Bu akıllı tarım sistemi, gübre akışından kaynaklanan fazla nitrat atığını yakalayan ve gübrelerde kritik bir unsur olan amonyağa dönüştüren, daha sonra da yeniden kullanılabilen bakır bazlı bir hidrojel kullanmaktadır. Yapılan testlerde, bu sistem geleneksel yöntemlere kıyasla aynı seviyede veya daha yüksek bir mahsul verimi sağlamakla birlikte çevresel etkileri de en aza indirmektedir.

Guihua Yu, Cockrell Mühendislik Okulu Walker Makine Mühendisliği Bölümü ve Texas Malzeme Enstitüsü'nde malzeme bilimi profesörü olan bir araştırmacı, "Bu sistemi tasarladık ve aşırı azot kullanımına bağlı olarak yeraltı sularını kirleten ve zararlı sera gazlarına yol açabilen nitratı aşırı kullanmadan aynı veya daha fazla ürün yetiştirebileceğini gösterdik" diyor.

Araştırma, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandı ve bakır bazlı jel filmin, sadece nitrat atıklarından amonyak üretmekle kalmadığını, aynı zamanda topraktaki azot seviyelerini de algılayabildiğini gösterdi. Bu algılama özelliği, bitki büyümesi için önemli olan ancak kirletici olabilen bir nitrojen bileşiği olan nitratın topraktan boşaltılıp amonyağa dönüştürülmesi için en uygun zamanı belirleyerek nitratın kaçmasını ve çevreyi kirletmesini engeller.

Araştırmacılar, proje kapsamında geleneksel tarım yöntemleriyle karşılaştırmak için tarım uzmanlarıyla işbirliği yaparak çalışmalarını yürüttüler. Bu akıllı tarım sistemi, diğer yöntemlere kıyasla daha az azot akışıyla daha büyük yapraklı ve daha uzun boylu buğday ve pirinç bitkileri yetiştirmeyi başardı.

Azotlu gübrelerin aşırı kullanımı, sadece çevresel etkilere değil, aynı zamanda mahsullerin büyümesini de engelleyerek üretimi artırma amacını boşa çıkarabilir. Bu yeni teknoloji, amonyak üreterek ve azot seviyelerini izleyerek bitkilerin azotu daha verimli bir şekilde almasına ve kullanmasına yardımcı olarak mahsul büyümesini iyileştirir.

Akıllı tarım, gün geçtikçe büyüyen bir araştırma alanı haline gelmektedir. Dünya liderleri, kısıtlı arazi varlığı ve zararlı emisyonları en aza indirme ihtiyacıyla birlikte, 2050 yılına kadar 2 milyardan fazla artması beklenen küresel nüfus için yeterli gıdanın nasıl üretileceği konusunda çözüm aramaktadır.

Tarım sektörü, azot kirliliği yaratma konusunda önemli bir rol oynamaktadır. Aynı zamanda elektronik üretimi, gıda işleme, tekstil üretimi ve daha birçok alanda endüstriyel ve kentsel atık sularında yüksek düzeyde nitrat bulunmaktadır.

Guihua Yu, "Artan nüfusumuzu beslememiz gerekiyor, ancak aynı zamanda suyumuzu ve havamızı da korumamız gerekiyor" diyor ve ekliyor, "Nitrat ağırlıklı atık suyu yakalamanın ve geri dönüştürmenin yollarını bulmanın her alanda muazzam faydaları olabilir."

Bu araştırma, Yu ve ekibinin önceki tarımsal inovasyonlarına dayanmaktadır, bunlar arasında kendi kendini sulayan topraklar oluşturma ve üretimde önemli bir unsur olan üre üretiminde yenilikçi bir yaklaşım bulunmaktadır. Araştırmacılar, bir sonraki adımda bu tarım platformuna yapay zeka entegre etmeyi hedeflemekte ve bunun sayesinde çalışabilecekleri ürün yelpazesini genişletmeyi ve gübreleme işlemlerini daha da geliştirmeyi planlamaktadır.