Un tatuaje electrónico permite medir el estado hídrico de las plantas en tiempo real
La humedad de una planta es uno de los indicadores más críticos de su salud. De ella dependen procesos clave como la fotosíntesis y el transporte de nutrientes. Poder medirla con precisión nos permite saber cuándo y cómo regarla, si es una planta doméstica o un cultivo, o anticipar el riesgo de que se produzca un incendio y a qué escala, si se trata de los árboles de un bosque. El problema es que, pese a su relevancia, esa información no siempre se obtiene de manera fácil ni inmediata.
Esto es algo de lo que era perfectamente consciente Ashley Matheny. Por eso, tras más de 10 años estudiando cómo los árboles y las plantas almacenan y transportan agua, esta profesora de la Universidad de Texas (Austin) decidió unir fuerzas con investigadores del INC Lab (Integrated Nano Computing Lab) para desarrollar juntos una solución alternativa.
Y la colaboración ha dado sus frutos: el equipo ha desarrollado un sensor de grafeno que, adherido a las hojas de una planta, es capaz de medir en tiempo real y de manera precisa la humedad de la misma. Un tatuaje electrónico, como prefieren llamarlo, cuya efectividad ya han probado en laboratorio, tal y como cuentan en un artículo publicado recientemente en la revista Nano Letters.
Sencillo, inocuo y en tiempo real
Históricamente, obtener información sobre el contenido de agua de las hojas vivas era un proceso manual, lento, y, en muchos casos, destructivo para la planta, ya que implicaba cortar muestras vegetales para su posterior secado y análisis en laboratorio. Por otro lado, aunque existen tecnologías más avanzadas para estimar el estado hídrico de la planta (como sensores de turgencia, flujo de savia o dendrómetros), estas suelen ser costosas, requieren instalación compleja o proporcionan medidas indirectas que necesitan interpretación posterior.
El sensor desarrollado en la Universidad de Texas pretende suplir algunas de esas carencias. Aprovecha propiedades únicas del grafeno, como su sensibilidad y capacidad para detectar variaciones eléctricas mínimas con alta fiabilidad, su flexibilidad y su durabilidad y resistencia, para facilitar una monitorización continua y no invasiva del estado de la planta.
El tatuaje electrónico se pega a las hojas de las plantas sin dañarlas. Funciona generando pequeños estímulos eléctricos que hacen que los iones presentes en los tejidos de la hoja se desplacen. Ese movimiento de iones modifica la conductancia eléctrica de la hoja, lo que permite inferir la cantidad de agua de la misma.
“En lugar de tener que enviar a personas en distintos momentos del día, podemos recopilar datos casi de forma instantánea en periodos críticos como la madrugada y el final de la tarde, o en un día caluroso y ventoso para ver cómo responde a esa señal ambiental”, explica Matheny en un comunicado de prensa.
Una solución para bosques y cultivos agrícolas
La peculiaridad de estos sensores es que no solo recogen la información sino que pueden almacenarla y procesarla, reduciendo la necesidad de transmitir información a procesadores externos.
Todo ello, además, con un coste de energía mínimo, ya que cada dispositivo solo requiere de 23 attojulios (aJ) de energía por cada actualización de conductancia y 0,23 microwatios de potencia para la lectura de datos. Esto significa que un panel solar modesto podría alimentar millones de estos artilugios de manera simultánea, lo que facilitaría su uso a gran escala en campos agrícolas o grandes bosques.
De momento, el sensor no ha pasado de la fase experimental, aunque sus creadores ven en él aplicaciones claras.
La primera y más evidente es la mejora de los sistemas de prevención de incendios forestales. Como indica Matheny, los niveles de agua en las hojas son el mejor indicador del “contenido de humedad del combustible vivo” y este parámetro es uno de los principales predictores de este tipo de fenómenos.
Pero no solo eso. Al proporcionar información detallada sobre el estado hídrico de las plantas, este tatuaje electrónico podría ayudar también a mejorar el rendimiento de los cultivos agrícolas, ahorrar agua y abordar el reto de la seguridad alimentaria.
Isabel R. Benítez
