Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte dirigidos por zheng li han desarrollado un parche que plantas pueden "usarse" para monitorear continuamente enfermedades u otras molestias, como daños a los cultivos o calor extremo.
Un sensor de salud verde
Hemos creado un sensor portátil que monitorea el estrés y las enfermedades de las plantas de una manera no invasiva midiendo los compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos por las plantas.
Qing Shan Wei, coautor de la investigación. Profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State University.
Los métodos de prueba actuales para el estrés o enfermedades de los cultivos implican tomar muestras de tejido vegetal y realizar análisis de laboratorio.
Sin embargo, esto solo les da a los productores una medida: el intervalo de tiempo entre la recolección y los resultados de la prueba dificulta la lectura.
Diferentes cultivos, diferentes frecuencias.
Los cultivos emiten diferentes combinaciones de COV en diferentes circunstancias. Al enfocarse en los COV relevantes para enfermedades o estreses específicos de las plantas, los sensores pueden alertar a los usuarios sobre problemas específicos.
"Nuestra tecnología monitorea continuamente las emisiones de COV de la planta, sin dañar la planta", dice Wei. "El prototipo que demostramos almacena estos datos de monitoreo, pero las versiones futuras transmitirán los datos de forma inalámbrica. Lo que hemos desarrollado permite a los productores identificar problemas en el campo; no deberían tener que esperar para obtener los resultados de las pruebas de un laboratorio".
¿Cómo se hacen los parches "verdes"?
Los parches rectangulares tienen 30 mm de largo y consisten en un material flexible que contiene sensores basados en grafeno y nanocables de plata flexibles. Los sensores están recubiertos con varios ligandos químicos que responden a la presencia de COV específicos para diferentes cultivos.
Esto permite que el sistema detecte y mida los COV en los gases emitidos por las hojas de la planta.
Los investigadores probaron un prototipo del dispositivo en plantas de tomate. El prototipo se configuró para monitorear dos tipos de estrés: daño físico a la planta e infección con P. infestans, el patógeno que causa el mildiú velloso en los tomates.
El sistema detectó cambios asociados con el daño físico de los cultivos dentro de una a tres horas, dependiendo de qué tan cerca estaba el daño del sitio del parche.
Cosas mejoradas y por mejorar
La detección de la presencia de P. infestans tomó más tiempo. La tecnología no detectó cambios en las emisiones de COV hasta tres o cuatro días después de que los investigadores inocularon las plantas de tomate.
"Esto no es mucho más rápido de lo que aparecen los síntomas visuales de la enfermedad del mildiú velloso", dice Wei. "Sin embargo, el sistema de seguimiento de cultivos garantiza que los productores no tengan que depender de la detección de los más mínimos síntomas visuales. El seguimiento continuo permitiría a los productores identificar las enfermedades de las plantas lo más rápido posible, ayudándoles a limitar la propagación de la enfermedad".
Los prototipos de parches verdes ya pueden detectar 13 COV diferentes de tantos cultivos con alta precisión.
Cultivos "encerados", cultivos curados
Es importante señalar que los materiales tienen un costo bastante bajo. Si la producción aumenta, esta tecnología será rentable. Una solución práctica a tal problema requiere costos muy bajos.
¿El siguiente paso para los parches de "ahorro de cultivos"? Los investigadores están trabajando actualmente en la próxima generación que puede monitorear la temperatura, la humedad y otras variables ambientales, además de los COV. Y como se mencionó, las versiones futuras serán alimentadas por energía solar y capaces de transferir datos de forma inalámbrica.
