Sensori adesivi di grafene per sapere se le piante hanno sete

Un team di biologi e ingegneri dell’Iowa ha messo a punto un sistema che permette di misurare con precisione il livello di traspirazione delle piante e ottimizzare così l’irrigazione in agricoltura.

Immaginate che le piante possano parlare e che vi dicano esattamente quando hanno bisogno di acqua o quando  invece ne hanno troppa e rischiano di marcire.  Bene, grazie ai progressi tecnologici adesso è possibile, almeno negli Usa.

Un team di ricerca americano del dipartimento di Biologia dell’Università dell’Iowa ha infatti messo a punto un sistema che sfrutta  le incredibili proprietà del grafene ( materiale infinitamente sottile perché composto da atomi singoli di carbonio) e che è  in grado di rilevare il livello di traspirazione delle piante dicendoci  esattamente  quando queste hanno sete o meno.

Attraverso sottilissimi sensori di questo materiale, applicabili come adesivi sul manto fogliare vegetale, è oggi infatti possibile analizzare quanta acqua sta consumando il nostro raccolto e se è sufficiente o meno alla sua crescita ottimale.

Guidati da Patrick Schnable, il gruppo di biologi, ingegneri informatici e computazionali americano è riuscito in questa impresa, sfruttando non solo la plasticità molecolare di questo materiale, ma anche le sue qualità di superconduttore.

Il grafene infatti reagisce in modo differente a seconda dell’umidità emessa dalla pianta. Similmente a come si comporta un termometro a mercurio (con l’aumentare della temperatura, il mercurio si espande e sale secondo la scala della temperatura corrispondente) in maniera analoga questi sensori tattoo in grafene leggono perdita d’acqua  della pianta a cui sono applicati.

Lo spessore di pochissimi millimetri permette un’ottima vestibilità su qualsiasi tipo di foglia ad un costo veramente risibile – si parla di qualche centesimo di dollaro – senza interferire in alcun modo sul livello di crescita o produttività  della pianta.

Un filo collega poi  il sensore a una piccola scatola sul gambo o alla base della pianta che converte gli impulsi elettrici in dati, inviati attraverso un sistema wi-fi ad un cloud per la loro successiva analisi.  Utilizzando sensori esterni per misurare l’umidità dell’atmosfera circostante, si procede all’interpolazione dei dati ottenuti, eliminando qualsiasi interferenza nelle misurazioni.  La sottile guaina che permette di far aderire il sensore alla foglia lo  protegge infine da quegli agenti esterni – come la polvere – che potrebbero alterare i rilevamenti.

La sperimentazione su ampia scala, resa possibile da un finanziamento di circa mezzo milione di dollari messo a disposizione dal Dipartimento per l’agricoltura statunitense,  è prevista fino al 2019.

Applicandoli su piante distanziate fra loro nei terreni  – ha ribadito Schnauble –  gli agricoltori  sapranno esattamente dove e in che quantità irrigare, individuando non solo i genotipi che meglio resistono alla siccità, ma migliorando in termini esponenziali la gestione dell’acqua in tutti i tipi di raccolto e con essa la produttività di quanto seminato.

Il team dell’università dell’Iowa – che detiene il brevetto – spera adesso di commercializzare i sensori tattoo entro il 2020.