Sensori sulle foglie ci avvisano quando la pianta ha bisogno di acqua

Abbiamo dimenticato di innaffiare la nostra piantina sul balcone? Niente paura, sarà lei stessa ad avvisarci con un alert. Quello che può sembrare uno scherzo è in realtà il risultato di uno studio del MIT (Massachusetts Institute of Technology) grazie al quale sono stati sviluppati dei sensori sulle foglie che potrebbero indicare l'eventuale carenza di acqua.

Uno strumento pensato anche e soprattutto per gli agricoltori
Il sistema è stato pensato non soltanto per salvare le piante d'appartamento ma soprattutto come valido ausilio agli agricoltori che potrebbero accorgersi tempestivamente di alcuni rischi per il raccolto.

"Il nostro è il primo indicatore di siccità finora realizzato per applicazioni agricole – spiega Michael Strano, professore di Ingegneria chimica al MIT e principale autore dello studio - E' difficile ottenere delle informazioni attendibili in altro modo. E' vero che è possibile applicare dei sensori sul terreno o servirsi di imaging e di mappature aree attraverso satelliti, ma è soltanto attraverso l'analisi della singola pianta che si ottengono delle informazioni realmente fondate e sicure".



Analizzare gli stomi delle piante
In caso di siccità, le piante rallentano la propria crescita e riducono l'attività fotosintetica ma se alcune iniziano ad appassire visibilmente, altre mostrano segni evidenti di sofferenza quando hanno già subito dei danni significativi. Per evitare di arrivare a questo punto, i ricercatori hanno deciso di sfruttare gli stomi delle piante, che sono dei piccoli pori che si trovano negli organi verdi delle piante, soprattutto nella pagina inferiore delle foglie e, come quelli dell'uomo nell'epidermide, aiutano il processo di traspirazione.

Gli stomi si aprono e si chiudono in base alle condizioni rispettivamente di luce e oscurità ma finora le precise dinamiche di questa attività non sono state studiate nel dettaglio perché andrebbero misurate in tempo reale. Ed è quello che i sensori sulle foglie del MIT fanno.

Inchiostro nanotecnologico
Per creare il sensore, i ricercatori del MIT hanno utilizzato un inchiostro composto di nanotubi di carbonio – piccoli tubi cavi di carbonio che conducono elettricità – che sono stati sciolti in una soluzione organica chiamata sodio dodecil solfato, che non danneggia gli stomi. L'inchiostro nanotecnologico è stato poi stampato su un poro creando un circuito elettronico.

Stress idrico, diagnosi in meno di 2 giorni
Quando lo stomo è chiuso, il circuito rimane intatto e la corrente può essere misurata collegando il circuito a un dispositivo chiamato multimetro. Quando il poro si apre, il circuito si interrompe, la corrente non scorre e in questo modo i ricercatori sono in grado di misurare in modo molto preciso il movimento dell'epidermide vegetale.

Monitorando il meccanismo di apertura e chiusura per alcuni giorni e diverse condizioni atmosferiche, gli studiosi hanno scoperto di riuscire a rilevare, in due giorni al massimo, quando e se una pianta sta vivendo una fase di stress idrico.

Le piante infatti impiegano circa sette minuti per "aprirsi" con la luce e circa 53 per chiudere i propri pori con l'oscurità. Queste reazioni, in caso di carenza di acqua, cambiano notevolmente: gli stomi possono impiegare più di 25 minuti per la fase di apertura e meno di 45 per quella di chiusura.

I sensori sulle foglie ci danno l'allarme
In questi casi i sensori sulle foglie sono in grado di avvisare in merito a dei "comportamenti sospetti", lanciando l'allarme. Per i test i ricercatori hanno scelto il giglio della pace, probabilmente perché è una delle piante con gli stomi più grandi ma il dispositivo è in grado di funzionare su qualsiasi specie vegetale, garantiscono dal MIT.

Per applicare l'inchiostro è stato creato uno stampo con un canale microfluidico che consente al liquido di depositarsi sulla superficie della foglia. Ma il team è già al lavoro per creare un metodo alternativo per applicare i circuiti elettronici che prevede l'utilizzo di un adesivo da applicare sulla superficie della foglia.