UN NUEVO SENSOR DE SUELO PUEDE MEJORAR LA EFICIENCIA DE LA FERTILIZACIÓN

UN NUEVO SENSOR DE SUELO PUEDE MEJORAR LA EFICIENCIA DE LA FERTILIZACIÓN

Medir la temperatura y los niveles de nitrógeno en el suelo es importante para la producción agrícola, sin embargo, determinarlos por separado es difícil. Huanyu “Larry” Cheng, profesor asociado de la Escuela James L. Henderson, Jr. Memorial de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica en Penn State, lideró a un grupo de investigadores en el desarrollo de un sensor multiparamétrico que puede desacoplar eficazmente las señales de temperatura y nitrógeno para que cada una pueda medirse de manera precisa. Los resultados fueron publicados recientemente por la revista “Advanced Materials”.

«Para una fertilización eficiente, existe la necesidad de un monitoreo continuo y en tiempo real de las condiciones del suelo, específicamente la utilización de nitrógeno y la temperatura del suelo «, dijo Cheng. “Esto es esencial para evaluar la sanidad de los cultivos, reducir la contaminación ambiental y promover una agricultura sostenible y de precisión”.

El uso de nitrógeno como fertilizante es una práctica común en la agricultura y el objetivo es utilizar la cantidad ideal para obtener el mejor rendimiento de los cultivos. Cuando se usa muy poco nitrógeno, el rendimiento del cultivo puede ser inferior al óptimo. Cuando se usa demasiado, se desperdicia fertilizante, las plantas pueden dañarse (“quemarse”) y se liberan gases dañinos de Nitrógeno al medio ambiente. La detección precisa de los niveles de nitrógeno, específicamente, la pérdida de nitrógeno en forma de gas, puede ayudar a los agricultores a lograr niveles óptimos de fertilización para el crecimiento de las plantas.

Medir la temperatura y los niveles de nitrógeno en el suelo es importante para la producción agrícola, sin embargo, determinarlos por separado es difícil. Huanyu “Larry” Cheng, profesor asociado de la Escuela James L. Henderson, Jr. Memorial de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica en Penn State, lideró a un grupo de investigadores en el desarrollo de un sensor multiparamétrico que puede desacoplar eficazmente las señales de temperatura y nitrógeno para que cada una pueda medirse de manera precisa. Los resultados fueron publicados recientemente por la revista “Advanced Materials”.

«Para una fertilización eficiente, existe la necesidad de un monitoreo continuo y en tiempo real de las condiciones del suelo, específicamente la utilización de nitrógeno y la temperatura del suelo «, dijo Cheng. “Esto es esencial para evaluar la sanidad de los cultivos, reducir la contaminación ambiental y promover una agricultura sostenible y de precisión”.

El uso de nitrógeno como fertilizante es una práctica común en la agricultura y el objetivo es utilizar la cantidad ideal para obtener el mejor rendimiento de los cultivos. Cuando se usa muy poco nitrógeno, el rendimiento del cultivo puede ser inferior al óptimo. Cuando se usa demasiado, se desperdicia fertilizante, las plantas pueden dañarse (“quemarse”) y se liberan gases dañinos de Nitrógeno al medio ambiente. La detección precisa de los niveles de nitrógeno, específicamente, la pérdida de nitrógeno en forma de gas, puede ayudar a los agricultores a lograr niveles óptimos de fertilización para el crecimiento de las plantas.

El equipo de Cheng diseñó y fabricó un sensor de alto rendimiento para desacoplar por completo la detección de la pérdida de nitrógeno y la temperatura del suelo. El sensor multiparamétrico se basa en espuma de grafeno inducida por láser y dopado** con óxido de vanadio. El óxido de vanadio puede adsorber e interactuar con los gases de nitrógeno, y también se ha descubierto que los complejos metálicos dopantes en el grafeno mejoran la adsorción de gases y la sensibilidad de detección.

**Dopaje en semiconductores significa agregar impurezas a un material semiconductor con el fin de modificar sus propiedades electrónicas.

El sensor está encapsulado por una membrana suave que bloquea la permeación del gas nitrógeno para que el sensor responda solo a las variaciones de temperatura. Además, se puede quitar el encapsulado y operar el sensor a una temperatura elevada. Al hacerlo, se elimina la influencia de la humedad relativa y la temperatura en el suelo para permitir una medición precisa del gas nitrógeno. La combinación del sensor encapsulado y el sensor no encapsulado puede desacoplar completamente la temperatura y el gas nitrógeno sin interferencias.  

La desvinculación de las variaciones de temperatura y las emisiones de gas nitrógeno se puede aprovechar para diseñar y aplicar dispositivos multimodales con mecanismos de detección desacoplados para la agricultura de precisión en todas las condiciones climáticas, según Cheng.

«La capacidad de detectar simultáneamente concentraciones muy bajas de óxido de nitrógeno y pequeños cambios de temperatura allana el camino para el desarrollo de futuros dispositivos electrónicos multimodales con mecanismos de detección desacoplados para agricultura de precisión, monitoreo de la salud y otras aplicaciones», dijo Cheng.

Referencias:

Fetzer, M. (23 de Marzo de 2023). New soil sensor may improve efficiency of crop fertilization. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-03-soil-sensor-efficiency-crop-fertilization.html