Este drone carrega um pequeno laboratório projetado para medir concentrações de nitrato em cursos d’água de difícil-acesso-. Crédito: Nathan Jared
E se, em vez de levar uma amostra de água ou solo ao laboratório, você pudesse levar o laboratório até a amostra? Isso é o que uma equipe de pesquisadores relatou emSensores ACSfoi o que fizemos com um novo sistema de "laboratório-em-um-drone" de monitoramento de nitrato. O drone permite amostragem e análise de água fáceis e em tempo real-em áreas de-acesso-de difícil acesso, como valas íngremes ou planícies pantanosas.
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A tecnologia poderia ajudar os agricultores a otimizar o uso de fertilizantes e evitar a poluição dos cursos de água devido ao escoamento excessivo de nitratos.
Por que o monitoramento de nitratos é importante
O fertilizante-contendo nitrogênio é um componente importante da agricultura moderna, mas a maior parte dele é levado dos campos pelos sistemas de drenagem de água.
Uma boa parte desse nitrogênio restante é transformada em nitrato, o que pode causar proliferação de algas e "zonas mortas" com baixo teor de oxigênio em cursos de água ou contaminar a água potável. No entanto, monitorizar as concentrações de nitratos nem sempre é fácil porque grande parte do escoamento agrícola ocorre em terras agrícolas remotas ou em valas lamacentas e as amostras devem ser enviadas para um laboratório para processamento. Portanto, os pesquisadores estão desenvolvendo maneiras de fazer isso com dispositivos-controlados remotamente.
Como funciona o laboratório-em-um-drone
Jonathan Claussen e seus colegas queriam criar um desses laboratórios-em-um-drone para monitorar a poluição por nutrientes que fosse menos caro e mais eficiente do que as opções existentes.
Os pesquisadores projetaram uma bomba personalizada,-sensores eletroquímicos de nitrato de baixo custo e um dispositivo potenciométrico para quantificar as concentrações de nitrato de maneira rápida e fácil. Em seguida, montaram o equipamento em um drone disponível comercialmente. Um longo tubo sob o drone puxou água para o mini{3}}laboratório, onde foi analisada no ar-em cerca de sete minutos.
O drone salvou todos os resultados em um cartão de memória integrado para leitura e análise posterior, e foi capaz de processar várias amostras antes do pouso.
Desempenho e aplicações futuras
Nos testes, o sistema de sensores dos pesquisadores detectou concentrações de nitrato de até 2,5 partes por milhão (ppm) e foi 95% tão preciso quanto um típico sistema de detecção eletroquímica de nitrato baseado em laboratório.
Em uma vala de drenagem em uma área agrícola em Iowa, o laboratório-em-um-drone encontrou concentrações médias de nitrato de 5,39 ppm, o que é consistente com medições anteriores feitas na área e abaixo do nível máximo de 10 ppm para água potável estabelecido pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA.
A equipe explica que seu novo sistema torna o monitoramento da poluição por nitratos mais fácil do que antes e apresenta a base para futuras aplicações de laboratório-em-um-drone na agricultura, como o monitoramento de bactérias ou contaminação de pesticidas em cursos de água.
Os autores registraram uma patente nos EUA relacionada a este trabalho.
Mais informações:Laboratório-em-um-Drone: detecção eletroquímica-de nitrato em tempo real em bacias hidrográficas agrícolas,Sensores ACS(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Fornecido pela Sociedade Química Americana
