¿Por qué hay vacas con dispositivos inalámbricos? ¿Qué utilidad tienen las nuevas tecnologías en la agricultura y el medio ambiente?
Un collar espía para las vacas
En lugar de un cencerro, ciertas vacas en Escocia llevan sensores en el collar. El dispositivo está conectado constantemente a la red inalámbrica y se ha vuelto indespensable para algunos ganaderos.
La familia de Brian Weatherup lleva las riendas de esta granja desde hace generaciones. Un trabajo laborioso que ahora lo es, menos. Brian recibe automaticamente en su teléfono una serie de avisos procedentes del sistema informático de su granja, informándole de la salud de sus vacas y su nivel de fertilidad. Datos que este famoso collar recoge. Brian explica que “el collar indica si ha habido un descenso en el tiempo promedio de comida de una vaca; en la rumia; o en otra actividad. Cualquiera de estos factores podría indicar que la vaca quizás está enferma o comienza a estarlo. La clave de estos collares es que pueden detectar estos problemas antes de que sean muy serios.”
Al masticar, los músculos del cuello se mueven y ese movimiento es capturado por el sensor. Los datos se envían por WiFi, se reúnen y procesan. Los inventores del collar se plantéan incluir una función de localización que serñia muy útil cuando las vacas pastan al aire libre.
Según Ivan Andonovic, investigador en sistemas de comunicación de Universidad de Strathclyde, Glasgow, “con la evolución de la tecnología en los últimos diez años se ha reducido el coste de la capacidad de procesamiento de la misma, y se emplea menos energía para ello. Además, la forma y el tamaño de los dispositivos son más manejables. Solamente si se tienen en cuenta estos criterios se puede crear una solución económica en las aplicaciones tecnológicas para el sector agrícola.”
Loctier</a> filming at Parkend Farm for <a href="https://twitter.com/euronewsknwldge?ref_src=twsrc%5Etfw">euronewsknwldge. You can see the full piece on the 6th Nov on https://t.co/yz2rlbi6Dm feat #agriepipic.twitter.com/brf3GFYBYH— Agri EPI Centre (@agri_epi) 19 de octubre de 2017
Otra aplicación son las “lecheras robot”, fruto de una investigación europea, utilizadas de manera piloto en 24 granjas británicas. Estas máquinas miden el volumen y la composición de la leche producida por cada vaca. Los ganaderos utlizan estos datos para mejorar la productividad y realizar el seguimiento de la salud de las reses.
Freddie Reed, Gerente de proyecto The Agri-EPI Center destaca que “la primera etapa consiste en determinar el alcance de los problemas y recopilar datos sobre las granjas. Si sabemos qué ocurre en cada una, podemos identificar las causas de lo que falla y encontrar las soluciones para remediarlo.”
Según Brian, desde que comenzó a aplicar estas nuevas tecnologías hace seis meses, la producción ha aumentado en un 20% y la salud de las vacas ha mejorado.
Los investigadores quieren ahora desarrollar un sistema para mejorar el intercambio de datos. Andonovic, consciente del reto, afirma que “para lograr un impacto real y facilitar la vida de Brian y el resto de los ganaderos, tenemos que crear una base de datos consistente y coherente que tome en cuenta tanto los datos que provienen del collar, al principio del proceso, como los del final del mismo, los de la “lechera robot” y así se pueden comparar e interconectar ambos”.
Between 1974 and 2004, this part of Spain became white with tens of thousands of private greenhouses. Watch #Futuris, Nov. 6 on
euronews</a> <a href="https://t.co/3AvuzRkPTV">pic.twitter.com/3AvuzRkPTV</a></p>— Denis Loctier (Loctier) 31 de octubre de 2017
Es el controvertido mar de plástico de Almería. Así se denomina a estas 20.000 hectáreas de invernaderos visibles desde la luna y que abastecen de tomates, pimientos y otras frutas y hortalizas a buena parte de Europa. En esta zona de producción a gran escala se llevan a cabo, en estos momentos, estudios punteros. Hay, por ejemplo, un invernadero experimental, equipado con varios sensores en donde cada planta es estudiada al milímetro.
Manuel Berenguel, Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Control Automático comenta que lo que están “intentando es facilitar la adquisición de datos con diferentes protocolos y de diferentes vendedores; y al final crear una grande base de datos en la nube a la que posteriormente se puedan aplicar técnicas de inteligencia artificial y de “big data” para sacar conclusiones – las que he comentado antes – o incluso otras a nivel global de la región, a nivel de comparativa, o de cómo se podría mejorar en el futuro”.
Se miden: la composición del suelo, el peso de las plantas, la composición del aire y otros indicadores para que los productores optimicen el riego y el uso de fertilizantes. Una de las consecuencias de la agricultura inteligente es que puede contribuir a aportar importantes beneficios para el productor en terminos económicos.
La investigadora Cynthia Giagnocavo, explica que éste es el internet de las cosas vivas, aplicado a la producción hortócola.“Estos sensores, y toda la información, todos los datos que estamos reuniendo – dice – se pueden agregar, se pueden compartir con las cooperativas, y podemos enriquecernos de ese “feedback”. Así, podemos tener una idea más precisa de su proceso de producción, de cómo emplean el agua, de la cantidad de trabajo que realizan; tanto si se trata del proceso de mercado, como de la producción de ciertas variedades, etcétera”.
Los tomates ya no están en la mata, pero la recolección de datos continúa. Esta instalación de clasificación puede procesar hasta 2 millones de kilos de tomates al día. Cada tomate es fotografiado para clasificarlo automáticamente según su tamaño, color e incluso sabor.
Cristóbal Ferriz, Director de Operaciones, de la cooperativa CASI afirma que “indudablemente, tener una tecnología de estas características nos permite tener una ventaja competitiva. Esta instalación es posiblemente la más puntera de Europa en este momento. Como pueden ver, hay muy pocas personas trabajando. Todo el proceso de selección, que es un proceso caro, complicado, pues lo hemos reducido. Hemos reducido los costes al máximo.”
Sensores bajo el agua
Los sensores no son sólo eficaces en tierra, sino también bajo el agua. ¿Cómo medir el nivel de contaminación del agua de mar de la manera más rápida y fiable? Un grupo de ingenieros de Sense Ocean está probando en Southampton, al sur de Inglaterra, un mini laboratorio para su análisis químico.”
Los residuos de las zonas urbanas y rurales terminan a menudo en el agua, contaminándola con nutrientes excesivos, principalmente nitrógeno y fósforo. Esto daña los ecosistemas submarinos. Pero la concentración de nutrientes varía a lo largo del día. Los laboratorios en tierra no pueden medir los cambios en tiempo real. La solución es pues que laboratorio quede bajo el agua.
Alex Beaton, investigador en desarrollo de sensores, explica las ventajas: “en lugar de tomar una muestra y analizarla en el laboratorio, podemos dejar el sensor “in situ” durante largos periodos. Puede tomar medidas cada 15 minutos y recopilar importantes series de datos, algunos, de muy alta resolución. Esto nos permite recoger algunas tendencias que no serían visibles si sólo estuviéramos tomando muestras periódicamente”, dice.
Este dispositivo, desarrollado en el marco de otro proyecto de investigación europeo, se llama laboratorio en un chip. Se trata de un sistema relativamente compacto y económico que integra varias funciones de laboratorio. Su uso es relativamente simple y su objetivo es que puedan usarlo personas que no son especialistas en instalaciones de tratamiento de aguas residuales o incluso los ciudadanos de a pie.
Doug Connelly, profesor de química marina y coordinador del proyecto SenseOcean comenta las difrerentes fases del proyecto: “Hemos creado sensores individualmente, pero luego los combinamos. La idea era crear un sensor que mida múltiples parámetros, para estudiar: los nutrientes, la temperatura, el pH y la salinidad. Todo al mismo tiempo. Así tendremos una visión holística de lo que ocurre en el medio ambiente”.
Este laboratorio en un chip es un plástico plano con un tunel con varias vías para reactivos líquidos. Los sensores ópticos se agregan para detectar los cambios de color que indican la presencia de una sustancia concreta en el agua.
Beaton asegura que “este sistema está diseñado para llegar al fondo del océano, puede ir hasta unos cinco mil metros de profundidad, e incluso en un futuro a seis mil. Lo hemos probado aquí en la instalación de prueba de presión a seis mil metros”.
Los investigadores trabajan codo con codo con las PYME para mejorar la funcionalidad, el coste y el tamaño de varios sensores. Hay por ejemplo un fluorómetro, disponible comercialmente, que indica la presencia de hidrocarburos en el agua mediante la fluorescencia de moléculas orgánicas. John Attridge es ingeniero óptico e indica que “uno de los objetivos dentro del proyecto fue tomar una amplia gama de sensores y reducirlos a un único aparato que cubriera todas las aplicaciones, facilitando la gestión en la fabricación”.
Simplificar la fabricación de micro sensores, un reto
Simplificar la fabricación es un gran desafío. Una empresa danesa produce micro sensores extremadamente precisos, utilizados por investigadores de todo el mundo. Cada sensor está hecho a mano con un tubo de vidrio. La abertura en el extremo debe tener sólo unas micras de ancho. Un trabajo meticuloso que requiere una mano firme y paciencia. Rasmus Eliasen, técnico del laboratorio de micro sensores, Unisense comenta que “del diseño estándar” puede hacer “unos veinte por semana. El sensor estándar es el de oxígeno que es el más sencillo de fabricar”. Es un objeto de cristal y platino extremadamente frágil.
This microsensor is hand-made in Denmark from glass and platinum. It costs like an iPhone. Here's why it's worth it: https://t.co/mXFGf429AJpic.twitter.com/vG0X26htp6
— Denis Loctier (@Loctier) 16 de octubre de 2017
Las moléculas de oxígeno u otras sustancias pasan a través de una membrana situada en la pequeña abertura e interactúan con un cable de platino muy fino, produciendo una débil corriente. Estos micro sensores pueden ser útiles en diversas tareas, como los análisis de sangre, el control de la contaminación o el de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Niels Peter Revsbech, investigador en biogeoquímica por la Universidad de Aarhus ve así el futuro próximo:
“Podría haber una gran demanda para muchas aplicaciones industriales. Un buen ejemplo es un sensor de óxido nitroso que puede controlar la cantidad admitida de este gas, en el tratamiento de aguas residuales. Se basa en el mismo principio: el dispositivo es muy pequeño pero podemos hacerlo más resistente con el fin de que se emplee en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Y en ese sector, el mercado – en principio – es enorme”.
Para responder a la demanda esperada, los fabricantes están trabajando en nuevos métodos de producción masiva. El cristal del dispositivo se remplazaría por plástico, aumentanto su resistencia y abaratando el coste. Søren Porsgaard, director de tecnología de “Unisense” compara dos prototipos: “Por dentro, tienen las mismas dimensiones, la membrana es del mismo tamaño, el número de moléculas que pasa sobre las mismas es similar, pero por fuera están construídos de forma muy diferente, para mejorar su resistencia. Y, por supuesto, el precio es distinto porque éste, el de vidrio está hecho a mano”.
La tecnología de detección y computación informática contribuye a comprender nuestro mundo, a acelerar la producción, y alimentar el debate sobre nuestro futuro y nuestras necesidades.