×

MICE – speciální příloha časopisu KOMORA

Středa 7. prosince 2022
Přihlásit se / Zaregistrovat se

Dřevo, inkoust, úroda. Jak to spolu souvisí?

Bez sledování vlhkosti a teploty půdy se zemědělci neobejdou. Dříve se museli spolehnout výhradně na osobní obhlídku pole a svůj vlastní cit. V poslední době ale sahají po senzorech, které změří přesné hodnoty. Díky nim pak můžou lépe řídit zavlažování, čímž šetří vodu a zároveň dosáhnou vyšších výnosů. Tato moderní zařízení ale mají podstatnou nevýhodu – poněkud vysokou cenu. S nadějným řešením přichází vědci z Pardubic, kteří v rámci projektu Smartfield vyvinuli senzor nejen levný, ale i ekologický. Je natištěný na dřevě.

Daniel Mrázek ikona hodiny2. 7. 2022 08:33
foto: UPCE Chytré senzory z Univerzity Pardubice pomohou zemědělcům. foto: UPCE

Na jakém principu nový zemědělský senzor funguje? A může se uplatnit v praxi? Uslyšíte v naší zvukové reportáži.

Na stole v laboratoři Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice leží dřevěné, dole zašpičatělé kolíky. Na první pohled můžou připomínat hračku – jen vzít autíčko a začít jezdit po vyznačené dráze. Kdybychom to ale udělali, docent Tomáš Syrový z katedry polygrafie a fotofyziky by nás nepochválil. Poškodili bychom jeho vynález. „Jsou to senzory pro detekci půdní vlhkosti ve dvou hladinách. Tyto kolíky se zatlučou pod zem a následně se může ze dvou zón vyčítat vlhkost a teplota, která je v zemině. Kdybychom kolík měli umístěný v zavlažovaných sklenících nebo na uměle zavlažovaných polích, můžeme díky němu vyhodnocovat stav vláhy, abychom nezavlažovali zbytečně,“ vysvětluje.

Oproti současným technologiím jsou dřevěné senzory řádově levnější. „Systémy, které jsou dnes dostupné na trhu, jsou cenově dost vysoko, může to být od patnácti do dvaceti tisíc za jeden senzor. My směřujeme k tomu, abychom se s cenami senzoru společně s měřicí komunikační jednotkou pohybovali kolem dvou nebo tří tisíc korun,“ láká Syrový. Senzor měří vlhkost a teplotu ve své bezprostřední blízkosti. Pokud tedy zemědělec chce mít ucelenější přehled o svém poli, musí senzorů použít několik. Díky tomu, že senzory z pardubické univerzity budou levnější, můžou si jich zemědělci pořídit více. Síť senzorů na poli tak zahustí, díky čemuž se dostanou k detailnějším informacím. „Zemědělec může zpětně za sezónu zhodnotit, jaký byl stav půdní vlhkosti v průběhu různých období, zkorelovat to se srážkami a úrodou, a to i lokálně v okolí kolíku. Pak porovná určité zóny na polích, jestli tam, kde byla vyšší vláha, byly i vyšší výnosy a podobně,“ dodává vědec.

Foto: Daniel Mrázek Docent Tomáš Syrový v laboratoři se senzory Foto: Daniel Mrázek

V praxi to bude vypadat tak, že zemědělec umístí senzory do země a připojí k nim jednotku, která naměřené hodnoty prostřednictvím internetu věcí (IoT) odešle do cloudu. Na tvorbě této jednotky se podíleli technici ze Západočeské univerzity v Plzni. Uživatelé se k výsledkům dostanou pomocí počítače nebo mobilního telefonu, a to v reálném čase. Své pole tak budou mít neustále pod kontrolou.

K výrobě senzoru vědci použili vodivý inkoust, tedy materiál, který dokáže vést elektrický proud podobně jako kovové dráty. „Vyvinuli jsme vysoce vodivý inkoust na bázi uhlíkových částic. Velmi vysokou vodivost musí mít kvůli tomu, aby senzor pracoval tak, jak má. Ideálně by senzor pracoval, kdybychom ho natiskli ze stříbra, ale protože jsme se chtěli vyhnout drahým kovům a jejich potenciálnímu úniku do zeminy, tak jsme zvolili formu uhlíku,“ popisuje Syrový s tím, že inkoust připravili tak, aby byl s kovovými materiály srovnatelný.

Vytiskneme monitor na tiskárně a složíme ho do kapsy?

Ekologický materiál

Tisk chytrých senzorů na dřevo je v oblasti materiálového tisku úplnou novinkou. Vědci už na něj získali český patent a teď čekají na patent evropský. „Původně jsme senzory chtěli tisknout na klasický syntetický plošný spoj. Pak nás ale napadlo zkusit přirozený substrát, dřevo. Kupodivu i na něm senzory pracovaly velmi dobře, místy lépe dokonce než na umělých substrátech,“ líčí Syrový. Výzkumníci aktuálně testují, který druh dřeva se hodí nejlépe. Mechanicky nejodolnější je pochopitelně dubové dřevo, ale i levné dřevo smrkové zatím přináší velmi dobré výsledky.

Výroba senzorů prakticky jen ze dřeva a uhlíku je velmi šetrná k životnímu prostředí. „Až senzor doslouží, můžete z něj nasekat třísky a spálit je v kamnech bez jakýchkoliv ekologických hrozeb,“ usmívá se Syrový. Vědec počítá s tím, že senzory vydrží jednu sezónu. Předpokládá ale, že po ní nebude problém dřevěný kolík zhoblovat a senzor znovu natisknout. Taková úprava pak bude v řádech desetikorun… A kdyby přece jen bylo potřeba pořídit nový senzor, cena nebude o moc vyšší než obyčejná deska dřeva. Aparaturu s IoT půjde samozřejmě využívat opakovaně.

Vyrobeno za vteřinu

V praxi senzory testuje společnost Agrospol Knínice společně s Výzkumným ústavem rostlinné výroby, konkrétně jeho výzkumnou stanicí v Jevíčku, a zatím s nimi vládne spokojenost. Tomáš Syrový ale upozorňuje, že vývoj senzoru stále ještě probíhá a aktuálně se zaměřuje na dosažení co nejlepší odolnosti. Až se ale všechny detaily vyladí, nebude podle vědců problém spustit sériovou výrobu. „Takovýto senzor máte vytištěný za vteřinu,“ sděluje překvapivý fakt. Delší čas ale zabere sušení, a to kvůli poměrně silné vrstvě naneseného inkoustu. To by ale pro potenciálního průmyslového partnera neměl být problém. Kdo jím bude, to je zatím otázkou, vědci ho teprve hledají.

Více se dozvíte v naší zvukové reportáži. Klikněte na lištu v horní části článku.

 

Flashka, co odhalí masové podvodníky

Nejnovější články

Aktuality
Jednejte s cizinci bez problémů. Ve svém jazyce

TAP2U je aplikace, která spojuje ty, kteří jsou...

Nápad vzešel z potřeby dorozumět se v rámci...

Expertní pohled
Jak dosáhnout stability cen energií v Česku?

Začátkem třetí dekády tohoto století bude Česká republika...

Komunitní sítě umožňují subjektům nakupovat nebo dodávat elektřinu...

Na trhu je mnoho menších i větších firem,...

Současný vývoj velkoobchodních cen elektřiny a jejich strmý...

Česko má největší poměr výroby elektřiny z uhlí...

Energetická koncepce založená na decentralizaci, zvýšené flexibilitě, inteligenci...

Analýzy ze Spořky
Kam se ztratila schopnost stavět rychle a efektivně?

Empire State Building byl nakonec dokončen před stanovaným...

Na druhé straně, aktéři, kteří se staví proti...

A kdeže jsme tedy ztratili tu rychlost a...

Nejnovější Aktuality

Aktuality
Jednejte s cizinci bez problémů. Ve svém jazyce

TAP2U je aplikace, která spojuje ty, kteří jsou...

Nápad vzešel z potřeby dorozumět se v rámci...

Věda a výzkum
Akademici s firmami budou řešit transformaci energetiky

„Hlavním cílem projektu je vytvoření komplexní strategie, která...

„Vodík je strategická surovina nejen pro oblast energetiky,...

Aktuality
Zapomeňte konečně na papírové normy!

Nový e-shop Agentury ČAS totiž umožňuje – vůbec...

Koupit si potřebnou technickou normu by skutečně mělo...

E-shop je dalším krokem České agentury pro standardizaci...