Il sensore termoionico aiuta gli agricoltori a gestire la distribuzione dei fertilizzanti.

Una tecnologia di sensori intelligenti che aiuterà gli agricoltori a utilizzare i fertilizzanti in modo più efficiente e a ridurre i danni ambientali.
La tecnologia, descritta dalla rivista Natural Foods, può aiutare i produttori a determinare il momento migliore per concimare le colture e la quantità di fertilizzante necessaria, tenendo conto di fattori quali le condizioni meteorologiche e del suolo. Ciò ridurrà la costosa e dannosa sovrafertilizzazione dei terreni, che rilascia protossido di azoto, un gas serra, e inquina il suolo e i corsi d'acqua.
Oggi, l'eccessiva fertilizzazione ha reso inutilizzabile il 12% dei terreni un tempo coltivabili del mondo, e l'uso di fertilizzanti azotati è aumentato del 600% negli ultimi 50 anni.
Tuttavia, per i produttori agricoli è difficile regolare con precisione l'uso dei fertilizzanti: usarne troppi comporta il rischio di danneggiare l'ambiente, usarne troppo pochi comporta il rischio di ridurre i raccolti;
I ricercatori che si occupano della nuova tecnologia dei sensori affermano che potrebbe apportare benefici sia all'ambiente che ai produttori.
Il sensore, denominato sensore di gas elettrico a funzionalizzazione chimica su supporto cartaceo (chemPEGS), misura la quantità di ammonio nel terreno, un composto che viene convertito in nitriti e nitrati dai batteri del suolo. Utilizza un tipo di intelligenza artificiale chiamato apprendimento automatico, combinandolo con dati meteorologici, tempo trascorso dall'ultima applicazione di fertilizzanti, misurazioni del pH e della conducibilità del suolo. Questi dati vengono utilizzati per prevedere il contenuto totale di azoto nel terreno al momento attuale e quello previsto tra 12 giorni, al fine di individuare il momento migliore per la concimazione.
Lo studio dimostra come questa nuova soluzione a basso costo possa aiutare i produttori a ottenere il massimo beneficio con la minima quantità di fertilizzante, soprattutto per colture ad alta intensità di fertilizzanti come il grano. Questa tecnologia potrebbe ridurre contemporaneamente i costi per i produttori e l'impatto ambientale derivante dai fertilizzanti azotati, il tipo di fertilizzante più utilizzato.
Il ricercatore principale, il dottor Max Greer, del Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College di Londra, ha dichiarato: "Il problema dell'eccessiva fertilizzazione, sia dal punto di vista ambientale che economico, non può essere sottovalutato. La produttività e i relativi ricavi sono in calo di anno in anno e i produttori al momento non dispongono degli strumenti necessari per affrontare questo problema."
“La nostra tecnologia può contribuire a risolvere questo problema aiutando gli agricoltori a comprendere i livelli attuali di ammoniaca e nitrati nel terreno e a prevederne i livelli futuri in base alle condizioni meteorologiche. Ciò consente loro di ottimizzare la concimazione in base alle esigenze specifiche del terreno e della coltura.”
L'eccesso di fertilizzanti azotati rilascia protossido di azoto nell'aria, un gas serra 300 volte più potente dell'anidride carbonica, che contribuisce alla crisi climatica. L'eccesso di fertilizzanti può anche essere dilavato dall'acqua piovana nei corsi d'acqua, privando la vita acquatica di ossigeno, causando la proliferazione di alghe e riducendo la biodiversità.
Tuttavia, regolare con precisione i livelli di fertilizzante in base alle esigenze del suolo e delle colture rimane una sfida. Le analisi sono rare e i metodi attuali per misurare l'azoto nel suolo prevedono l'invio di campioni di terreno a un laboratorio: un processo lungo e costoso i cui risultati, una volta giunti agli agricoltori, sono di utilità limitata.
Il dottor Firat Guder, autore senior e ricercatore principale presso il Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College, ha dichiarato: "La maggior parte del nostro cibo proviene dal suolo: è una risorsa non rinnovabile e se non la proteggiamo la perderemo. Inoltre, la combinazione con l'inquinamento da azoto derivante dall'agricoltura crea un problema per il pianeta che speriamo di contribuire a risolvere attraverso l'agricoltura di precisione, che ci auguriamo possa contribuire a ridurre l'eccessiva fertilizzazione, aumentando al contempo le rese dei raccolti e i profitti degli agricoltori."