Sensores de solo inovadores prometem maior produção e economia para agricultores

São PauloEngenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveram sensores baratos que monitoram continuamente os níveis de nitrato no solo. Esses sensores podem ajudar os agricultores a tomar melhores decisões sobre o uso de fertilizantes. Joseph Andrews, professor assistente de engenharia mecânica que lidera a pesquisa, afirma que conhecer os níveis de nutrientes do solo permite que os agricultores utilizem a quantidade correta de fertilizante. Isso pode economizar muito dinheiro, especialmente para grandes fazendas.

Métodos tradicionais para verificar níveis de nitrato são demorados, caros, e não fornecem resultados imediatos. Para resolver isso, Andrews e sua equipe desenvolveram uma maneira mais barata e eficiente, usando um processo de impressão a jato de tinta para criar sensores potenciométricos. Estes sensores podem medir nitrato com precisão em líquidos, mas geralmente não são eficazes em solo. Partículas ásperas do solo podem danificar os sensores, afetando a precisão das leituras.

Os pesquisadores solucionaram esse problema aplicando uma camada de fluoreto de polivinilideno (PVDF) no sensor. O PVDF possui duas propriedades importantes:

• Poros minúsculos de 400 nanômetros que permitem a passagem de íons de nitrato, mas bloqueiam partículas de solo.
• Propriedades hidrofílicas que atraem água, absorvendo a umidade carregada de nitrato.

A água com nitratos é facilmente absorvida por nosso sensor em vez de pelo solo. Isso é importante porque garante que o sensor consiga competir com o solo pela umidade. Essas características permitem que o sensor meça com precisão a água com nitratos, segundo Andrews.

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A equipe divulgou suas descobertas em março de 2024 na revista Advanced Material Technologies. Eles testaram os sensores em dois tipos de solo de Wisconsin: solo arenoso da região centro-norte do estado e solo de silte argiloso do sudoeste de Wisconsin. Ambos os testes apresentaram resultados precisos.

Os pesquisadores estão adicionando sensores de nitrato a um novo sistema chamado de "adesivo sensível." Esses adesivos possuem três sensores para medir nitrato, umidade e temperatura. Eles são flexíveis e têm uma parte adesiva. Os pesquisadores vão colocar vários adesivos em uma haste em diferentes alturas e enterrar a haste no solo. Esse arranjo permitirá a medição em várias profundidades.

No verão de 2024, os pesquisadores testarão seus sensores colocando 30 hastes no solo das Estações de Pesquisa Agrícola de Hancock e Arlington da UW-Madison. A Fundação de Pesquisa de Antigos Alunos de Wisconsin possui uma patente pendente sobre a tecnologia.

A equipe de pesquisa é composta por Kuan-Yu Chen, Aatresha Biswas, Shuohao Cai e pela professora de ciência do solo Jingyi Huang. O estudo foi financiado pela Iniciativa de Pesquisa em Agricultura e Alimentos do USDA, pelo subsídio Sinais no Solo da Fundação Nacional de Ciências e pelo Dairy Innovation Hub da Universidade de Wisconsin-Madison.