Abstract

Long-term climatic issues like soil erosion and water scarcity affect arid regions, making sustainable agricultural systems more challenging to put into practice. By creating different hydrogels from local agricultural biomass (cellulose extracted from date palm tree waste).This will assist in overcoming the limitations of synthetic water- retentive materials. Several hydrogel samples were created using physical and chemical crosslinking techniques, forming several hydrogel variants samples that were labelled as (T1 to T4). TGA, SEM, FTIR and swelling tests were used. TGA results revealed improved thermal stability in T2 (physically crosslinked), and T3 (dual cross-linking citric acid with gelatin), with degradation temperatures exceeding 250 °C and residual mass of ~45%, compared to ~15% in T1 and T4. Swelling tests demonstrated that T3, exhibited the highest water absorption capacity (95.14% at 15 minutes), followed by T2 which showed moderate but stable swelling. Based on these findings, T2 and T3 were selected for a plant simulation experiment using lettuce seedlings to evaluate their effectiveness in improving water retention and plant growth. By utilizing abundant date palm waste, this research supports the development of sustainable soil conditioners aligned with the UAE’s circular economy strategy. This approach not only reduces agricultural waste but also transforms it into value-added materials, contributing to resource efficiency and environmental sustainability in arid regions

Mariam Abdulla Alhosani, Zayed University

Name of Guide/supervisor

Imane Belyamani

Year of awarding

2025

Keywords

cellulose-based hydrogel, arid agriculture, water retention, biodegradable materials, cross-linking, sustainable soil conditioner

Arabic Title

الهلاميات المستدامة: تعزيز احتفاظ التربة والمياه في دولة الإمارات العربية المتحدة

Arabic Abstract

تُواجه المناطق القاحلة تحديات مناخية طويلة الأمد، مثل تآكل التربة وندرة المياه، مما يُعقّد تحقيق نظم زراعية مستدامة. وللتغلب على محدودية المواد الاصطناعية المستخدمة في تعزيز قدرة التربة على امتصاص المياه واحتباسها، تم في هذا البحث تطوير هلاميات مائية قابلة للتحلل الحيوي باستخدام السليلوز المستخلص من مخلفات أشجارالنخيل المحلية. تم تصنيع عدة عينات من الهلاميات المائية (T1–T4)، باستخدام تقنيات الربط الفيزيائي والكيميائي، بما في ذلك الربط المزدوج باستخدام حمض الستريك والجيلاتين. وقد تم تقييم خصائص العينات من خلال تحليل الثبات الحراري (TGA)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FTIR)، واختبارات معدل امتصاص الماء. كشفت نتائج تحليل TGA عن تحسن ملحوظ في الثبات الحراري للعينتين T2 (باستخدام الربط الفيزيائي) وT3 (باستخدام الربط الكيميائي بحمض الستريك والجيلاتين)، حيث تجاوزت درجات التحلل 250°م، مع كتل متبقية تقارب 45%، مقارنةً بنحو 15% في T1 و.T4 كما أظهرت اختبارات امتصاص الماء أن العينة T3 تمتلك أعلى قدرة امتصاصية (95.14%) خلال 15 دقيقة، تليها T2 حيث أظهرت أداءً معتدلًا وثابتًا. وبناءً على هذه النتائج، تم اختيار T2 و T3 لتجارب محاكاة نباتية باستخدام بذور الخس، بهدف تقييم كفاءتها في تعزيز احتباس الماء وتحفيز نمو النباتات، ومن خلال الاستفادة من مخلفات نخيل التمر الوفيرة، يساهم هذا البحث في تطوير محسّنات تربة مستدامة متماشياً مع استراتيجية الاقتصاد الدائري لدولة الإمارات وأهدافها في تعزيز المرونة الزراعية. كما لا يقتصر هذا النهج على تقليل النفايات الزراعية فحسب، بل يسهم أيضًا في تحويلها إلى مواد ذات قيمة مضافة، مما يعزز كفاءة استخدام الموارد والاستدامة البيئية في المناطق القاحلة.

Arabic Keywords

السليلوز النباتي, مخلفات النخيل, الهلاميات المائية القابلة للتحلل, الربط الكيميائي والفيزيائي, الزراعة المستدامة, التربة القاحلة

Download

Share

COinS