir bombear o hidrogel com uma bomba.

[00014] A bomba pode incluir uma bomba fertilizante modificada que é configurada para bombear o hidrogel.

[00015] Aplicar ar ao hidrogel pode incluir forçar o ar através da segunda tubulação localizada no solo abaixo da primeira tubulação.

[00016] O método pode incluir ainda aplicar o hidrogel à região do solo forçando-se o hidrogel através da tubulação no solo, em que a aplicação do ar ao hidrogel inclui forçar ar através da tubulação.

[00017] A tubulação no solo pode incluir uma linha de gotejamento de um sistema de irrigação.

[00018] O método pode incluir misturar água com o ar, e aplicar a água e o ar ao hidrogel.

[00019] O método pode incluir ainda aplicar qualquer um dentre água, nanoargila, produtos químicos agrícolas e/ou nutrientes vegetais a uma região adjacente à cultura.

[00020] O hidrogel, o ar, e qualquer um dentre a água, a nanoargila, os produtos químicos agrícolas e os nutrientes vegetais podem ser aplicados à região adjacente à cultura por meio de uma linha de gotejamento comum de um sistema de irrigação.

[00021] De acordo com outras modalidades da presente invenção, é fornecido um método de irrigação de cultura, sendo que o método inclui aplicar um hidrogel a uma região de solo por meio de uma linha de gotejamento, e aplicar ar que contém umidade à região do solo por meio da linha de gotejamento para permitir que o hidrogel absorva a umidade.

[00022] De acordo com ainda outras modalidades da presente invenção, é fornecido um método de irrigação de cultura que usa um sistema de irrigação que inclui uma ou mais linhas de gotejamento, sendo que o método inclui aplicar hidrogel através de uma ou mais linhas de gotejamento a uma região de solo, e aplicar ar ao hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento.

[00023] O hidrogel pode ser aplicado à região de solo através de uma primeira linha de gotejamento das uma ou mais linhas de gotejamento, e o ar pode ser aplicado ao hidrogel através de uma segunda linha de gotejamento das uma ou mais linhas de gotejamento.

[00024] A segunda linha de gotejamento pode ser localizada abaixo da primeira linha de gotejamento.

[00025] Aplicar o hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento a uma região de solo pode incluir o bombeamento do hidrogel com uma bomba do sistema de irrigação.

[00026] O método pode incluir ainda modificar uma bomba fertilizante do sistema de irrigação, e aplicar o hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento a uma região de solo pode incluir bombear o hidrogel com a bomba fertilizante.

[00027] Consequentemente, as modalidades da presente invenção são capazes de usar um sistema de irrigação de gotejamento de subsuperfície ligeiramente modificado para aplicar ambos o hidrogel e ar ao solo por meio das linhas de gotejamento do sistema de irrigação, permitindo, assim, que o hidrogel absorva umidade do ar e, por sua vez, permitir que uma estrutura de raiz na proximidade das linhas de gotejamento absorva a umidade capturada pelo hidrogel.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00028] As modalidades não limitadoras e não exaustivas das presentes modalidades são descritas com referência às seguintes figuras, em que numerais de referência similares referem-se a partes similares pelas várias vistas, a menos que seja especificado o contrário.

[00029] A Figura 1 mostra uma vista plana de um sistema de irrigação, de acordo com algumas modalidades da presente invenção;

[00030] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de uma porção do sistema de irrigação da Figura 1, tomada ao lingo da linha IIII’; e

[00031] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal de uma porção do sistema de irrigação da Figura 1, tomada ao longo da linha III-III’.

[00032] Os caracteres de referência correspondentes indicam componentes através das várias vistas dos desenhos. Os elementos versados na técnica observarão que os elementos nas figuras são ilustrados por questões de simplicidade e clareza, e não foram escritos necessariamente em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos, camadas e regiões nas figuras podem ser exageradas com relação a outros elementos, camadas e regiões para auxiliar na aprimoração da clareza e entendimento de várias modalidades. Além disso, elementos e partes comuns, mas bem entendidos não relacionados à descrição das modalidades podem não ser mostrados a fim de facilitar uma vista menos obstruída das ditas várias modalidades e para tornar a descrição clara.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00033] Os recursos do conceito inventivo e métodos para alcançar o mesmo podem ser entendidos mais prontamente por referência à descrição detalhada de modalidades e dos desenhos em anexo. Doravante no presente documento, as modalidades serão descritas em maior detalhe com referência aos desenhos em anexo. As modalidades descritas, entretanto, podem ser incorporadas de várias formas diferentes, e não devem ser construídas como sendo limitadas apenas às modalidades ilustradas no presente documento. Em vez disso, as ditas modalidades são fornecidas como exemplos, de modo que a presente invenção estará meticulosa e completa, e comunicará totalmente os aspectos e recursos do presente conceito inventivo aos elementos versados na técnica. Consequentemente, processos, elementos e técnicas que não são necessários aos elementos de habilidade comum na técnica podem não ser descritos para um entendimento completo dos aspectos e recursos do presente conceito inventivo.

[00034] Ao menos que seja notado o contrário, os numerais de referência similares denotam elementos similares pelos desenhos anexados e a descrição escrita e, assim, as descrições dos mesmos não serão repetidas. Ainda, as partes não relacionadas à descrição das modalidades podem não ser mostradas para tornar a descrição clara. Nos desenhos, os tamanhos relativos de elementos, camadas e regiões podem ser exagerados por clareza.

[00035] Na descrição detalhada, para os propósitos de explicação, detalhes específicos numerosos são estabelecidos para fornecer um entendimento completo de várias modalidades. É aparente, entretanto, que várias modalidades podem ser praticadas sem os ditos detalhes específicos ou com uma ou mais disposições equivalentes. Em outros casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos são mostrados em forma de diagrama de blocos, a fim de evitar obscurecer desnecessariamente várias modalidades.

[00036] Será entendido que, embora os termos “primeiro,” “segundo,” “terceiro,” etc., podem ser usados, no presente documento, para descrever vários elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções, os ditos elementos, componentes, regiões, camadas e/ou seções não devem ser limitados pelos ditos termos. Os ditos termos são usados para distinguir um elemento, componente, região, camada ou seção de outro elemento, componente, região, camada ou seção. Assim, um primeiro elemento, componente, região, camada ou seção descritos a seguir podem ser referidos a um segundo elemento, componente, região, camada ou seção, sem sair do espírito e escopo da presente invenção.

[00037] A terminologia é usada no presente documento apenas com o propósito de descrever modalidades particulares e não é destinada a ser limitadora da presente invenção. Conforme usado no presente documento, as formas singulares “um” e “uma” são destinadas a incluir também as formas no plural, ao menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda entendido que os termos“compreende,” “compreendendo,” “tem,” “tendo,” “inclui” e “incluindo,” quando usados no presente relatório descritivo, especificam a presença dos recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos. Como usado no presente documento, o termo "e/ou" inclui qualquer e todas as combinações dentre um ou mais dos itens listados associados.

[00038] Conforme usado no presente documento, o termo “substancialmente,” “cerca de,” “aproximadamente,” e termos similares, são usados como termos de aproximação e não como termos de grau, e são destinados para levar em conta os desvios inerentes nos valores medidos ou calculados que seriam reconhecidos pelos elementos de habilidade comum na técnica. “Cerca de” ou “aproximadamente,” conforme usados no presente documento, são inclusivos do valor declarados e significam dentro de uma faixa de desvios aceitável para o valor particular, conforme determinado pelo elemento de habilidade comum na técnica, considerando que a medição em questão e o erro associado à medição da quantidade particular (isto é, as limitações do sistema de medição). Por exemplo, “cerca de” pode significar dentro de um ou mais desvios padrões ou dentro de ± 30 %, 20 %, 10 %, 5 % do valor declarado. Ainda, o uso de “pode”, quando descrevendo modalidades da presente invenção, refere-se a “uma ou mais modalidades da presente invenção.”

[00039] Quando uma certa modalidade pode ser implementada de forma diferente, uma ordem de processo específica pode ser realizada de forma diferente da ordem descrita. Por exemplo, dois processos descritos consecutivamente podem ser realizados substancialmente ao mesmo tempo ou realizados em uma ordem oposta à ordem descrita.

[00040] Ao menos que seja definido o contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) usados no presente documento têm o mesmo significado, conforme entendido comumente pelo elemento de habilidade comum na técnica, ao qual o presente conceito inventivo pertence. Será entendido ainda que termos, tais como os mesmos definidos em dicionários usados comumente, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com o seu significado no contexto da técnica relevante e/ou do presente relatório descritivo, e não devem ser interpretados em um sentido idealizado ou exageradamente formal, ao menos que seja expressamente definido no presente documento.

[00041] Algumas modalidades da presente invenção fornecem um mecanismo para bombear ar, água, nutrientes, gesso, nanoargila, fertilizante e/ou hidrogéis através de uma linha de gotejamento ou linha de irrigação comum para aplicações de gotejamento acima do chão ou em subsuperfície (por exemplo, através de uma linha de gotejamento ou linha de irrigação comum para fornecer nutrientes e/ou água para folhagem, que podem estar acima do chão ou no chão).

[00042] Conforme mencionado anteriormente, os hidrogéis têm a habilidade de se embeber e manter umidade. Consequentemente, uma quantidade de hidrogel pode se inchar quando submersa em água. Ainda , alguns hidrogéis podem capturar uma quantidade de água, quando expostos a ar que tem umidade. Isto é, alguns hidrogéis podem embeber umidade a partir da exposição ao ar úmido. Ainda , quando os hidrogéis são posicionados próximos a uma estrutura de raiz, o sistema de raiz é capaz de extrair lentamente a água dos hidrogéis.

[00043] Entretanto, simplesmente verter um hidrogel no chão pode não permitir que o hidrogel penetre com eficácia no solo. Ainda , os hidrogéis têm geralmente uma vida útil esperada de, aproximadamente, cerca de quatro a cinco anos após ser posicionado em solo. Além do mais, os hidrogéis são geralmente dispendiosos. Consequentemente, os hidrogéis pode ser mais práticos para culturas anuais, uma vez pode não ser viável escavar ao redor ou desarraigar uma árvore para fornecer hidrogel adicional após terem passado de quatro a cinco anos e o hidrogel inicial ter perdido parte de sua eficácia.

[00044] Consequentemente, há, de forma convencional, algum grau de esforço e despesa para distribuir com eficácia hidrogéis em solo para serem usados com eficácia por uma cultura destinada, e manter uma quantidade desejada de hidrogel no solo com o tempo. Consequentemente, pode haver algum benefício fornecido por algumas modalidades da presente invenção em que os hidrogéis podem ser adicionados ao solo através de um sistema de irrigação de gotejamento de subsuperfície. Isto é, alguns hidrogéis podem ser injetados de uma maneira similar à injeção de fertilizante em uma linha de gotejamento, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. Com o uso de um sistema de gotejamento de subsuperfície para adicionar hidrogel ao solo, quantidades esgotadas de hidrogel que podem ser, por outro lado, perdidas com o tempo podem ser substituídas sem custos adicionais de capital.

[00045] Ainda, devido ao fato de que hidrogéis podem ser usados para separar umidade de água a partir do ar que passa por, ou em proximidade aos hidrogéis, algumas modalidades da presente invenção fornecem um método e estrutura para fornecer ar através do sistema de irrigação de gotejamento de subsuperfície. Isto é, a mesma linha de gotejamento que é usada para injetar hidrogéis em solos próximos, ou até mesmo uma linha de gotejamento diferente, pode ser usada para aplicar ar em áreas do solo que incluem os hidrogéis. Consequentemente, uma única linha de gotejamento comum que pode ser usada para aplicar inicialmente um ou mais hidrogéis e, após o mesmo, podem ser usadas para aplicar ar. Devido ao ar que flui a partir do emissor de gotejamento da linha de gotejamento poder ser aplicado para se mover para depois, sobre ou através do hidrogel que é adicionado ao solo por meio da mesma linha de gotejamento, o hidrogel pode absorver água presente no ar na forma de vapor/umidade de água. Consequentemente, os hidrogéis podem absorver umidade do ar fornecido pelo sistema de irrigação de gotejamento, de modo que a vegetação próxima possa ter acesso à umidade absorvida e mantida pelos hidrogéis.

[00046] A Figura 1 mostra uma vista plana de um sistema de irrigação, de acordo com algumas modalidades da presente invenção. A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de uma porção do sistema de irrigação da Figura 1, tomada ao longo da linha II-II’. A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal de uma porção do sistema de irrigação da Figura 1, tomada ao longo da linha III-III’.

[00047] Com relação às Figuras 1, 2 e 3, um sistema de irrigação 100, de acordo com algumas modalidades da presente invenção, inclui uma pluralidade de linhas de gotejamento 110, sendo que cada uma das quais tem um ou mais emissores de gotejamento 120 para aplicar água, nutrientes, gesso, nanoargila, produtos químicos agrícolas, hidrogéis e/ou ar aos respectivos sistemas de raiz 130 das culturas ou vegetação 140 correspondentes. Conforme usado no presente documento, o termo “cultura” ou “culturas” pode se referir a qualquer coisa no reino vegetal (plantas, flores, árvores, folhagem de vegetação etc.). O sistema de irrigação 100 pode ter uma primeira entrada 170 conectada a uma fonte de água (por exemplo, uma bomba de água) 150, que é, por sua vez, conectada a uma saída 175 para aplicar água à vegetação 140 por meio das linhas de gotejamento 110.

[00048] O sistema de irrigação 100 também pode ter uma segunda entrada 180 que é acoplada a uma fonte (por exemplo, uma bomba ou um injetor) 160 para aplicar nutrientes, gesso, nanoargila, produtos químicos agrícolas, hidrogéis e/ou ar à vegetação 140 por meio das linhas de gotejamento 110. Em algumas modalidades, a primeira entrada 170 e a segunda entrada 180 podem ser conectadas a um misturador 190 que pode ser usado para misturar água com, por exemplo, ar antes de passar da mistura através da saída 175 e através das linhas de gotejamento 110.

[00049] Deve ser notado que outras modalidades da presente invenção podem incluir um misturador que tem múltiplas entradas e múltiplas bombas e/ou injetores para aplicar respectivamente os vários materiais (por exemplo, hidrogéis e ar) às linhas de gotejamento 110. Ainda , o misturador 190, as entradas 170 e 180 e/ou as fontes 150 e 160 podem ser controladas, de modo que os vários materiais (por exemplo, água, ar e hidrogéis) possam ser aplicados às linhas de gotejamento 110, um de cada vez. Além do mais, gesso, nanoargila e/ou outros produtos químicos agrícolas podem ser adicionados a ummaterial de hidrogel ou uma mistura que contém hidrogel e água a serem aplicados por meio das linhas de gotejamento 110.Consequentemente, o hidrogel poderia atuar como um transportador de produtos químicos agrícolas aplicados pela linha de gotejamento 110 para serem aplicados aos sistemas de raiz 130 da vegetação 140.

[00050] Consequentemente, um ou mais hidrogéis e ar podem ser aplicados à vegetação 140 por meio da mesma saída 175 e por meio das mesmas linhas de gotejamento 110 que podem ser usadas para aplicar água (por exemplo, por meio dos mesmos emissores de gotejamento 120). Consequentemente, algumas modalidades da presente invenção permitem a aplicação de hidrogel por meio de uma linha de gotejamento 110 existente de um sistema de irrigação 100 a uma região 125 no solo 135 (consulte as Figuras 2 e 3) que é adjacente ao sistema de raiz 130 da planta 140.

[00051] Devido ao fato de um sistema de raiz 130 na proximidade da região 125 do solo 135 ao qual o hidrogel é aplicado poder absorver água que é mantida pelo hidrogel, por aplicar ar a partir da atmosfera ao hidrogel, o sistema de irrigação 100 de algumas das modalidades pode reduzir ou eliminar a necessidade de aplicar tanta água líquida ou qualquer água líquida no geral, a partir da fonte de água 150, com o propósito de garantir que a estrutura de raiz 130 receba quantidade suficiente de hidratação, enquanto o hidrogel é capaz de absorver umidade do ar. Consequentemente, o sistema de irrigação 100 pode eliminar a necessidade de uma linha de gotejamento redundante que iria, por outro lado, ser usada unicamente com o propósito de aplicar água.

[00052] Ainda, de acordo com as modalidades mostradas nas Figuras 1, 2 e 3 e/ou com outras modalidades da presente invenção, antes de plantar a vegetação 140 no solo 135, hidrogel seco (por exemplo, hidrogel que ainda não foi exposto à umidade para absorver, por meio da mesma, água) pode ser arado no solo 135 para ser misturado com o mesmo. O hidrogel pode ser misturado com o solo 135 em cerca das mesmas vezes que, antes, ou depois do posicionamento de uma única linha de gotejamento 110 no solo na área (por exemplo, a única linha de gotejamento pode ser posicionada abaixo da mistura de hidrogel-solo). Após o mesmo, assim que a cultura 140 é plantada para ter seu sistema de raiz(ou sistemas de raiz) 130 próximo à mistura de hidrogel-solo, com o propósito de receber o benefício da água retida pelo hidrogel, o ar pode ser adicionado através da única linha enterrada de irrigação de gotejamento 110, abaixo da mesma para, para fornecer a região 125 que contém hidrogel com uma ração de vapor de água que é contida no ar, de modo que o hidrogel possa absorver o vapor de água e de modo que o sistema de raiz 130 da cultura plantada 140 possa, após o mesmo, absorver a água mantida pelo hidrogel.

[00053] Embora o hidrogel seco possa ser misturado com o solo 135, pode-se notar que adicionar hidrogel por meio das uma ou mais linhas de gotejamento 110 pode fornecer com mais eficácia água e/ou nutrientes a um sistema de raiz 130, em vez de simplesmente circundar uma linha de gotejamento com hidrogel quando se posiciona a linha de gotejamento no solo 135 e, após o mesmo, fornecer apenas água (por exemplo, sem hidrogel) através da linha de gotejamento.

[00054] Ainda, embora as modalidades mostradas nas Figuras 1, 2 e 3 retratem um sistema de irrigação 100 com uma única linha de gotejamento 110 para cada fileira de culturas 140, deve-se notar que outras modalidades da presente invenção podem fornecer um sistema de irrigação que inclui duas linhas de gotejamento para uma fileira. Por exemplo, uma primeira linha de gotejamento pode ser usada para aplicar hidrogel no solo (por exemplo, para aplicar hidrogel a uma região no solo que está na proximidade de um sistema de raiz), e uma segunda linha de gotejamento adjacente pode ser usada para aplicar ar que pode passar sobre ou através do hidrogel que está depositado no solo. Em algumas modalidades, a orientação das linhas de gotejamento pode ser de modo que a segunda linha de gotejamento para aplicar ar possa ser posicionada abaixo da primeira linha de gotejamento para aplicar o hidrogel (por exemplo, abaixo da primeira linha de gotejamento em uma direção de gravidade). Por exemplo, por aplicar ar abaixo de uma área na qual o hidrogel é aplicado, o ar pode se deslocar para cima para passar através do hidrogel, permitindo, assim, a utilização com mais eficácia do hidrogel. Em ainda outras modalidades, múltiplas linhas de gotejamento podem ser usadas para aplicar hidrogel a uma única fileira of culturas e/ou múltiplas linhas de gotejamento podem ser usadas para aplicar ar ao hidrogel em uma única fileira de culturas.

[00055] Outras modalidades da presente invenção podem usar energia solar para energizar o sistema de linha de irrigação/gotejamento 100. Por exemplo, a energia solar pode ser usada para energizar o misturador 190, a bomba de água 150 e a bomba/injetor 160. Tais modalidades podem ser úteis em regiões semidesertas com quantidades relativamente grandes de sol, em regiões onde o solo pode estar seco, apesar do ar ser relativamente úmido, e em regiões onde a água pode ser relativamente escassa. Entretanto, mesmo se um suprimento de água estiver disponível, o sistema de irrigação 100 pode ser operado para suplementar um suprimento da água à cultura 140 por injetar o ar no fluxo de irrigação normal das linhas de gotejamento 110 por usar o injetor de ar 160 e o misturador 190.

[00056] Algumas modalidades da presente invenção podem ser usadas com linhas de gotejamento e sistemas de irrigação instalados anteriormente. Por exemplo, a bomba/injetor 160 podem estar integradas com o sistema de irrigação, e após adicionar hidrogel ao solo, o ar pode estar injetado por meio das linhas de gotejamento do sistema de irrigação, reduzindo, assim, uma quantidade de água que foi usada convencionalmente para cumprir as necessidades da cultura que passou por manutenção pelas linhas de gotejamento. Ainda, a bomba/injetor 160 pode ser, por exemplo, um injetor de fertilizante que pode ser modificado de acordo com modalidades da presente invenção para serem usados para injetar hidrogel e/ou ar. Consequentemente, as modalidades da presente invenção poderiam ser implementadas sem custos de capital adicionais.

[00057] Algumas modalidades da presente invenção podem ser usadas em conjunto com várias modalidades reveladas na Patente n° U.S. 6.890.126, intitulada SUBSURFACE WATER/AIR IRRIGATION SYSTEM WITH PREVENTION OF AIR LOCK, cuja descrição é incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

[00058] Por exemplo, de acordo com modalidades da presente invenção, pode-se adicionar ar em uma ou mais linhas de gotejamento 110 de um sistema de irrigação 100 por injetar ar em água de irrigação para fornecer uma mistura de ar e água por meio dos emissores de gotejamento 120. A mistura de ar/água de irrigação pode ser fornecida por usar um ou mais dispositivos de injeção (por exemplo, a bomba de água 150 e a bomba/injetor 160). Isto é, um misturador/injetor (por exemplo, o misturador 190) pode ser usado para injetar e misturar gás em água para formar a mistura de ar/água de irrigação. A mistura pode, então, fluir a partir de um cabeçote em uma pluralidade de ramificações (por exemplo, linhas de gotejamento 110) do sistema de irrigação. A mistura pode ser emitida a partir de emissores de gotejamento 120 das ramificações a serem aplicadas aos respectivos sistemas de raiz 130.

[00059] Consequentemente, conforme descrito anteriormente, o hidrogel pode ser adicionado ao solo, e uma linha de gotejamento próxima poderia ter uma passagem de ar através da mesma (por exemplo, em direção ao hidrogel) de modo que o hidrogel possa extrair água a partir do ar para manter a água na forma líquida. Após o mesmo, uma estrutura de raiz próxima poderia, por sua vez, extrair a água recebida do material de hidrogel. Além do mais, devido ao uso de ar em vez de água para aplicar umidade a plantas com o uso de um sistema de gotejamento seria benéfico em condições desertas, um painel solar poderia ser adicionado ao sistema para energizar a bomba que é usada para aplicar o ar através da linha de gotejamento. Ainda, um ou mais misturadores/injetores podem ser usados para fornecer uma mistura de qualquer combinação de hidrogéis, água, ar, gesso, nanoargila, produtos químicos agrícolas e/ou nutrientes vegetais no sistema de irrigação. Consequentemente, um sistema de irrigação acima do solo ou abaixo do solo pode suprir a mistura ao solo que está abaixo ou próximo às raízes de uma cultura em crescimento.

[00060] Consequentemente, conforme descrito anteriormente, as modalidades da presente invenção são capazes de fornecer aprimoramentos na tecnologia agrícola por fornecer um método e sistema para fornecer hidrogéis, água, ar, gesso, nanoargila, produtos químicos agrícolas, fertilizante, nutrientes vegetais, etc. no sistema de irrigação para culturas por meio de um sistema de irrigação, sendo que as modalidades incluem um método e sistema para fornecer hidrogel a uma região próxima a um sistema de raiz de vegetação, e fornecer ar à mesma região, de modo que o hidrogel possa absorver umidade do ar e de modo que o sistema de raiz possa, por sua vez, ter acesso à água absorvida pelo hidrogel.

Claims

1. Método para fornecimento de água a um sistema de raiz de uma cultura, caracterizado pelo fato de que compreende: fazer com que a cultura esteja adjacente ou em uma região de solo que contém hidrogel; e fornecer ar atmosférico de um ambiente circundante ao hidrogel por meio de tubulação, sendo que o ar compreende vapor de água que é separado de água líquida e é a fonte primária de umidade que é fornecida ao hidrogel por meio da tubulação, de modo que o hidrogel absorva pelo menos parte da umidade do ar, e de modo que o sistema de raiz seja capaz de absorver uma quantidade de umidade absorvida pelo hidrogel apesar da ausência de luz ou calor adicionado além daquele correspondente a uma temperatura ambiente do solo contendo o hidrogel.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda misturar uma quantidade do hidrogel com uma quantidade do solo para produzir o solo que contém hidrogel, em que fazer com que a cultura esteja adjacente ou na região do solo que contém hidrogel compreende plantar a cultura ou uma semente no ou adjacente ao solo que contém o hidrogel.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que fornecer o ar ao hidrogel compreende forçar o ar através da tubulação no solo.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a tubulação no solo está localizada abaixo do solo que contém o hidrogel.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer o hidrogel à região do solo forçando-se o hidrogel através da tubulação adicional no solo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que forçar o hidrogel através da tubulação adicional compreende bombear o hidrogel com uma bomba.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a bomba compreende uma bomba fertilizante que é configurada para bombear o hidrogel.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que fornecer o ar ao hidrogel compreende forçar o ar através da tubulação localizada no solo abaixo da tubulação adicional.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer o hidrogel à região do solo forçando-se o hidrogel através da tubulação no solo, em que fornecer o ar ao hidrogel compreende forçar o ar através da tubulação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a tubulação no solo compreende uma linha de gotejamento de um sistema de irrigação.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: misturar vapor de água adicional com ar adicional; e fornecer o vapor de água adicional e o ar adicional ao hidrogel.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, separadamente do fornecimento do ar ao hidrogel por meio da tubulação, aplicar qualquer um dentre água, nanoargila, produtos químicos agrícolas e/ou nutrientes vegetais a uma região adjacente à cultura.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o hidrogel, o ar e qualquer um dentre a água, a nanoargila, os produtos químicos agrícolas e os nutrientes vegetais são fornecidos à região adjacente à cultura por meio de uma linha de gotejamento comum de um sistema de irrigação.

14. Método de irrigação de cultura, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um hidrogel a uma região de solo por meio de uma linha de gotejamento; e fornecer ar atmosférico de um ambiente circundante e que contém umidade à região do solo por meio da linha de gotejamento para permitir que o hidrogel absorva a umidade, sendo que o ar é separado da água líquida e é a fonte primária de umidade que é fornecida ao hidrogel por meio da linha de gotejamento, de modo que o hidrogel absorva pelo menos parte da umidade do ar, e de modo que um sistema de raiz de uma cultura seja capaz de absorver uma quantidade de umidade absorvida pelo hidrogel apesar da ausência de luz ou calor adicionado além do correspondente a uma temperatura ambiente do solo contendo o hidrogel.

15. Método de irrigação de cultura com o uso de um sistema de irrigação que compreende uma ou mais linhas de gotejamento, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento a uma região do solo; e fornecer ar atmosférico de um ambiente circundante ao hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento, sendo que o ar compreende vapor de água que é separado da água líquida e é a fonte primária de umidade que é forncedida ao hidrogel por meio das uma ou mais linhas de gotejamento, de modo que o hidrogel absorva pelo menos parte da umidade do ar, e de modo que um sistema de raiz de uma cultura seja capaz de absorver uma quantidade de umidade absorvida pelo hidrogel apesar da ausência de luz ou calor adicionado além do correspondente a uma temperatura ambiente do solo contendo o hidrogel.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o hidrogel é fornecido à região do solo através de uma primeira linha de gotejamento das uma ou mais linhas de gotejamento, e em que o ar é fornecido ao hidrogel através de uma segunda linha de gotejamento das uma ou mais linhas de gotejamento.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a segunda linha de gotejamento está localizada abaixo da primeira linha de gotejamento.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que fornecer o hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento à região do solo compreende bombear o hidrogel com uma bomba do sistema de irrigação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que fornecer o hidrogel através das uma ou mais linhas de gotejamento à região do solo compreende bombear o hidrogel com uma bomba de fertilizante do sistema de irrigação.

20. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: misturar vapor de água com ar adicional; e aplicar o ar adicional ao hidrogel.

21. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, separadamente do fornecimento do ar ao hidrogel por meio da linha de gotejamento, fornecer qualquer um dentre água, nanoargila, produtos químicos agrícolas e/ou nutrientes vegetais a uma região adjacente à cultura.

22. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: misturar vapor de água adicional com ar adicional; e fornecer o vapor de água adicional e o ar adicional ao hidrogel.

23. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, separadamente do fornecimento do ar ao hidrogel por meio das uma ou mais linhas de gotejamento, fornecer qualquer um dentre água, nanoargila, produtos químicos agrícolas e/ou nutrientes vegetais a uma região adjacente à cultura.