Исследователи из Института физики Сан–Карлоса при Университете Сан–Паулу представили технологию производства гибких биоразлагаемых датчиков для мониторинга сельскохозяйственных культур. Устройства крепятся непосредственно на листья, стебли или плоды и позволяют в режиме реального времени определять концентрацию пестицидов. В отличие от традиционных аналогов, созданных на основе полимеров из нефтепродуктов, новые сенсоры изготовлены из ацетата целлюлозы. Этот материал обладает высокой биосовместимостью и эластичностью, что позволяет приборам плотно прилегать к неровным поверхностям растений.
Производственный процесс основан на методе трафаретной печати углеродными чернилами на подложке из биопластика. Себестоимость одного устройства составляет менее одного цента, а время получения результата не превышает четырех минут. Прибор настроен на выявление таких распространенных агрохимикатов, как дикват, карбендазим и дифениламин. Для проведения замера на поверхность датчика достаточно нанести каплю воды, которая создает необходимую среду для электрохимического анализа на границе электрода и жидкости.
Данные о состоянии растений передаются по беспроводной связи Bluetooth на смартфон. Это позволяет агрономам и инспекторам по безопасности пищевых продуктов оперативно получать информацию о превышении норм содержания химикатов и сокращает время между анализом и принятием мер. Экологический аспект разработки заключается в полной биоразлагаемости основы, а также в возможности восстановления углеродных чернил из использованных устройств путем контролируемого сжигания для их повторного использования в производстве.
Помимо сельского хозяйства, технология может найти применение в медицине и мониторинге окружающей среды. В ходе тестов датчики успешно выявляли следы пестицидов в водопроводной воде и слюне человека. Это открывает перспективы использования системы в качестве недорогого диагностического инструмента для анализа биомаркеров в клинических условиях. Разработчики уже подали заявки на патенты в Национальный институт интеллектуальной собственности Бразилии.
Учитывая роль Бразилии как одного из крупнейших мировых экспортеров продовольствия, внедрение подобных систем точного земледелия имеет стратегическое значение. Переход к использованию возобновляемых растительных компонентов в агротехнологиях соответствует глобальному тренду на экологизацию производства. Массовое применение дешевых и эффективных сенсоров может существенно повысить стандарты безопасности продуктов питания и снизить химическую нагрузку на почву и водные ресурсы.