La microfluídica es el futuro de la agricultura con análisis de suelo «in situ»
Actualmente, la aplicación de fertilizantes en cultivos agrícolas se basa en cálculos, estimaciones y recomendaciones, en vez de en el análisis de las demandas reales del suelo y las plantas. Normalmente, el resultado es una superfertilización que genera grandes inconvenientes. Los agricultores experimentan un menor rendimiento y costes innecesarios, las aguas subterráneas se contaminan, las masas de agua superficiales se eutrofizan, se emiten gases de efecto invernadero desde el suelo y disminuyen los recursos finitos de abono natural. Por lo tanto, resulta necesario utilizar los fertilizantes de forma más eficiente, de tal manera que se permita mantener la productividad de las plantas a la vez que se reduce el impacto negativo en el medio ambiente. Asimismo, dado que se disminuyen los costes del fertilizante, eso también beneficia a los agricultores. El único obstáculo para ampliar la optimización del consumo es la falta de análisis del suelo rápidos y de bajo coste. El proyecto MobiLab, financiado con fondos europeos, respondió a este desafío mediante el desarrollo de un sensor de laboratorio en un chip para determinar las concentraciones en el suelo de los elementos nutritivos de las plantas más importantes (amoniaco, nitrato, fosfato y potasio). Este proyecto se basa en los resultados de la galardonada iniciativa de la Unión Europea (UE) OPTIFERT.
Cuanto más sencillo mejor
Los investigadores del proyecto desarrollaron un innovador analizador del suelo basado en electroforesis capilar que proporciona indicaciones rápidas y precisas sobre los niveles de macronutrientes, lo que sirve de apoyo a la agricultura de precisión. «Un laboratorio convencional requiere tiempo y dinero. El analizador iMETOS MobiLab reduce los costes al integrar el análisis de los nutrientes del suelo en un único chip microfluídico», indica Günther Kriechhammer, coordinador del proyecto. Dado que las estructuras tienen una escala micrométrica, se necesitaron algunos diseños ingeniosos, como la microfluídica, la ciencia de la manipulación y el control de fluidos en redes de canales con dimensiones de decenas a cientos de micrómetros. Kriechhammer señala: «Reducir la complejidad del dispositivo fue el paso más importante en su desarrollo e, intelectualmente, el más complicado. Menos complejidad significa costes de producción más bajos, menos fuentes de errores, una mejor comprensión de toda la maquinaria, así como una mayor sencillez en cuanto al mantenimiento y la resolución de problemas cuando llega a las manos del cliente». La tecnología de iMETOS MobiLab se puede utilizar en condiciones de campo para realizar mediciones «in situ» y los usuarios pueden usarla sin que se precise experiencia de laboratorio. Los datos medidos están vinculados con las coordenadas GPS (mediante una aplicación móvil) y se envían a través de redes de telecomunicaciones a la nube, donde se almacenan de forma segura y accesible para el usuario. La información se convierte fácilmente en formatos legibles por máquinas, lo que permite que a través de maquinaria agrícola de precisión, como los esparcidores y pulverizadores de fertilizante, la aplicación variable de insumos sea automática y específica.
Ahorro importante
El sensor de nutrientes permitirá a los agricultores europeos determinar las necesidades de fertilizante de sus campos en tan solo unos minutos y sin tener que contar con ningún conocimiento específico. Además, podrá ayudarlos a ahorrar hasta un 35 % en el fertilizante que aplican, lo que lleva a unos potenciales ahorros anuales de hasta seis mil millones de euros a nivel de la UE. iMETOS MobiLab puede ofrecer beneficios para toda la cadena de producción de la agricultura moderna. Además, su precio tiene como objetivo hacer que sea atractivo para pequeñas y medianas explotaciones agrarias. También ayudará a la UE a seguir expandiendo su posición de liderazgo en el mercado mundial de productos para la agricultura de precisión. «Hasta ahora nuestra experiencia es que, en Europa, los principales usuarios son asesores y personal técnico en explotaciones agrarias y cooperativas más grandes. Un resultado inesperado fue ver lo adecuado que era el dispositivo no solo para analizar el suelo, sino también la savia y las aguas residuales», concluye Kriechhammer.
Palabras clave
MobiLab, suelo, fertilizante, sensor, microfluídica, electroforesis, agricultura de precisión, plantas, sensor de nutrientes