Pesquisadores da North Carolina State University liderados por Zhen Li desenvolveram um patch que o plantas eles podem ser “usados” para monitorar continuamente doenças ou outras perturbações, como danos às colheitas ou calor extremo.
Um sensor de saúde verde
Criamos um sensor vestível que monitora o estresse das plantas e doenças de uma forma não invasiva, medindo os compostos orgânicos voláteis (VOCs) emitidos pelas plantas
Qingshan Wei, coautor da pesquisa. Professor Assistente de Engenharia Química e Biomolecular na NC State University.
Os métodos de teste atuais para estresse ou doença da cultura envolvem a coleta de amostras de tecido da planta e a realização de análises laboratoriais.
No entanto, isto fornece apenas uma medição aos produtores: o intervalo de tempo entre a amostragem e os resultados dos testes dificulta a leitura.
Culturas diferentes, frequências diferentes
As culturas emitem diferentes combinações de VOCs em diferentes circunstâncias. Ao direcionar VOCs relevantes para doenças ou estresses específicos de plantas, os sensores podem alertar os usuários sobre problemas específicos.
“Nossa tecnologia monitora continuamente as emissões de COV da planta, sem prejudicá-la”, diz Wei. “O protótipo que demonstramos armazena esses dados de rastreamento, mas versões futuras transmitirão os dados sem fio. O que desenvolvemos permite que os produtores identifiquem problemas no campo – eles não deveriam ter que esperar para receber os resultados dos testes de um laboratório.”
Como são feitas as manchas “verdes”?
Os patches retangulares têm 30 milímetros de comprimento e são feitos de um material flexível contendo sensores à base de grafeno e nanofios de prata flexíveis. Os sensores são revestidos com vários ligantes químicos que respondem à presença de VOCs específicos de diferentes culturas.
Isso permite que o sistema detecte e meça os VOCs nos gases emitidos pelas folhas da planta.
Os pesquisadores testaram um protótipo do dispositivo em tomateiros. O protótipo foi configurado para monitorar dois tipos de estresse: danos físicos à planta e infecção por P. infestans, o patógeno que causa o míldio no tomate.
O sistema detectou mudanças associadas ao dano físico das plantações dentro de uma a três horas, dependendo da proximidade do dano ao local do patch.
As coisas melhoraram e devem ser melhoradas
Detectar a presença de P. infestans demorou mais. A tecnologia não detectou mudanças nas emissões de COV até três a quatro dias após os pesquisadores inocularem as plantas de tomate.
“Isso não é muito mais rápido do que o início dos sintomas visuais da doença do míldio”, diz Wei. “No entanto, o sistema de monitoramento das culturas significa que os produtores não precisam depender da detecção de sintomas visuais mínimos. O monitoramento contínuo permitiria aos produtores identificar doenças nas plantas o mais rápido possível, ajudando-os a limitar a propagação da doença.”
Os protótipos de patch verde já são capazes de detectar 13 COVs diferentes de várias safras com alta precisão.
Culturas corrigidas, culturas tratadas
É importante ressaltar que os materiais têm um custo bastante baixo. Se a produção aumentar, essa tecnologia se tornará lucrativa. Uma solução prática para esse problema requer custos muito baixos.
O próximo passo para patches de “proteção de corte”? Os pesquisadores estão atualmente trabalhando na próxima geração que pode monitorar temperatura, umidade e outras variáveis ambientais, além de COVs. E como mencionado, as versões futuras serão movidas a energia solar e capazes de transferência de dados sem fio.
