Los invernaderos y las granjas abiertas que invitan a los visitantes a comprar productos y carne cultivados localmente se han vuelto cada vez más importantes para la productividad alimentaria. Los agricultores no sólo buscan formas de monitorear las condiciones para ayudar a optimizar el crecimiento y el rendimiento de los cultivos en invernadero, sino que también es una preocupación importante mantener frescos los alimentos cultivados en condiciones de almacenamiento. La tecnología de sensores inteligentes, que monitorean y controlan la temperatura y la humedad, desempeña un papel importante en la producción de suficientes alimentos para satisfacer la demanda cada vez mayor de la población mundial.
i Revista de aplicaciones láserA través de AIP Publishing, investigadores de la Universidad de Auburn en Alabama han presentado sensores de temperatura y humedad en papel que son precisos y fiables, además de respetuosos con el medio ambiente.
La medición de la temperatura y la humedad en diferentes condiciones de cultivo ha estimulado el desarrollo de una serie de sensores, pero garantizar que estos dispositivos sean eficientes es un desafío para seguir siendo respetuosos con el medio ambiente y rentables.
El autor Masoud Mehjuri Samani dijo: “En los últimos años, la agricultura se ha visto muy afectada por factores ambientales como cambios extremos de humedad y temperatura, aumentando así la productividad y mejorando la calidad con un impacto ambiental mínimo. Se necesitan con urgencia soluciones innovadoras”.
La electrónica flexible y los sensores se fabrican rápida y fácilmente. Las tecnologías de impresión utilizadas en la fabricación de estos sensores incluyen métodos como la impresión por chorro de aerosol, la impresión por chorro de tinta, la impresión por huecograbado y la serigrafía. Debido a la naturaleza líquida de estas técnicas y su incompatibilidad con materiales base biodegradables, la mayor parte de la impresión se realiza sobre plásticos no biodegradables.
El papel es una gran alternativa a estos materiales plásticos tradicionales. Sus fibras de celulosa proporcionan una superficie porosa, y es biodegradable y abundante.
El equipo de investigación creó los sensores de temperatura y humedad imprimiendo líneas plateadas en cuatro tipos de papel disponibles comercialmente mediante un proceso llamado nanofabricación de aditivos secos. Se monitorean los cambios en la capacidad de almacenar energía eléctrica, conocida como capacitancia, y la resistencia en los electrodos impresos para determinar los cambios de temperatura y humedad. A medida que el papel absorbe vapor de agua, se mide su cambio de capacidad para reflejar la humedad relativa del ambiente.
El mecanismo de detección de temperatura se basa en cambios en la resistencia. A medida que aumenta la temperatura, el conductor metálico experimenta un aumento de resistencia.
Los sensores demostraron ser confiables y sensibles a los cambios en los niveles de temperatura y humedad. Detectaron con éxito niveles de humedad relativa del 20 % al 90 % y cambios de temperatura de 25 °C a 50 °C. Además, los sensores biodegradables son económicos y pueden reutilizarse y desecharse de forma segura cuando llegue el momento.
“Al integrar técnicas avanzadas como la nanofabricación de aditivos secos con sustratos biodegradables, esta investigación combina funcionalidad con responsabilidad ambiental, abordando la creciente preocupación por la eliminación de dispositivos electrónicos”, dijo Mehjuri Samani. “Este enfoque ofrece el potencial de revolucionar las prácticas agrícolas inteligentes al permitir un seguimiento preciso de factores clave en el crecimiento de las plantas”.
