Negli Stati Uniti si studia un sensore innovativo per ridurre la dispersione dei nutrienti

Un gruppo di ricercatori dell’Università del Missouri sta esplorando nuove tecnologie per monitorare l’azoto e il fosforo nel suolo, puntando a un impiego dei fertilizzanti più responsabile e mirato, riducendo la dispersione di nutrienti.

La perdita di nutrienti essenziali nel terreno è da tempo una sfida significativa per l’agricoltura. Un squadra di esperti e scienziati dell’Università del Missouri è ora impegnata nello sviluppo di un sensore avanzato, in grado di rilevare i nutrienti a base di fosforo e azoto, offrendo agli agricoltori strumenti più accurati per ottimizzare l’uso dei fertilizzanti e ridurre gli sprechi.

Guidati da uno studioso di spicco, il gruppo di ricerca si sta concentrando sui nitrati e fosfati, componenti fondamentali per la fertilità del terreno. L’obiettivo è la creazione di sensori innovativi che possano fornire dati in tempo reale sui nutrienti presenti nel suolo, permettendo agli agricoltori di calibrare con precisione le quantità di fertilizzanti necessarie, riducendo sia i costi che l’impatto ambientale.

I rischi della perdita di nutrienti

I nutrienti sono fondamentali per mantenere un suolo fertile. La loro dispersione al di fuori delle colture causa danni non solo economici, ma anche ecologici. Uno degli scienziati coinvolti ha evidenziato come ogni anno, nel solo Missouri, si perdano fertilizzanti per un valore di 100 milioni di dollari. Gli effetti della dispersione vanno però oltre le perdite economiche, avendo un impatto diretto sugli ecosistemi acquatici.

Quando nitrati e fosfati raggiungono i corsi d’acqua, favoriscono la proliferazione di alghe, le quali danneggiano la fauna ittica e compromettono il turismo nelle aree costiere. Inoltre, concentrazioni elevate di nitrati nelle acque possono provocare eutrofizzazione e diventare pericolose per la salute umana e animale. L’eutrofizzazione è un processo degenerativo delle acque indotto da eccessivi apporti di sostanze ad effetto fertilizzante (nitrati, fosfati ed altre sostanze fitostimolanti) trasportate a mare dai fiumi e dagli insediamenti costieri. Questo problema è aggravato dalla difficoltà di ottenere dati precisi sulla quantità di nutrienti disponibile nel terreno, portando spesso a un uso errato dei fertilizzanti.

Le limitazioni delle tecnologie attuali

Attualmente, gli agricoltori utilizzano elettrodi ionoselettivi per misurare la presenza di nitrati e fosfati, ma questi strumenti risultano costosi e non sempre affidabili. Un’alternativa consiste nell’analisi dei campioni di suolo in laboratorio, ma questo metodo richiede tempo e non garantisce informazioni dettagliate sull’intera area coltivata.

Gli studiosi dell’Università del Missouri stanno quindi lavorando a sensori portatili e strumenti che possano essere installati direttamente nei campi, fornendo dati in tempo reale e riducendo i costi delle analisi. Sebbene questi nuovi dispositivi non siano ancora disponibili sul mercato, i ricercatori sperano di offrire presto agli agricoltori soluzioni più rapide, precise ed economiche per il monitoraggio dei nutrienti.

Un approccio rivoluzionario

Le scoperte recenti dell’Università del Missouri sono state pubblicate in una rivista scientifica, illustrando un principio di misurazione innovativo: anziché valutare la forza di legame degli ioni a una membrana, il nuovo sensore misura la velocità con cui gli ioni attraversano la membrana stessa. Questo approccio, basato su impulsi elettrici, rende il dispositivo più sensibile e affidabile.

Grazie a una membrana ionoselettiva ultrasottile e a una corrente elettrica pulsata, il nuovo sensore promette di offrire vantaggi significativi: tempi di misurazione ridotti, un design semplificato e l’assenza di elettrodi di riferimento chimico. Gli studiosi dell’Università del Missouri confidano che questi sensori possano entrare presto in fase di produzione, aprendo così nuove possibilità per un’agricoltura sostenibile e rispettosa dell’ambiente.