La crescente scarsità di risorse idriche e terrestri ha incentivato lo sviluppo dell'agricoltura di precisione, che utilizza la tecnologia del telerilevamento per monitorare in tempo reale i dati ambientali relativi all'aria e al suolo, al fine di ottimizzare le rese agricole. Massimizzare la sostenibilità di tali tecnologie è fondamentale per una corretta gestione ambientale e per la riduzione dei costi.
Ora, in uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Sustainable Systems, i ricercatori dell'Università di Osaka hanno sviluppato una tecnologia wireless per il rilevamento dell'umidità del suolo che è in gran parte biodegradabile. Questo lavoro rappresenta un'importante pietra miliare per affrontare le restanti problematiche tecniche dell'agricoltura di precisione, come lo smaltimento sicuro delle apparecchiature di rilevamento usate.
Con la continua crescita della popolazione mondiale, ottimizzare le rese agricole e minimizzare l'uso di suolo e acqua diventa essenziale. L'agricoltura di precisione mira a conciliare 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 sono necessarie.
Droni e satelliti possono raccogliere una grande quantità di informazioni, ma non sono ideali per determinare l'umidità del suolo e i suoi livelli. Per una raccolta dati ottimale, i dispositivi di misurazione dell'umidità dovrebbero essere installati sul terreno ad alta densità. Se il sensore non è biodegradabile, deve essere recuperato al termine del suo ciclo di vita, il che può risultare laborioso e poco pratico. L'obiettivo del presente lavoro è quello di 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 nel terreno sono per lo più ecocompatibili e consistono in nanocarta, substrato, rivestimento protettivo in cera naturale, riscaldatore al carbonio e filo conduttore in stagno."
La tecnologia si basa sul fatto che l'efficienza del trasferimento di energia wireless al sensore è correlata alla temperatura del riscaldatore del sensore e all'umidità del terreno circostante. Ad esempio, ottimizzando la posizione e l'angolazione del sensore su un terreno liscio, un aumento dell'umidità del suolo 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 dati sull'umidità del suolo e sulla posizione del sensore. Al termine della stagione del raccolto, i sensori possono essere interrati per biodegradarsi.
"Abbiamo acquisito immagini con successo di 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 il posizionamento non ottimale dei sensori e l'inclinazione dei pendii su terreni a grana grossa, e forse anche altri indicatori dell'ambiente del suolo oltre ai livelli di umidità, potrebbe portare a un'ampia diffusione di questa tecnologia nella comunità agricola globale.
Data di pubblicazione: 30 aprile 2024