Trágyává alakul a lebomló szenzor – Még táplálja is a talajt

Egy nemrég kifejlesztett szenzor nemcsak figyeli a termőtalaj állapotát, hanem lebomlás után trágyaként is hasznosul. A gazdák pontosabb adatokat kapnak, miközben csökken az elektronikai hulladék.

Glasgow-i mérnökök a Łukasiewicz Mikroelektronikai és Fotonikai Intézet kutatóival együttműködve fejlesztettek ki egy új típusú mezőgazdasági érzékelőt, amely biológiailag lebomlik. A szenzor olyan anyagokból áll, amelyek a lebomlás után növényi tápanyagokká alakulnak, így trágyaként segítik a termények növekedését.

„Jelenleg a világ elektronikai eszközeinek körülbelül 80 százaléka kerül közvetlenül a hulladéklerakókba, ha elérték az élettartamuk végét. Ez súlyos környezeti és közegészségügyi problémákat okoz a bennük található mérgező anyagok miatt, úgyhogy sürgősen fenntarthatóbbá kell tennünk a digitális mezőgazdaságot is” – érvelt a kutatás mellett Jeff Kettle professzor, a Glasgowi Egyetem kutatója.

Az új szenzor a növények egészségét monitorozza, miközben hagyományos elektronikai eszközökkel kombinálva működik. A kutatók szerint ez a moduláris megoldás csökkenti az elektronikai hulladék mennyiségét és javítja a már meglévő rendszerek újrafelhasználhatóságát.

Így készült a lebomló szenzor

A digitális mezőgazdaság egy olyan technológiai megközelítés, amely hálózatba kapcsolt szenzorokkal követi nyomon a növények környezetét és növekedését. Az eddig használt szenzorok többsége azonban nem újrahasznosítható anyagokból készült. A skót kutatók ACS Applied Electronic Materials folyóiratban megjelent tanulmánya erre a problémára kínál megoldást azzal, hogy bemutatja, hogyan ötvözték a biológiailag lebomló tapaszt egy gyufásdoboz méretű, újrafelhasználható elektronikai modullal.

A szenzor előállítása szitanyomással történik, amely egy olcsó és alacsony energiaigényű gyártási folyamat. A vezető rétegek grafén-szén tintával kerülnek rá egy biológiailag lebomló polimer hordozóra, amire pedig egy molibdén-diszulfidból készült érzékelőréteg épül. Az így készült eszközök teljes mértékben lebomlanak és növényi tápanyagokká alakulnak.

A szenzorok a pH- és hőmérsékletváltozásokat figyelik, amelyeket például növénybetegségek idéznek elő. Az adatokat egy elektronikai modul gyűjti össze és vezeték nélküli kapcsolaton keresztül továbbítja a számítógépre. A kutatók szerint ez a megoldás segíthet a gazdáknak pontosabb képet kapni a termőföld állapotáról.

Bizonyítottan működik

A laboratóriumi tesztek szerint a szenzor két héten keresztül stabilan üzemeltek a 3 és 8 közötti pH-tartományban. A tudósok azt is igazolták, hogy az eszköz képesek kimutatni az etefont, egy gyakran használt növényvédő szert, amely káros lehet az emberekre és a vadvilágra. A kutatás szerint a szenzor az élettartama végén elsődleges és másodlagos növényi tápanyagokká bomlik, ezzel támogatja a későbbi növekedést.

„Szeretnénk tovább bővíteni a biológiailag lebomló szenzorok képességeit, hogy más fontos tényezőket is észlelni tudjanak a növények növekedése és a talaj egészsége szempontjából. Ide tartozhat például a PFAs-vegyületek (vagyis örök vegyi anyagok) kimutatása, amelyek komoly környezeti hatással bírnak” - magyarázta Kettle professzor.

A címlapképen a tudósok által kifejlesztett, komposztálható szenzor látható, amely drótokkal csatlakozik egy újrahasznosítható elektronikai eszközhöz. Fotó: Glasgow-i Egyetem