Una nueva aplicación móvil le dice a los agricultores cuánto fertilizante necesitan sus cosechas
Para mejorar la fertilidad de la tierra, es habitual que los agricultores utilicen más fertilizante del que realmente necesitan los cultivos. Aunque este método les ayuda a garantizar una buena cosecha, tiene consecuencias económicas y medioambientales negativas. Una solución sería que los agricultores tuviesen acceso a información precisa y oportuna sobre la cantidad de nitrógeno presente en la tierra para poder ajustar la cantidad de fertilizante en consonancia. Sin embargo, las herramientas analíticas actuales no están muy extendidas a causa del coste y del complejo flujo de trabajo basado en análisis de laboratorio. El enfoque del proyecto LiveSEN (In-Field Live Sensing of Nitrate in Crops for Real-Time Fertilization Adjustment), respaldado por una beca de prueba de concepto del Consejo Europeo de Investigación (CEI), era medir los niveles de nitratos directamente a partir del jugo de la planta. Esta muestra líquida no solo simplificó la preparación de la muestra, sino que además permitió realizar análisis sobre el terreno con biosensores electroquímicos desechables. Se llevaron a cabo experimentos de validación en laboratorio y ahora el equipo está ampliando la escala de fabricación de los sensores. Están ajustando el proceso de impresión por inyección de tinta para la deposición de enzimas, mientras buscan un fabricante de electrodos serigrafiados (SPE, por sus siglas en inglés) para desarrollar planes de fabricación en serie automatizada. Además de ser costosas, las herramientas analíticas actuales (tales como los electrodos selectivos de iones) no son desechables, por lo que deben limpiarse entre mediciones y requieren una calibración frecuente. Dado que también son sensibles a diferentes iones, sus lecturas de muestras complejas (como el jugo de una planta) pueden no ser precisas. «Queríamos desarrollar un biosensor de uso sobre el terreno para obtener información inmediata sobre cuánto fertilizante requiere una planta que se pueda utilizar sin formación con el fin de evitar la necesidad de consultores expertos o técnicos para la obtención de muestras, mediciones, interpretación de datos y toma de decisiones», afirma Nicolas Plumeré, profesor en la Universidad Ruhr de Bochum y director del proyecto LiveSEN. En el proyecto, el biosensor emplea enzimas para detectar nitratos que reaccionan con los electrones del electrodo. El número de electrones se mide para cuantificar el número de moléculas de nitrato presentes en el juego de la planta. El biosensor también incorpora sistemas para evitar interferencias (con la patente en tramitación), incluidas enzimas (oxidasas) para eliminar el oxígeno disuelto, el cual en caso contrario también aceptaría los electrones y provocaría una falsa lectura. Entonces, los agricultores obtienen inmediatamente la aportación recomendada de nitrógeno a través de una aplicación móvil conectada a un sistema basado en la nube. «Los agricultores nos comentaron que resultaría muy práctico disponer de un dispositivo de alta tecnología que resista a todo tipo de condiciones meteorológicas y se pueda usar a la vez que el equipo agrícola. Esto nos ayudó a volver a diseñar el dispositivo de acuerdo a sus necesidades. Además, destacaron otras prioridades, tales como el contenido de sulfato y fosfato, para el cual estamos desarrollando un sensor similar», comenta Plumeré. El proyecto LiveSEN utilizará datos masivos para generar mapas de recomendaciones de fertilización a partir de una combinación de datos de biosensores, información meteorológica, información topográfica e imágenes de satélite multiespectrales (mapas de clorofila o «verdor» de los campos) del proyecto Copernicus de la Unión Europea (UE). Así, la fertilización se puede ajustar en el campo en función de las necesidades nutricionales de los cultivos.
Mejora de la gestión medioambiental
El trabajo de LiveSEN concuerda con la Declaración de cooperación de la UE sobre «Un futuro digital inteligente y sostenible para la agricultura europea y las zonas rurales». Además, permitirá tanto a los agricultores individuales como a los organismos nacionales cumplir los criterios fijados por la Directiva sobre los nitratos de la UE (91/676/CEE). Los agricultores obtendrán los sensores a precio de coste, lo que mejorará la precisión de la modelización de predicción con datos masivos. Entonces, el paquete de LiveSEN ofrecerá un servicio de pago de recomendaciones de fertilización mediante una aplicación para teléfonos móviles u ordenadores. «Nuestra idea podría mejorar los rendimientos agrícolas entre un 5 y un 10 %, a la vez que se reducen los costes y la contaminación, en particular las emisiones de CO2, teniendo en cuenta que la producción de fertilizantes de nitrógeno representa más de un 1 %», añade Plumeré.
Palabras clave
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