Sensori eco-compatibili efficaci nel sostenere la fornitura alimentare globale

Roma – Sensori eco-compatibili, basati su carta, sembrerebbero una soluzione affidabile, efficiente e conveniente per monitorare la produzione e la conservazione delle colture, soprattutto in specifici contesti, tra cui serre e fattorie. È quanto dimostra uno studio dell’American Institute of Physics, pubblicato oggi sul Journal of Laser Applications. Agriturismo o altre realtà che accolgono i visitatori per acquistare prodotti e carne a km zero sono diventate una opportunità sempre più importante per la produttività alimentare, sia per gli agricoltori al fine di migliorare la crescita e la resa delle colture in serra, sia per mantenere freschi e ben conservati gli alimenti raccolti sul campo. Operazioni che potrebbero essere favorite da sensori intelligenti in grado di monitorare e controllare la temperatura e l’umidità, consentendo di avviare una produzione di cibo sufficiente a soddisfare la domanda in continua crescita della popolazione mondiale. Questi sensori su carta, quindi rispettosi dell’ambiente, si sarebbero infatti dimostrati dei “controllori” precisi, affidabili ed eco-compatibili di questi due fattori cruciali: “Negli ultimi anni, l’agricoltura è stata pesantemente colpita da drastici cambiamenti di fattori ambientali come umidità e temperatura, promuovendo la necessità di soluzioni innovative per migliorare la produttività, quindi la qualità del prodotto, con un impatto ambientale minimo”, ha affermato Masoud Mahjouri-Samani, tra gli autori dello studio. Inoltre, l’elettronica flessibile e le tecnologie di stampa quali la stampa a getto d’aerosol o a getto d’inchiostro, la stampa rotocalco e la serigrafia, rendono rapida e agevole la fabbricazione di questi sensori. Tuttavia, la natura liquida delle tecniche di stampa e l’incompatibilità con materiali di base biodegradabili, rende necessario in gran parte dei casi stampare i sensori su plastiche non biodegradabili. La carta, quindi, è un’eccellente alternativa a questi materiali plastici tradizionali: e sue fibre di cellulosa forniscono una superficie porosa con il valore aggiunto della biodegradabilità e dell’alta disponibilità. Pertanto i ricercatori hanno creato sensori di temperatura e umidità stampando linee d’argento su quattro tipi di carta disponibili in commercio tramite un processo di nanofabbricazione additiva a secco. Poter misurare i cambiamenti ad esempio della capacità di immagazzinare energia elettrica o la resistività negli elettrodi stampati, è cruciale per poter definire le variazioni di temperatura e umidità: quando la carta assorbe vapore acqueo, la sua variazione di capacità è indice dell’umidità relativa dell’ambiente mentre il meccanismo di rilevamento della temperatura può fornire informazioni sulle variazioni di resistenza. Infatti il conduttore metallico subisce un aumento della resistività con l’aumentare della temperatura. I sensori su carta si sono dimostrati affidabili e sensibili alle variazioni di temperatura e livelli di umidità, rilevando con successo variazioni di umidità relativa dal 20% al 90% e variazioni di temperatura da 25°C a 50°C. Inoltre, i sensori biodegradabili possono essere riutilizzati e smaltiti in modo sicuro, in ottica di ecosostenibilità. “Integrando tecniche avanzate come la nanofabbricazione additiva a secco con substrati biodegradabili, siamo riusciti a combinare funzionalità e responsabilità ambientale, affrontando la crescente preoccupazione dello smaltimento delle apparecchiature elettroniche”, conclude Mahjouri-Samani. “Questo approccio può potenzialmente rivoluzionare le pratiche agricole intelligenti consentendo un monitoraggio preciso dei fattori chiave nella crescita delle piante”. (30Science.com)