Os recursos terrestres e hídricos, cada vez máis limitados, impulsaron o desenvolvemento da agricultura de precisión, que emprega a tecnoloxía de teledetección para monitorizar os datos ambientais do aire e do solo en tempo real para axudar a optimizar o rendemento das colleitas. Maximizar a sustentabilidade destas tecnoloxías é fundamental para xestionar axeitadamente o medio ambiente e reducir os custos.
Agora, nun estudo publicado recentemente na revista Advanced Sustainable Systems, investigadores da Universidade de Osaca desenvolveron unha tecnoloxía inalámbrica de detección da humidade do solo que é en gran parte biodegradable. Este traballo supón un fito importante para abordar os obstáculos técnicos que aínda quedan na agricultura de precisión, como a eliminación segura dos equipos de sensores usados.
A medida que a poboación mundial continúa a medrar, é esencial optimizar os rendementos agrícolas e minimizar o uso da terra e da auga. A agricultura de precisión ten como obxectivo abordar estas necesidades contraditorias mediante o uso de redes de sensores para recoller información ambiental, de xeito que os recursos se poidan asignar axeitadamente ás terras agrícolas cando e onde se necesiten.
Os drons e os satélites poden recoller unha gran cantidade de información, pero non son ideais para determinar a humidade do solo e os niveis de humidade. Para unha recollida de datos óptima, os dispositivos de medición de humidade deben instalarse no chan a unha alta densidade. Se o sensor non é biodegradable, debe recollerse ao final da súa vida útil, o que pode ser laborioso e pouco práctico. O obxectivo do traballo actual é conseguir a funcionalidade electrónica e a biodegradabilidade nunha soa tecnoloxía.
«O noso sistema inclúe varios sensores, unha fonte de alimentación sen fíos e unha cámara de imaxe térmica para recoller e transmitir datos de detección e localización», explica Takaaki Kasuga, autor principal do estudo. «Os compoñentes do solo son na súa maioría respectuosos co medio ambiente e consisten en nanopapel, substrato, revestimento protector de cera natural, quentador de carbono e fío condutor de estaño».
A tecnoloxía baséase no feito de que a eficiencia da transferencia de enerxía sen fíos ao sensor corresponde á temperatura do quentador do sensor e á humidade do solo circundante. Por exemplo, ao optimizar a posición e o ángulo do sensor nun solo liso, aumentar a humidade do solo do 5 % ao 30 % reduce a eficiencia de transmisión de aproximadamente o 46 % a aproximadamente o 3 %. A cámara termográfica captura entón imaxes da zona para recoller simultaneamente datos de humidade do solo e de localización do sensor. Ao final da tempada de colleita, os sensores pódense soterrar no solo para que se biodegraden.
«Imaxinamos con éxito zonas con humidade insuficiente do solo empregando 12 sensores nun campo de demostración de 0,4 x 0,6 metros», dixo Kasuga. «Como resultado, o noso sistema pode xestionar a alta densidade de sensores necesaria para a agricultura de precisión».
Este traballo ten o potencial de optimizar a agricultura de precisión nun mundo con recursos cada vez máis limitados. Maximizar a eficacia da tecnoloxía dos investigadores en condicións non ideais, como unha mala colocación de sensores e ángulos de pendente en solos grosos e quizais outros indicadores do ambiente do solo máis alá dos niveis de humidade do solo, podería levar a un uso xeneralizado da tecnoloxía pola comunidade agrícola mundial.
Data de publicación: 30 de abril de 2024