Els recursos terrestres i hídrics, cada cop més limitats, han impulsat el desenvolupament de l'agricultura de precisió, que utilitza la tecnologia de teledetecció per monitoritzar les dades ambientals de l'aire i el sòl en temps real per ajudar a optimitzar el rendiment dels cultius. Maximitzar la sostenibilitat d'aquestes tecnologies és fonamental per gestionar adequadament el medi ambient i reduir els costos.
Ara, en un estudi publicat recentment a la revista Advanced Sustainable Systems, investigadors de la Universitat d'Osaka han desenvolupat una tecnologia sense fils de detecció d'humitat del sòl que és en gran part biodegradable. Aquest treball és una fita important per abordar els colls d'ampolla tècnics que encara hi ha en l'agricultura de precisió, com ara l'eliminació segura dels equips de sensors usats.
A mesura que la població mundial continua creixent, optimitzar els rendiments agrícoles i minimitzar l'ús de la terra i l'aigua és essencial. L'agricultura de precisió té com a objectiu abordar aquestes necessitats contradictòries mitjançant xarxes de sensors per recopilar informació ambiental, de manera que els recursos es puguin assignar adequadament a les terres de conreu quan i on siguin necessaris.
Els drons i els satèl·lits poden recopilar una gran quantitat d'informació, però no són ideals per determinar la humitat del sòl i els nivells d'humitat. Per a una recopilació de dades òptima, els dispositius de mesura d'humitat s'han d'instal·lar a terra a una alta densitat. Si el sensor no és biodegradable, s'ha de recollir al final de la seva vida útil, cosa que pot ser laboriosa i poc pràctica. Aconseguir la funcionalitat electrònica i la biodegradabilitat en una sola tecnologia és l'objectiu del treball actual.
«El nostre sistema inclou diversos sensors, una font d'alimentació sense fil i una càmera d'imatges tèrmiques per recopilar i transmetre dades de detecció i localització», explica Takaaki Kasuga, autor principal de l'estudi. «Els components del sòl són majoritàriament respectuosos amb el medi ambient i consisteixen en un substrat de nanopaper, un recobriment protector de cera natural, un escalfador de carboni i un cable conductor d'estany».
La tecnologia es basa en el fet que l'eficiència de la transferència d'energia sense fil al sensor correspon a la temperatura de l'escalfador del sensor i a la humitat del sòl circumdant. Per exemple, en optimitzar la posició i l'angle del sensor en un sòl llis, augmentar la humitat del sòl del 5% al 30% redueix l'eficiència de transmissió d'aproximadament el 46% al 3%. La càmera d'imatges tèrmiques captura imatges de la zona per recollir simultàniament dades d'humitat del sòl i de ubicació del sensor. Al final de la temporada de collita, els sensors es poden enterrar al sòl per biodegradar-se.
«Hem aconseguit obtenir imatges de zones amb humitat insuficient del sòl utilitzant 12 sensors en un camp de demostració de 0,4 x 0,6 metres», va dir Kasuga. «Com a resultat, el nostre sistema pot gestionar l'alta densitat de sensors necessària per a l'agricultura de precisió».
Aquest treball té el potencial d'optimitzar l'agricultura de precisió en un món amb recursos cada cop més limitats. Maximitzar l'eficàcia de la tecnologia dels investigadors en condicions no ideals, com ara una mala col·locació de sensors i angles de pendent en sòls gruixuts i potser altres indicadors de l'entorn del sòl més enllà dels nivells d'humitat del sòl, podria conduir a un ús generalitzat de la tecnologia per part de la comunitat agrícola mundial.
Data de publicació: 30 d'abril de 2024