Objetivo General: El objetivo de este proyecto es evaluar sensores portátiles aplicados en tallos y hojas de cultivos contribuyendo así a la seguridad alimentaria y el cambio climático.
Objetivos Específicos:
- Desarrollar los sensores portátiles diseñados y fabricados para el monitoreo de los cultivos (6 meses). En este estudio, se investigarán al menos cinco tipos de polímeros como posibles materiales para la fabricación de membranas de nanofibras (MNFs), que constituirán el sustrato de un sensor flexible capaz de adherirse al tallo o hojas de un cultivo. Se caracterizarán los sensores incluyendo las propiedades morfológicas, mecánicas y eléctricas. Paralelamente, se desarrollará una arquitectura para la integración de circuitos electrónicos y la implementación de algoritmos para la adquisición y procesamiento de datos. Posteriormente, se imprimirán al menos tres diseños de patrones de electrodos sobre las MNFs, seleccionando los dos que muestren mayor sensibilidad y respuesta ante cambios en la conductividad. Además, se evaluará la respuesta del sensor bajo diferentes variables ambientales, como el nivel de temperatura y humedad. Se espera obtener al menos dos prototipos funcionales del sensor para pruebas de laboratorio. Los resultados preliminares demuestran que se puede fabricar los sensores flexibles y también imprimir circuitos en la superficie de un sensor flexible para aumentar la conductividad de las membranas poliméricas.
- Probar los sensores portátiles a nivel de laboratorio en cultivos de ciclo corto de la Sierra y Costa del Ecuador (4 meses). Los sensores se someterán a pruebas en dos cultivos de ciclo corto (maíz y fresa) en la región Sierra (Quito-Pichincha). Además, se monitoreará el potencial eléctrico en respuesta al ataque de insectos, nivel de CO2, y presencia de agua en el laboratorio usando girasol como planta modelo para calibrar y ensenar el sensor. Después de calibrar y ensenar el circuito del sensor, se llevarán a cabo pruebas con maíz y fresa en entornos controlados (invernadero de la Universidad San Francisco de Quito) de la granja en Puembo. Además, se emplearán otros métodos de monitoreo, como espectroscopía con drones, para validar los resultados y corroborar los hallazgos de los sensores in situ. Se evaluará el funcionamiento de los sensores, enfocándose en la capacidad para detectar y monitorear variaciones en el potencial eléctrico superficial de las hojas y tallos, así como al estrés generado por la deshidratación y ataque de insectos. Se espera establecer correlaciones entre las variaciones del potencial eléctrico y aspectos como el crecimiento, hidratación y salud de la planta. Se espera obtener al menos un prototipo funcional del sensor para pruebas de campo. Los resultados muestran que el primer prototipo del sensor flexible es sensible a los cambios fisiológicos del rábano usado como modelo para estudios preliminares.
- Evaluar el potencial de los sensores en el campo (6 meses). Las pruebas de campo se centrarán en una evaluación exhaustiva del rendimiento de los sensores, analizando las variaciones en el potencial eléctrico superficial de hojas y tallos en cultivos de maíz y cacao dentro de las instalaciones de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí (ESPAM) en Calceta, Manabí. Los resultados obtenidos con los sensores se validarán y corroborarán mediante la implementación de métodos de monitoreo complementarios, como sensores ópticos espectroscopia con drones.
Instituciones Participantes:
USFQ, EPN, ESPAM
Director del proyecto Frank Alexis
Participantes:
- Luis Miguel Procel Moya
- Víctor Hugo Guerrero Barragán
- Patricia Isabel Pontón Bravo
- Alberto Sánchez
- Zambrano Semblantes Cesar H Alfonso
- Reyna Bowen José Lizardo
- Mario Caviedes
- María Gabriela Albán
Presupuesto adjudicado: $38,300.80
Estado del proyecto: Adjudicado
