La tecnologia della fibra ottica viene solitamente associata alle connessioni internet veloci, eppure questo strumento può essere utilizzato anche per misurare parametri agronomici in campo. A dimostrarlo sono stati i ricercatori di Enea, Università Campus Bio-Medico di Roma e Università degli Studi di Napoli Federico II, che hanno sviluppato dei sensori in fibra ottica per misurare l'accrescimento di steli e frutti, nonché la temperatura e l'umidità relativa dell'ambiente.
"La fibra ottica è una tecnologia molto interessante e adattabile ai diversi contesti, come quello agricolo", racconta Rosaria D'Amato, ricercatrice del Laboratorio Enea di Micro e Nanostrutture per la Fotonica e coautrice dello studio effettuato su diverse colture di interesse agrario. "Questi sensori, che si basano sull'utilizzo della fibra ottica, sono in grado di misurare parametri quali l'accrescimento di un tessuto vegetale, ma anche la sua temperatura e l'umidità dell'aria".
Un sensore applicato ad una pianta di tabacco
(Fonte foto: Enea)
Questo genere di sensori ha origine nel contesto biomedicale, dove vengono utilizzati per monitorare i parametri vitali dei pazienti. Si tratta di device integrati anche nei tessuti, che tengono sotto controllo in maniera costante le condizioni di salute delle persone. Ma la tecnologia è talmente flessibile da poter essere applicata anche ad altri comparti come ad esempio l'edilizia, per monitorare la stabilità delle grandi opere, oppure l'industria, per prevenire malfunzionamenti o rotture delle macchine. E poi c'è l'agricoltura...
"Questi sensori possono essere plasmati a piacimento. Possiamo dargli la forma che più preferiamo in modo da farli aderire alle piante". Nella ricerca sono stati usati in laboratorio sensori di forma allungata sugli steli di una pianta di tabacco e di pomodoro, mentre sensori a forma di anello sono stati applicati intorno a un melone e a uno zucchino cresciuti in pieno campo. "Ma potenzialmente possono essere disegnati per monitorare qualunque tipo di tessuto vegetale", sottolinea Rosaria D'Amato.
Un sensore applicato ad una pianta di pomodoro
(Fonte foto: Enea)
Il sistema di funzionamento dei sensori è relativamente semplice. "La fibra ottica è il mezzo tramite cui passa il segnale, ovviamente ottico. All'interno di questa fibra viene inciso un reticolo che restituisce solo una parte della lunghezza d'onda che viene immessa in fibra. E tale lunghezza d'onda è correlata al passo del reticolo stesso", spiega Rosaria D'Amato.
"Dunque la distanza tra le strisce del reticolo, che è influenzata ad esempio da sollecitazioni meccaniche, come l'accrescimento di un frutto, influisce sulla lunghezze d'onda che viene restituita e ci permette dunque di misurare il fenomeno".
Ma perché un agricoltore dovrebbe essere interessato ad avere una misura puntuale e costante dello stato di accrescimento di un frutto o di una foglia? La risposta sta nel paradigma di precision farming che si sta diffondendo sempre di più in agricoltura. Conoscendo lo stato di sviluppo di un tessuto è possibile intervenire per ottimizzarne la crescita, intervenendo nel caso ci siano delle anomalìe.
Un sensore applicato ad una pianta di peperoncino
(Fonte foto: Enea)
Questi strumenti sono infatti molto sensibili e sono ad esempio in grado di misurare millimetro dopo millimetro l'accrescimento di un frutto. Ma nel caso in cui, a causa di stress abiotici o biotici, ci sia una contrazione, anche minima, l'agricoltore potrebbe ricevere un alert. In questo modo, previo sopralluogo, potrebbe individuare le cause dello stress ed intervenire tempestivamente per eliminarle.
"I sensori in fibra ottica possono essere realizzati con forme differenti, a seconda delle necessità; inoltre sono biocompatibili ed estremamente flessibili, essendo realizzati da fibra ottica e silicone. Sono dunque in grado di aderire ai tessuti vegetali e di seguirne lo sviluppo nel tempo", conclude Rosaria D'Amato.
