Sensori hi-tech per la crescita piante: così l'agricoltura diventa più green

Agricoltura più sostenibile e smart, da Enea e Campus Bio-Medico nuova tecnologia non invasiva per la crescita delle piante

Università Campus Bio-Medico di Roma (Ucbm,) e Enea (l'Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile), in collaborazione con Università di Napoli Federico II, hanno sviluppato e testato sensori in fibra ottica su misura da applicare direttamente su piante e frutti per monitorarne in modo non invasivo crescita e stato di salute. Dai risultati pubblicati su diverse riviste scientifiche emergono soluzioni per un’agricoltura sostenibile e smart che utilizza la tecnologia per incrementare qualità e quantità dei raccolti, in uno scenario globale sempre più caratterizzato da cambiamenti climatici e crescita demografica.

I sensori realizzati dal gruppo di ricerca hanno caratteristiche diverse in base alle parti delle piante dove raccogliere dati (stelo, foglie o frutti). Gli scienziati hanno lavorato su colture molto diffuse, quali il pomodoro, il melone e la zucchina e altre piante particolarmente utilizzate dall’industria, ad esempio il tabacco.

“Per questo studio abbiamo realizzato due diversi sensori in fibra ottica: il primo dalla forma allungata è stato posizionato sugli steli di una pianta di tabacco e di una di pomodoro coltivate in laboratorio, mentre il secondo dispositivo a forma di anello è stato applicato intorno a un melone e a una zucchina cresciute all’aperto”, spiega Michele Caponero, ricercatore del Laboratorio Enea di Micro e nanostrutture per la fotonica e coautore dello studio. “In entrambi i casi – prosegue – i sensori hanno dimostrato un’elevata sensibilità nel rilevare la crescita delle piante, come l’allungamento dello stelo nel caso del tabacco e del pomodoro e la variazione della circonferenza nel caso del frutto, sia in condizioni protette che in campo, dove abbiamo registrato variazioni significative di condizioni ambientali in termini di temperatura, umidità e illuminazione, anch’esse monitorate grazie a sensori in fibra ottica opportunamente funzionalizzati”.

I sensori in fibra ottica stanno emergendo sempre di più come strumenti efficienti e affidabili per il monitoraggio non invasivo in agricoltura: possono essere realizzati su misura per renderli facilmente ancorabili alle diverse parti della pianta. Inoltre, sono biocompatibili ed hanno una struttura molto flessibile visto che sono costituiti da fibre ottiche rivestite di silicone. Le loro prestazioni sono garantite da un’elevata sensibilità alla deformazione, che nel caso delle piante corrisponde al loro sviluppo, dall’affidabilità del segnale e da dimensioni miniaturizzate oltre che da un peso ridotto. “I nostri sensori hanno dimostrato di saper monitorare tutti questi aspetti fondamentali per lo sviluppo vegetale, in simbiosi con la coltura stessa”, aggiunge Caponero.

Finora, invece, per controllare la crescita delle piante sono state usate diverse applicazioni di telerilevamento, come la spettroscopia o i droni, che risultano però poco adatti a un monitoraggio puntuale, accurato e continuo; infatti, per un agricoltore che voglia ottimizzare lo sviluppo delle piante è fondamentale conoscere in modo tempestivo l’influenza dei fattori ambientali sulla produttività delle colture, come l’umidità del suolo e la temperatura che influenzano l’efficienza nell’uso dell’acqua da parte delle piante.

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