Inovativni, jeftini štampani senzori koji omogućavaju kontinuirano i precizno praćenje nivoa nitrata u vrstama tla koje su karakteristične za američku državu Viskonsin. Inženjeri sa Univerziteta „Wisconsin–Madison“ razvili su iste upravo ovog leta. Ovi senzori imaju potencijal da poboljšaju odluke poljoprivrednika o upravljanju hranivima, što može dovesti do značajnih ekonomskih ušteda, posebno na velikim farmama. I premda je fokus istraživanja na zemljište Viskonsina, dakako se može naći primena ovih senzora i na tlu drugih država van SAD-a, čak i Srbije.
Istraživači su se fokusirali na razvoj senzora koji koriste ink-jet štampanje za izradu potencijometrijskih senzora, koji su tip tankofilmnih elektrohemijskih senzora. Ovi senzori su tradicionalno korišćeni za precizno merenje nitrata u tečnim rastvorima, ali se obično ne preporučuju za upotrebu u tlu zbog problema sa grubim česticama tla koje mogu oštetiti senzore i ometati tačna merenja.
Štampani senzori u detalj
Glavni izazov koji su istraživači želeli da reše bio je omogućavanje ovim elektrohemijskim senzorima da funkcionišu u zahtevnim uslovima tla i precizno detektuju ione nitrata. Rešenje je pronađeno u upotrebi sloja poliviniliden fluorida koji se postavlja preko senzora. Ovaj sloj ima veoma sitne pore, otprilike 400 nanometara, koje omogućavaju prolaz iona nitrata dok blokiraju čestice tla. Takođe, ovaj materijal je hidrofilan, što znači da privlači vodu i funkcioniše kao sunđer koji upija vlagu.
Testiranjem u dve vrste tla relevantne za Viskonsin —peskovito tlo i ilovača—senzori su pokazali da mogu pružiti tačne rezultate. Istraživači su takođe radili na integraciji svojih štampanih senzora u multifunkcionalni sistem za merenje, nazvan „senzorski stik“ (sensing sticker). Ovaj sistem uključuje tri vrste senzora montirane na fleksibilnu plastičnu površinu sa lepljivom pozadinom. Senzorski stikovi će biti pričvršćeni na štap, postavljeni na različitim visinama i zakopani u tlo, omogućavajući merenje na različitim dubinama.
Ova konfiguracija omogućava merenje nitrata, vlažnosti i temperature na više dubina. Dotična praksa omogućava kvantifikaciju procesa ispiranja nitrata i praćenje kretanja nitrata kroz tlo. Ovo je značajan napredak jer prethodno nije bilo moguće pratiti ove procese na tako detaljan način. Razvoj ovih senzora može imati značajne koristi za poljoprivredu i zaštitu životne sredine. Drugim rečima, on pruža alate za bolje upravljanje hranivima i smanjenje zagađenja tla.
Izvor: Innovation News Network
