Sensores ultrafinos podem monitorar saúde das safras

Um método para fazer sensores ultrafinos para monitorar a saúde das safras poderia ajudar os agricultores a cultivar mais alimentos sem colocar demandas extras na terra.

A agricultura intensiva já está contribuindo para a perda generalizada de biodiversidade e as mudanças climáticas, mas as populações crescentes continuam pressionando os agricultores a produzir mais alimentos. O desafio agora está em aumentar a produção agrícola sem limpar mais terras ou aplicar fertilizantes em excesso. A agricultura de precisão é uma solução promissora que envolve o monitoramento em tempo real das necessidades das plantas e respondendo a elas com a quantidade certa de água, luz ou nutrientes.

“A agricultura de precisão normalmente depende de sensores baseados no solo ou drones equipados com câmeras especiais”, diz Ph.D. estudante Abdullah Bukhamsin, “mas eles não podem capturar as mudanças na planta com antecedência suficiente para permitir a intervenção.” Pesquisas anteriores mostraram que medir a bioimpedância – a facilidade com que uma corrente elétrica passa pelos tecidos orgânicos – pode revelar informações fisiológicas sobre uma planta, desde seu conteúdo de nitrogênio e água até a presença de infecções fúngicas ou contaminantes metálicos.

As plantas, no entanto, têm uma camada externa espessa que bloqueia os sinais elétricos, e os sensores de bioimpedância devem perfurar a superfície sem afetar as propriedades que desejam medir. Continua difícil fabricar instrumentos minúsculos e finos o suficiente para fazer esse trabalho.

Agora, um método eficiente para fazer moldes de silicone que podem ser usados ??para fabricar essas microagulhas ultrafinas foi desenvolvido por Bukhamsin e uma equipe multidisciplinar de pesquisadores KAUST liderados por Khaled Salama. Essas agulhas delicadas podem ser liberadas intactas submergindo o molde em triclorometano. “O inchaço faz com que o molde se expanda levemente, empurrando suavemente a estrutura presa para fora”, diz Bukhamsin.

Os moldes reutilizáveis ??podem permitir a produção em massa e econômica de microagulhas em vários polímeros amigáveis ??às plantas. Quando a equipe testou sua microagulha em uma Arabidopsis thaliana, o orifício de perfuração selou em quatro dias e a planta não foi danificada.

“Em nossos testes, as medições de impedância estavam intimamente relacionadas à quantidade de luz à qual uma planta foi exposta e quão desidratada está”, diz Bukhamsin. “Esses dados de bioimpedância podem ser usados ??junto com tecnologias de sombreamento e um sistema de irrigação que responda às reais necessidades das plantações, evitando assim o excesso de água.” Inesperadamente, essa relação foi quase idêntica em outras culturas, incluindo tamareira e cevada. “Isso é promissor, pois destaca a versatilidade da abordagem e sua aplicabilidade potencial em diferentes fábricas ”, acrescenta.

“A seguir, exploraremos quais outros fatores ambientais afetam a impedância das plantas”, diz Salama, “e como podemos usar medições eletroquímicas para quantificar os níveis de hormônio em diferentes espécies de plantas.” Esses dados detalhados podem alimentar uma agricultura de precisão ainda mais ajustada no futuro.

Da redação com o Agrolink

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