Sensori del suolo rivoluzionari: maggiori raccolti e risparmi per gli agricoltori grazie a UW-Madison

RomeIngegneri dell'Università del Wisconsin-Madison hanno creato sensori economici che monitorano continuamente i livelli di nitrati nel suolo. Questi sensori possono aiutare gli agricoltori a prendere decisioni migliori sull'uso dei fertilizzanti. Joseph Andrews, professore assistente di ingegneria meccanica e leader del progetto, afferma che conoscere i livelli di nutrienti nel suolo permette agli agricoltori di utilizzare la giusta quantità di fertilizzante. Questo può far risparmiare molto denaro, soprattutto per le grandi aziende agricole.

I metodi tradizionali per controllare i livelli di nitrato sono dispendiosi in termini di tempo, costosi e non forniscono risultati immediati. Per risolvere questo problema, Andrews e il suo team hanno sviluppato un metodo più economico ed efficiente usando un processo di stampa a getto d'inchiostro per creare sensori potenziometrici. Questi sensori possono misurare accuratamente i nitrati nei liquidi, ma non sono di solito adatti al suolo. Le particelle ruvide del suolo possono danneggiare i sensori, compromettendo l'accuratezza delle misurazioni.

I ricercatori hanno risolto il problema applicando uno strato di polivinilidene fluoruro (PVDF) sul sensore. PVDF possiede due proprietà fondamentali:

• Minuscoli pori di 400 nanometri che permettono il passaggio degli ioni nitrato mentre bloccano le particelle del suolo.
• Proprietà idrofile che attraggono l'acqua, assorbendo l'umidità carica di nitrati.

L'acqua con nitrati viene facilmente assorbita dal nostro sensore anziché dal terreno. Ciò è fondamentale poiché garantisce che il sensore possa competere con il suolo per l'umidità. Queste caratteristiche permettono al sensore di misurare con precisione l'acqua contenente nitrati, secondo quanto afferma Andrews.

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Il team ha pubblicato le sue scoperte a marzo 2024 su Advanced Material Technologies. Hanno testato i sensori in due tipi di terreno del Wisconsin: sabbioso dal nord-centrale dello stato e siltoso-limoso dal sud-ovest del Wisconsin. Entrambi i test hanno prodotto risultati precisi.

I ricercatori stanno integrando sensori di nitrato in un nuovo sistema chiamato "adesivo sensoriale". Questi adesivi comprendono tre sensori per misurare nitrato, umidità e temperatura. Sono flessibili e dotati di un retro adesivo. Gli studiosi posizioneranno vari adesivi su un'asta a diverse altezze, per poi seppellirla nel terreno. Questo metodo permetterà di ottenere misurazioni a diverse profondità.

Nell'estate del 2024, i ricercatori metteranno alla prova i loro sensori posizionando 30 aste nel terreno presso le stazioni di ricerca agricola di Hancock e Arlington dell'Università del Wisconsin-Madison. La Fondazione Wisconsin Alumni Research ha un brevetto in attesa sulla tecnologia.