Le risorse idriche e terrestri sempre più limitate hanno stimolato lo sviluppo dell'agricoltura di precisione, che utilizza la tecnologia del telerilevamento per monitorare in tempo reale i dati ambientali dell'aria e del suolo, contribuendo a ottimizzare le rese delle colture. Massimizzare la sostenibilità di tali tecnologie è fondamentale per gestire adeguatamente l'ambiente e ridurre i costi.
Ora, in uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Sustainable Systems, i ricercatori dell'Università di Osaka hanno sviluppato una tecnologia di rilevamento wireless dell'umidità del suolo ampiamente biodegradabile. Questo lavoro rappresenta un'importante pietra miliare nell'affrontare i colli di bottiglia tecnici rimanenti nell'agricoltura di precisione, come lo smaltimento sicuro delle apparecchiature di rilevamento usate.
Con la continua crescita della popolazione mondiale, ottimizzare le rese agricole e ridurre al minimo l'uso di suolo e acqua è essenziale. L'agricoltura di precisione mira a rispondere a queste esigenze contrastanti utilizzando reti di sensori per raccogliere informazioni ambientali, in modo che le risorse possano essere allocate in modo appropriato ai terreni agricoli quando e dove necessario.
Droni e satelliti possono raccogliere una grande quantità di informazioni, ma non sono ideali per determinare l'umidità del suolo e i livelli di umidità. Per una raccolta dati ottimale, i dispositivi di misurazione dell'umidità dovrebbero essere installati a terra ad alta densità. Se il sensore non è biodegradabile, deve essere raccolto al termine del suo ciclo di vita, il che può essere laborioso e poco pratico. L'obiettivo del lavoro attuale è raggiungere funzionalità elettronica e biodegradabilità in un'unica tecnologia.
"Il nostro sistema include diversi sensori, un alimentatore wireless e una termocamera per raccogliere e trasmettere dati di rilevamento e localizzazione", spiega Takaaki Kasuga, autore principale dello studio. "I componenti del terreno sono per lo più ecocompatibili e sono costituiti da nanocarta, substrato, rivestimento protettivo in cera naturale, riscaldatore in carbonio e filo conduttore in stagno".
La tecnologia si basa sul fatto che l'efficienza del trasferimento di energia wireless al sensore dipende dalla temperatura del riscaldatore del sensore e dall'umidità del terreno circostante. Ad esempio, ottimizzando la posizione e l'angolazione del sensore su un terreno liscio, l'aumento dell'umidità del terreno dal 5% al 30% riduce l'efficienza di trasmissione da circa il 46% a circa il 3%. La termocamera acquisisce quindi immagini dell'area per raccogliere simultaneamente i dati sull'umidità del terreno e sulla posizione del sensore. Al termine della stagione del raccolto, i sensori possono essere interrati nel terreno per biodegradarsi.
"Abbiamo ripreso con successo aree con umidità del suolo insufficiente utilizzando 12 sensori in un campo dimostrativo di 0,4 x 0,6 metri", ha affermato Kasuga. "Di conseguenza, il nostro sistema è in grado di gestire l'elevata densità di sensori necessaria per l'agricoltura di precisione".
Questo lavoro ha il potenziale per ottimizzare l'agricoltura di precisione in un mondo con risorse sempre più limitate. Massimizzare l'efficacia della tecnologia dei ricercatori in condizioni non ideali, come un posizionamento inadeguato dei sensori e angoli di pendenza inadeguati su terreni grossolani e forse altri indicatori dell'ambiente del suolo oltre ai livelli di umidità, potrebbe portare a un utilizzo diffuso della tecnologia da parte della comunità agricola globale.
Data di pubblicazione: 30-04-2024