Tehnologija za zdraviju uporabu pesticida

Smanjenje količine prskanja gnojiva, pesticida i herbicida, moglo bi smanjiti količinu zagađujućih voda koje završavaju u okolišu, dok bi se u isto vrijeme smanjili troškove poljoprivrednika i možda čak povećala njihova produktivnost.

Tim istraživača s MIT-a i spinoff tvrtke AgZen koju su pokrenuli, razvili su sustav za upravo to. Njihova tehnologija dodaje tanku prevlaku oko kapljica dok se prskaju po polju, uvelike smanjujući njihovu tendenciju da se odbijaju od lišća i završe na tlu. Umjesto toga, obložene kapljice lijepe se na lišće kako je i predviđeno.

Nedavna studija pokazala je da bi poljoprivrednici, ako ne bi koristili pesticide, izgubili 78 posto voća, 54 posto povrća i 32 posto proizvodnje žitarica. Unatoč njihovoj važnosti, nedostatak tehnologije koja nadzire i optimizira prskanje prisilio je poljoprivrednike da se oslanjaju na osobno iskustvo i osnovna pravila pri donošenju odluke o primjeni ovih kemikalija. Kao rezultat toga, te kemikalije imaju tendenciju da se prekomjerno raspršuju, što dovodi do otjecanja i kemikalija koje završavaju u vodotokovima ili se nakupljaju u tlu.

Nedavna studija pokazala je da je 31 posto poljoprivrednih tla diljem svijeta izloženo visokom riziku od onečišćenja pesticidima. A poljoprivredne kemikalije ujedno su i veliki trošak za poljoprivrednike koji samo u SAD-u potroše 16 milijardi dolara godišnje na pesticide.

Tim je prethodno pronašao način da smanji količinu raspršene tekućine koja se odbija od lišća u koje udari, što je uključivalo korištenje dviju mlaznica za prskanje umjesto jedne i raspršivanje mješavina sa suprotnim električnim nabojem. No otkrili su da poljoprivrednici nisu bili voljni preuzeti troškove i trud preinake svoje opreme za prskanje na sustav s dvije mlaznice. Stoga je tim tražio jednostavniju alternativu.

Otkrili su da mogu postići isto poboljšanje u zadržavanju kapljica korištenjem sustava s jednom mlaznicom koji se lako može prilagoditi postojećim raspršivačima. Umjesto da kapljicama pesticida daju električni naboj, oni oblažu svaku kapljicu nestajuće tankim slojem uljastog materijala.

U svojoj novoj studiji proveli su laboratorijske eksperimente s kamerama velike brzine. Kad su raspršili kapljice bez posebnog tretmana na vodoodbojnu (hidrofobnu) površinu sličnu onoj lišća mnogih biljaka, kapljice su se prvo raširile u disk poput palačinke, a zatim su se vratile u loptu i odbile. Ali kada su istraživači premazali površinu kapljica s malom količinom ulja - što čini manje od 1 posto tekućine kapljice - kapljice su se raširile i zatim ostale na mjestu. Tretman je poboljšao "ljepljivost" kapljica za čak stotinu puta.

Istraživači su isprobali širok izbor uvjeta i proveli na stotine eksperimenata, s različitim brzinama udara, veličinama kapljica i kutovima nagiba. Iako su se različita ulja razlikovala u učinkovitosti, sva su bila učinkovita.

Učinak djeluje s izrazito malim količinama ulja. U svojim početnim testovima koristili su 1 posto ulja u usporedbi s vodom, zatim su pokušali s 0,1 posto, pa čak i 0,01. Poboljšanje u kapljicama koje se lijepe na površinu nastavilo se na 0,1 posto, ali se počelo kvariti i više od toga.

U početnim testovima koristili su sojino ulje za premaz, računajući da će to biti poznat materijal poljoprivrednicima s kojima su radili, od kojih su mnogi uzgajali soju. No pokazalo se da iako su proizvodili grah, ulje nije bilo dio njihovog uobičajenog opskrbnog lanca za korištenje na farmi. U daljnjim testovima, istraživači su otkrili da se umjesto njega može koristiti nekoliko kemikalija koje su poljoprivrednici već rutinski koristili u prskanju, zvanih surfaktanti i adjuvansi, te da neke od njih pružaju iste prednosti u zadržavanju kapljica na lišću.

Kako bi dokazali koliko njihov sustav premaza poboljšava količinu sredstva koje ostaje na biljci, prvo su morali razviti sustav za praćenje prskanja u stvarnom vremenu. Taj sustav, koji nazivaju RealCoverage, postavljen je na farmama veličine od nekoliko desetaka jutara do stotina tisuća jutara i na mnogim različitim vrstama usjeva, a poljoprivrednicima je uštedio 30 do 50 posto troškova za pesticide, samo poboljšanjem kontrole postojećih prskalica. Taj će se sustav 2025. godine primijeniti na 920.000 hektara usjeva, uključujući neke u Kaliforniji, Teksasu, Srednjem zapadu, Francuskoj i Italiji.

AgZen je nedavno prikupio 10 milijuna dolara financiranja kako bi podržao brzu komercijalnu primjenu ovih tehnologija koje mogu poboljšati kontrolu kemijskih inputa u poljoprivredi.