Braziliaanse onderzoekers hebben sensoren ontwikkeld die de gezondheid van een plant kunnen meten, evenals de aanwezigheid van pesticiden.
In de landbouw worden verschillende technieken toegepast om de gezondheid van een plant te meten. Een relatief nieuwe technologie is de toepassing van draagbare sensoren, die direct op de plant worden geplakt. Onderzoekers van de Braziliaanse Universiteit van São Paulo hebben een variant gemaakt van celluloseacetaat, een bioplastic die gemaakt wordt van plantaardige vezels, zoals houtpulp. De sensor moet boeren helpen om sneller en goedkoper de voedselveiligheid van hun gewassen te controleren.
Lees ook:
- Pesticiden bedreigen de wereldwijde biodiversiteit – fruit en groente grootste boosdoeners
- Picture Perfect: kunstzinnige oogst
Sensor voor pesticiden
Het plakken van een sensor op een plant is nogal een uitdaging. De stam en bladeren hebben een oneffen oppervlak, waardoor ze niet altijd goed blijven zitten. Maar dat probleem hebben de Braziliaanse minisensoren niet, zegt Paulo Augusto Raymundo-Pereira, de leider van het onderzoek. Volgens hem kunnen ze op iedere plek van de plant geplakt worden.
Dat komt doordat ze gemaakt zijn van koolstofelektroden die geprint zijn op bioplastic. Dat maakt de sensor volgens de onderzoekers niet alleen biologisch afbreekbaar, maar ook heel flexibel. “Het celluloseacetaat neemt de vorm aan van het gewas”, aldus Raymundo-Pereira.
De sensoren meten vervolgens in 3 minuten en 28 seconden hoe het gesteld is met de gezondheid van de plant, onder meer door de temperatuur, vochtigheid, aanwezige voedingstoffen en pesticideniveaus te meten. De analyse wordt in real-time doorgestuurd via bluetooth en is uit te lezen op een mobiele telefoon.
Wel detecteert deze specifieke sensor alleen gewasbeschermingsmiddelen die in de EU niet zijn toegestaan, zoals diquat en diphenylamine.
Eenmalig gebruik
Om de meting correct uit te voeren, is een druppeltje water nodig voor de geleiding. “We plaatsen de druppel water op plekken waar de meting het makkelijkst uitgevoerd kan worden”, legt Raymundo-Pereira uit. “In het midden van een blad of in de groeven van een paprika kan water zich ophopen. Daarna plaats je simpelweg de sensor op de druppel water en kun je de meting uitvoeren.”
Het nadeel van de sensor is dat hij maar één keer te gebruiken is, maar volgens de onderzoeker kunnen de koolstofelektorden wel gerecycled worden, mits je ze op de juiste manier verwerkt. Ze zijn ook niet duur: 0,077 dollarcent. “Omdat ze maar een keer te gebruiken zijn, moeten ze goedkoop en biologisch afbreekbaar zijn”, aldus Raymundo-Pereira.
Van ziekenhuis naar landbouw
Het idee om draagbare sensoren op planten te plakken, kreeg Raymundo-Pereira tijdens een stage bij het Center for Wearable Sensors van de University of California, San Diego (VS). Daar wordt de techniek toegepast om de gezondheid van mensen te analyseren. Via sensoren op de huid wordt onder meer de aanwezigheid van glucose, cortisol, hormonen en medicatie getest.
Raymundo-Pereira: “Aangezien een groot gedeelte van het bruto binnenlands product van Brazilië wordt verdiend in de agricultuur, besloot ik de technologie aan te passen voor gebruik in deze sector. De sensoren in de gezondheidssector worden gemaakt van plastics op basis van aardolie. Die van ons zijn de eerste op basis van natuurlijke bronnen, en ze kunnen ook worden aangepast voor menselijk gebruik.”
Bronnen: Biosensors and Bioelectronics: X, EurekAlert!
Beeld: Paulo A. Raymundo-Pereira