Desenvolvimento de dispositivos de sensoriamento avançados para análise de solos utilizando nanomateriais: "Língua Eletrônica Microfluídica"

Resumo

A agricultura de precisão é uma ferramenta essencial para maior eficiência na produção agrícola sem aumento de área cultivada. Isto é possível apenas com tecnologias que permitam o uso racional de fertilizantes e herbicidas, minimizando custos e impactos ambientais. A aplicação controlada de insumos exige o mapeamento preliminar de macronutrientes nas áreas de plantio o que, em geral, envolve análises por amostragem utilizando metodologias físico-químicas convencionais. Infelizmente, os custos e tempos envolvidos nessas análises levam a uma densidade de amostras abaixo do necessário para o mapeamento adequado de nutrientes nas áreas de plantio. O resultado é a aplicação exagerada de fertilizantes e herbicidas e, neste contexto, propomos o desenvolvimento de um dispositivo microfluídico pioneiro e com resultados bastante positivos obtidos pelo grupo de pesquisa do Prof. Riul no Instituto de Física "Gleb Wataghin" (IFGW - UNICAMP). Utilizamos uma quantidade pequena de amostras, facilitando coletas em campo, caminhando para o desenvolvimento de sensores inteligentes que permitam estruturas adaptáveis para detecção de macronutrientes in-situ, monitoramento remoto para informação automatizada e transmissão de dados em tempo real, via internet, com uma central de controle e análise para interação dinâmica e tomada rápida de decisões antes do plantio. A inovação nesta proposta é o encapsulando das unidades sensoriais com materiais avançados constituídos de nitretos metálicos refratários e/ou Ligas de Alta Entropia (LAE), materiais desenvolvidos no Laboratório de Implantação Iônica e Tratamentos de Superfícies, também do IFGW e liderado pelo Prof. Fernando Alvarez. Os nitretos metálicos e LAEs atuarão como peneiras moleculares em nanoescala, aumentando a robustez das unidades sensoriais e contribuindo para um possível aumento de seletividade a alguns macronutrientes. Em relação às unidades sensoriais, contemplamos também uma colaboração internacional com a Dra Benedetta Maria Squeo, do Laboratório de Polímeros, Optoelectrônica e Fotônica no Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche "Giulio Natta" (SCITEC - Milão, Itália). O grupo da Dra. Squeo sintetiza polímeros com propriedades elétricas interessantes e grupos funcionais específicos que aumentarão a sensibilidade das unidades sensoriais e o reconhecimento de macronutrientes. Ressaltamos que as amostras de solo serão simplesmente diluídas em água, sem necessidade de pré-tratamentos, com elevado potencial de inovação na formação de dispositivos multifuncionais, flexíveis e com propriedades ajustáveis a aplicações específicas.