BASTÓN SENSORIZADO QUE PERMITE EL ANÁLISIS DE SUELOS Y FLUIDOS DE FORMA AUTOMATIZADA.

Entidad financiadora: ICE Castilla y León.

Referencia: 04 18 SA 0016

Empresa responsable: Ticcyl Digital S.L.

Centro subcontratado: ITAP – Universidad de Valladolid

Duración: 01-Enero-2020 a 30-Junio-2022

Descripción del proyecto:

Desarrollo de un prototipo de laboratorio de dispositivo instrumental de análisis de suelos y fluidos en tiempo real, que simplifique la tecnología de análisis de un laboratorio tradicional a un nuevo instrumento portable. Se justifica por la necesidad de realizar análisis de suelos, aguas y fluidos de forma instantánea para mejorar los procesos agrícolas, el medio ambiente, y permitir la toma decisiones en tiempo real.

Objetivos:

El objetivo principal del proyecto es investigar y diseñar un nuevo dispositivo electrónico que mediante la incorporación de sensores ISFET permita conocer variables y cualidades químicas de una sustancia a analizar prescindiendo del análisis de laboratorio necesario, lo que aplicado al sector agroalimentario permitirá optimizar procesos de fertilización, de tratamientos de aguas o de cultivos mediante el conocimiento en tiempo real de las diferentes variables mencionadas.

El objetivo final es el de diseñar un dispositivo de medición de variables químicas validado científicamente con el propósito de que permita agilizar el trabajo de análisis, facilite la portabilidad del laboratorio al campo, reduzca los costes de análisis y permita conocer los resultados en tiempo real, para ser un referente a nivel internacional en materia de análisis químico mediante sensores de contacto en tiempo real.

Como resultado del proyecto se construirá un prototipo de laboratorio que permita conocer variables y cualidades químicas de una serie de sustancias a analizar (en este caso el prototipo se orienta al análisis de la composición química de nutrientes en suelos de cultivo) prescindiendo del análisis de laboratorio tradicional. Este nuevo dispositivo a desarrollar debe ser validado científicamente para establecer una correlación perfecta entre las técnicas de análisis tradicional y  los resultados obtenidos con el dispositivo.

Necesidad:

El proyecto surge de la necesidad de establecer mejoras en los sistemas de producción agroambiental, en los que se necesita conseguir un modelo de gestión agrícola y forestal más competitivo, rentable y sostenible, apoyado en nuevas soluciones tecnológicas.

El mayor problema que resuelve este proyecto, aunque no el único, es la dificultad que existe hoy día para conocer la composición química de los suelos de labor y las necesidades de fertilización. El empleo de esta tecnología permitirá reducir drásticamente el coste de los análisis de suelos que se realizan actualmente (oscilan entre los 30 y 50€ la unidad) a cifras diez veces inferiores, y la interpretación de los resultados reducirá el tiempo de respuesta a una acción instantánea. Esto permitirá democratizar el análisis de suelos y tenerlo como una herramienta imprescindible para mejorar los rendimientos de los cultivos, disminuir los gastos en abonado, evitar el avance de enfermedades, minorar el impacto ambiental y favorecer la economía circular.

El desarrollo de este instrumento permitirá también mejorar la capacidad en la toma de decisiones a los técnicos de campo, asesores agrónomos y ganaderos y agricultores en tiempo récord, evitando los problemas derivados de tener que esperar semanas para obtener los resultados de un típico análisis de suelos.

Actividades:

  • Investigación de tecnologías para análisis químico basado en sistemas electrónicos físicos de contacto directo.
  • Desarrollo de tecnología de medición electrónica ISFET y de los sensores a un sistema electrónico de recogida y normalización de datos.
  • Ensayos y descripción de protocolos para llevar a cabo el análisis de muestras.
  • Investigación y desarrollo de un sistema de comunicación y almacenamiento de información en entorno Cloud Computing. Desarrollo de bases de datos comparativas con métodos analíticos tradicionales y creación de bases de datos de referencia.
  • Investigación y desarrollo de un prototipo de laboratorio funcional.
  • Prueba y validación en entornos controlados junto con la interpretación de datos y generación de bases de datos.

Innovación:

Se pretende obtener un instrumento de precisión compacto, interconectado, que permita la realización de analíticas de suelo, soluciones y fluidos con gran una reducción de costes y facilitando el acceso a esta tecnología a todos los agricultores, técnicos de campo y asesores, impactando directamente sobre la rentabilidad de las explotaciones y la protección del medioambiente.

TICCYL DIGITAL acometerá el desarrollo de las siguientes innovaciones:

  • Desarrollo de una matriz electrónica de sensores ISFET que permita analizar en tiempo real las variables químicas de agua, suelo y savia arrojando información tal como son el pH, electroconductividad, amoniaco, nitrato, fósforo, potasio, calcio, magnesio, sodio, cloro…; buscando siempre un coste reducido de desarrollo del producto.
  • Diseño de un producto sencillo de usar y robusto, apto para los ambientes donde se va a emplear, que resulte atractivo su manejo para los usuarios.
  • Comunicación en tiempo real del dispositivo con bases de datos en entorno Cloud Computing que permitan ajustar y correlacionar los resultados obtenidos y ofrecerlos al usuario de manera on-line.
  • Integración de sistemas de gestión de localización de las muestras con tecnología Galileo e interconexión con la nube en tiempo real.

Este proyecto no solo permite el desarrollo de una nueva tecnología que resulta apasionante en robustez y fiabilidad, sino que también busca desarrollar un nuevo modelo productivo  agrícola más rentable, sostenible y con generación masiva de datos en tiempo real, que analizados y procesados convenientemente faciliten la toma de decisiones sobre tareas costosas, como el abonado, o sobre evaluación del impacto ambiental de diversas actividades humanas.

El desarrollo del producto completo es único a nivel internacional, no existiendo precedentes hasta el momento de productos con similares características.

Impacto:

Este proyecto se encuentra alineado con las estrategias planteadas en I+D a nivel europeo, nacional y regional, englobándose también dentro de la estrategia ODS y la Agenda 2030.

A nivel europeo nos encontramos como punto de referencia el EIT (Instituto europeo de innovación y tecnología) y que a través del diario de decisiones de la Unión Europea prioriza el sector agrícola para establecer un modelo seguro, sostenible y económico.

Además, el proyecto tiene un impacto muy importante en el desarrollo de nuevos sensores ISFETT, en el que se encuentran trabajando diversos grupos de investigación, entre los cuales cabe destacar el Instituto de Microelectrónica de Barcelona dependiente del CSIC. Este proyecto puede aportar no solo visibilidad a esta investigación, sino la posibilidad de que sea aplicada en nuevos productos que pronto estarán en el mercado.