Forscher entwickeln biologisch abbaubare Sensoren zur Messung und drahtlosen Übertragung von Daten zur Bodenfeuchtigkeit. Bei einer Weiterentwicklung könnten diese Sensoren dazu beitragen, die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und gleichzeitig die Nutzung landwirtschaftlicher Bodenressourcen zu minimieren.
Abbildung: Vorgeschlagenes Sensorsystem. a) Übersicht über das vorgeschlagene Sensorsystem mit einem abbaubaren Sensor. b) Wird der im Boden platzierte abbaubare Sensor drahtlos mit Strom versorgt, aktiviert sich die Heizung. Der Sensorstandort wird durch die Position des Hotspots bestimmt, und die Temperatur der Heizung ändert sich je nach Bodenfeuchtigkeit; die Bodenfeuchtigkeit wird daher anhand der Hotspot-Temperatur gemessen. c) Der abbaubare Sensor wird nach Gebrauch im Boden vergraben. Düngemittelbestandteile an der Basis des Sensors werden dann in den Boden freigesetzt und stimulieren das Pflanzenwachstum. Mehr erfahren
Vorgeschlagenes Sensorsystem. a) Übersicht über das vorgeschlagene Sensorsystem mit einem abbaubaren Sensor. b) Wird der im Boden platzierte abbaubare Sensor drahtlos mit Strom versorgt, aktiviert sich die Heizung des Sensors. Der Sensorstandort wird durch die Position des Hotspots bestimmt, und die Temperatur der Heizung ändert sich je nach Bodenfeuchtigkeit; die Bodenfeuchtigkeit wird daher anhand der Hotspot-Temperatur gemessen. c) Der abbaubare Sensor wird nach Gebrauch im Boden vergraben. Düngemittelbestandteile an der Basis des Sensors werden dann in den Boden freigesetzt und stimulieren das Pflanzenwachstum.
biologisch abbaubar und kann daher in hoher Dichte installiert werden. Diese Arbeit ist ein wichtiger Meilenstein bei der Beseitigung verbleibender technischer Engpässe in der Präzisionslandwirtschaft, wie beispielsweise der sicheren Entsorgung gebrauchter Sensorausrüstung.
Angesichts des anhaltenden Bevölkerungswachstums ist die Optimierung landwirtschaftlicher Erträge und die Minimierung des Land- und Wasserverbrauchs unerlässlich. Die Präzisionslandwirtschaft versucht, diesen widersprüchlichen Anforderungen gerecht zu werden, indem sie Sensornetzwerke zur Erfassung von Umweltinformationen nutzt, um Ressourcen den landwirtschaftlichen Flächen bedarfsgerecht zuzuteilen. Drohnen und Satelliten können zwar eine Fülle von Informationen sammeln, eignen sich jedoch nicht ideal zur Bestimmung von Bodenfeuchtigkeit und -feuchtigkeitsniveau. Für eine optimale Datenerfassung sollten Feuchtigkeitsmessgeräte in hoher Dichte am Boden installiert werden. Ist der Sensor nicht biologisch abbaubar, muss er am Ende seiner Lebensdauer eingesammelt werden, was arbeitsintensiv und unpraktisch sein kann. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, elektronische Funktionalität und biologische Abbaubarkeit in einer Technologie zu vereinen.
Am Ende der Erntesaison können die Sensoren zum biologischen Abbau im Boden vergraben werden.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2024