I ricercatori della North Carolina State University guidati da Zheng Li hanno sviluppato un cerotto che le piante possono “indossare” per monitorare continuamente malattie o altri disagi , come danni alle colture o calore estremo.
Un sensore per la salute verde
Abbiamo creato un sensore indossabile che monitora lo stress e le malattie delle piante in modo non invasivo misurando i composti organici volatili (VOC) emessi dalle piante
Qingshan Wei, co-autore della ricerca. Assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare NC State University.
Gli attuali metodi di test per lo stress o le malattie delle colture comportano il prelievo di campioni di tessuto vegetale e la conduzione di analisi in laboratorio.
Tuttavia, questo fornisce ai coltivatori solo una misurazione: l’intervallo di tempo tra il prelievo e i risultati del test rende non facile la lettura.
Diverse colture, diverse frequenze
Le colture emettono diverse combinazioni di COV in circostanze diverse. Prendendo di mira i COV rilevanti per malattie specifiche o stress delle piante, i sensori possono avvisare gli utenti di problemi specifici.
“La nostra tecnologia monitora continuamente le emissioni di COV dall’impianto, senza danneggiare l’impianto”, afferma Wei. “Il prototipo che abbiamo dimostrato memorizza questi dati di monitoraggio, ma le versioni future trasmetteranno i dati in modalità wireless. Ciò che abbiamo sviluppato consente ai coltivatori di identificare i problemi sul campo: non dovrebbero aspettare di ricevere i risultati dei test da un laboratorio.”
Come sono fatti i cerotti “verdi”?
I cerotti rettangolari sono lunghi 30 millimetri e sono costituiti da un materiale flessibile contenente sensori a base di grafene e nanofili d’argento flessibili. I sensori sono rivestiti con vari ligandi chimici che rispondono alla presenza di COV specifici per diverse colture.
Questo consente al sistema di rilevare e misurare COV nei gas emessi dalle foglie della pianta.
I ricercatori hanno testato un prototipo del dispositivo su piante di pomodoro. Il prototipo è stato impostato per monitorare due tipi di stress: danni fisici alla pianta e infezione da P. infestans, l’agente patogeno che causa la peronospora nei pomodori.
Il sistema ha rilevato i cambiamenti associati al danno fisico delle colture entro una e tre ore, a seconda di quanto il danno fosse vicino al sito del cerotto.
Cose migliorate e da migliorare
Rilevare la presenza di P. infestans ha richiesto più tempo. La tecnologia non ha rilevato cambiamenti nelle emissioni di COV fino a tre o quattro giorni dopo che i ricercatori hanno inoculato le piante di pomodoro.
“Questo non è molto più veloce della comparsa dei sintomi visivi della malattia da peronospora”, dice Wei. “Tuttavia, il sistema di monitoraggio delle colture fa sí che i coltivatori non debbano fare affidamento sulla rilevazione di minimi sintomi visivi. Il monitoraggio continuo consentirebbe ai coltivatori di identificare le malattie delle piante il più rapidamente possibile, aiutandoli a limitare la diffusione della malattia”.
I prototipi di cerotto verde sono già in grado di rilevare 13 diversi COV di altrettante colture con elevata precisione.
Colture “incerottate”, colture curate
È importante notare che i materiali hanno un costo piuttosto basso. Se la produzione aumenterà, questa tecnologia diventerà conveniente. Una soluzione pratica a un problema del genere richiede costi davvero ridotti.
Il prossimo passo per i cerotti “salva colture”? I ricercatori stanno attualmente lavorando alla nuova generazione in grado di monitorare la temperatura, l’umidità e altre variabili ambientali, oltre ai COV. E come detto, le versioni future saranno alimentate a energia solare e in grado di trasferire dati wireless.
