Gıdamızın büyük bir kısmı topraktan geliyor. Yenilenemeyen bir kaynak ve eğer ona iyi bakmazsak kaybedeceğiz.
Bu durum, tarımdan kaynaklanan azot kirliliğiyle birleştiğinde gezegenimiz için bir muamma oluşturuyor.
Düşük maliyetli akıllı toprak sensörleri çiftçilerin gübre kullanımını azaltmasına yardımcı olabilecek.
Yapılan bir diğer çalışmada da gıda tazelik sensörleri geliştirildi. Bu sensörler, gıda israfını azaltmak için son kullanma tarihlerinin yerini alabilir.
Et ve balık ambalajları için düşük maliyetli, akıllı telefon bağlantılı, çevre dostu bozulma sensörleri geliştirildi.
Azot kirliliğinin önüne geçilebilecek
Aşırı gübreleme şimdiye kadar dünya çapında tarıma elverişli olan arazilerin yüzde 12'sini kullanılamaz hale getirdi.
Azot bazlı gübre kullanımı son 50 yılda yüzde 600 oranında arttı.
Bununla birlikte, ürün yetiştiricilerinin kendi gübre kullanımlarını tam olarak ayarlamaları zor.
Eğer çok fazla gübre kullanırlarsa çevreye zarar verme ve para israfı riskiyle karşı karşıya kalırlar; çok az gübre kullanırlarsa düşük ürün verimi riskiyle karşı karşıya kalırlar.
Fazla azotlu gübre havaya nitröz oksit salar, bu karbondioksitten 300 kat daha güçlü bir sera gazı ve iklim krizinin artmasına etkisi oluyor.
Aşırı gübreleme sonucunda biriken azot, yağmurla nehirlere ve denize karışarak suda yaşayan canlıları oksijensiz bırakabilir, alg patlamalarına ve biyoçeşitliliğin azalmasına neden olabilir.
Gübreleme seviyelerini toprağın ve mahsulün ihtiyaçlarına göre, tam olarak ayarlamak hala zor.
Toprak azotunu ölçmek için kullanılan mevcut yöntemler toprak numunelerinin laboratuvarlara gönderilmesini gerektiriyor ki, bu da uzun ve pahalı bir süreç oluyor.
Bu yeni düşük maliyetli yaklaşım, toprağı test etme sürecini hızlandırabilir.
Nature Food dergisinde yayımlanan araştırmaya göre; sensör yalnızca amonyumu ölçerken, makine öğrenimi bileşeni topraktaki mevcut nitrat seviyelerini belirliyor.
Böylece, sistem gelecekte nitrat ve amonyum seviyelerini belirliyor.
Bu yeni algılama teknolojisi geliştiren araştırmacılar, bunun hem çevre hem de yetiştiriciler için faydalar sağlayabileceğini söylüyor.
Kimyasal olarak işlevselleştirilmiş kağıt tabanlı elektrikli gaz sensörü (chemPEGS) olarak adlandırılan sensör, topraktaki amonyum seviyesini ölçüyor.
Çiftçilerin gübreyi daha etkin kullanmalarına ve çevreye verilen zararı azaltmalarına yardımcı olacak akıllı algılama teknolojisini geliştiren Imperial College London Biyomühendislik Bölümü'nden Dr. Fırat Güder, sensör hakkında şunları söyledi:
Gıdamızın büyük bir kısmı topraktan geliyor. Bu yenilenemez bir kaynak ve eğer ona iyi bakmazsak kaybedeceğiz. Bu durum, tarımdan kaynaklanan azot kirliliğiyle birleştiğinde gezegenimiz için bir muamma oluşturuyor. Bu sorunun hassas tarımla üstesinden gelmeye yardımcı olmayı umuyoruz.
"Aşırı gübrelemeyi azaltmaya yardımcı olurken, çiftçiler için mahsul verimini artıracak"
Sensör, çiftçilerin hava ve toprak durumu gibi faktörleri göz önünde bulundurarak mahsullerinde gübre kullanmak için en uygun zamanı ve ne kadar gübreye ihtiyaç duyulduğunu belirlemelerine yardımcı olabiliyor.
Bu sayede sera gazı nitröz oksit salan ve toprak ile su yollarını kirletebilen aşırı gübrelemenin pahalı ve çevreye zarar veren etkileri azaltılabilecek.
Güder, "Algılama teknolojimiz, hava durumunun gübreleme planlaması üzerindeki etkisini tahmin etmek ve mahsulün gereksinimlerine göre, zamanlamayı ayarlamak için yeterli doğrulukta toprak nitrojenini ölçebilir ve tahmin edebilir. Bunun da aşırı gübrelemeyi azaltmaya yardımcı olurken, çiftçiler için mahsul verimini ve karı artıracağını umuyoruz" dedi.
Sistem nasıl çalışıyor?
Makine öğrenimiyle bir tür yapay zeka kullanılarak hava durumu verileri, gübrelemeden bu yana geçen süre, pH ve toprak iletkenliği ölçümleriyle birleştiriliyor.
Bu veriler, toprağın şu anda ne kadar toplam azota sahip olduğunu ve gelecek 12 günde ne kadar azota sahip olacağını tahmin etmek ve gübreleme için en uygun zamanı tahmin etmek için kullanılıyor.
Güder, "Teknolojimiz, çiftçilerin şu anda toprakta ne kadar amonyak ve nitrat olduğunu bilmelerini ve hava koşullarına bağlı olarak gelecekte ne kadar olacağını tahmin etmelerini sağlayarak bu sorunun üstesinden gelmeye yardımcı olabilir. Bu da gübrelemeyi toprağın ve mahsulün özel ihtiyaçlarına göre ayarlamalarını sağlayabilir" şeklinde konuştu.
Çalışma, chemPEGS'in yetiştiricilerin minimum gübreleme ile maksimum ürün elde etmelerine nasıl yardımcı olabileceğini tanımlıyor.
Güder, şu anda prototip aşamasında olan chemPEGS ve ilgili yapay zeka teknolojisinin, daha fazla test ve üretim standardizasyonu ile üç ila beş yıl içinde piyasada olacağını belirtti.
Her yıl çöpe attığımız gıdanın yüzde 60'ı yemek için güvenli
Birleşik Krallık'taki her üç tüketiciden biri gıdaları sadece son kullanma tarihi geçtiği için çöpe atıyor.
Ancak her yıl çöpe attığımız gıdanın yüzde 60'ı yemek için güvenli.
Et ve balık ambalajları için düşük maliyetli, akıllı telefon bağlantılı, çevre dostu bozulma sensörleri geliştirildi.
Imperial College London'dan Dr. Dr. Fırat Güder'in ekibi, geliştirilen bu yeni laboratuvar prototip sensörlerinin maliyeti çok uygun oluyor.
Kağıt tabanlı elektrikli gaz sensörleri (PEGS) olarak bilinen bu sensörler, et ve balık ürünlerindeki amonyak ve trimetilamin gibi bozucu gazları tespit ediyor.
Sensör verileri akıllı telefon tarafından ambalaja tutarak okunuyor ve gıdanın yemek için güvenli olup olmadığını görebilmek mümkün hale geliyor.
Gıda israfını azaltabilecek
Güder, yeni sensörlerin bozulmayı tespit etmeye yardımcı olabileceğini, süpermarketler ve tüketiciler için gıda israfını azaltabileceğini söyledi.
Karbon elektrotları hazır selüloz kağıdına basarak sensörler üretildi.
Malzemeler biyolojik olarak parçalanabilir ve toksik değil" diyen Güder, şu bilgileri verdi:
Bu nedenle çevreye zarar vermezler ve gıda ambalajlarında güvenle kullanılabilirler. Sensörler, yakındaki mobil cihazlar tarafından okunabilen bir dizi mikroçip olan yakın alan iletişimi (NFC) etiketleriyle birleştirildi.
Paketlenmiş balık ve tavuk üzerinde yapılan laboratuvar testleri sırasında PEGS, eser miktardaki bozucu gazları mevcut sensörlerden daha hızlı ve daha doğru bir şekilde ve fiyatlarının çok altında tespit etti.
Sensörlerin, tazelik ve yenilebilirliğin daha az güvenilir bir göstergesi olan son kullanma tarihinin de yerini alabileceğini söyleyen Güder, "Perakendeciler için daha düşük maliyetler, tüketiciler için de gıda maliyetini düşürebilir" dedi.
"Son kullanma tarihleri yenilebilir gıdaların çöpe atılmasına neden olabiliyor"
Dr. Güder sözlerine şunları ekledi:
Her ne kadar bizi güvende tutmak için tasarlanmış olsalar da, son kullanma tarihleri yenilebilir gıdaların çöpe atılmasına neden olabiliyor. Aslında, son kullanma tarihleri güvenlik açısından tamamen güvenilir değil. Çünkü bir ürün son kullanma tarihi içinde olsa bile, insanlar genellikle kötü depolama nedeniyle gıda kaynaklı hastalıklar yaşayabiliyor. İnsanlar yiyeceklerinin güvenli olduğundan emin olmak ve güvenliğine karar veremedikleri için yiyecekleri gereksiz yere çöpe atmaktan kaçınmak istiyorlar. Bu sensörler o kadar ucuz ki süpermarketlerin üç yıl içinde bunları kullanabileceğini umuyoruz. Vizyonumuz PEGS'i gıda ambalajlarında kullanarak gereksiz gıda israfını ve bunun sonucunda ortaya çıkan plastik kirliliğini azaltmak.
Araştırma American Chemical Society (ACS) Sensors Dergisi 'nde yayımlandı.
Tüketiciler gıdalarının güvenli olup olmadığını anlamak için son kullanma tarihlerine ve hatta koklama testlerine güveniyor.
Ancak şu anda gıda tazeliği ve güvenliği hakkında objektif geri bildirim sağlayan, ticari olarak uygulanabilir, güvenilir bir alternatif bulunmuyor.
"Belirli ürünler için hedeflenmiş fiyat indirimi yapmasını sağlayarak mağazalar ve müşterileri için para tasarrufu sağlayabilir"
Gıda teknolojisi uzmanları tarafından uzun yıllar boyunca güvenliği sağlamak için geliştirilmiş olsa da son kullanma tarihleri belirli gıda maddelerinin saklama ve işleme koşullarını dikkate almıyor.
Bu nedenle, güvenli ve yenilebilir gıdaların mağazalar ve tüketiciler tarafından çöpe atılmasına neden olabiliyor.
Buna ek olarak, israf edilen gıdaların çoğu plastikle paketlenmekte ve dolayısıyla plastik kirliliğine neden oluyor.
"Son kullanma tarihleri, çabuk bozulan bir ürünün ne zaman yenilebilir olmayacağını tahmin eder, ancak her zaman gerçek tazeliğini yansıtmaz" diyen Güder, "PEGS et ve balık gibi yüksek değerli ürünler üzerinde çalıştığından, israfı azaltarak ve mağazaların son kullanma tarihi yerine PEGS'e dayalı olarak belirli ürünler için hedeflenmiş fiyat indirimi yapmasını sağlayarak mağazalar ve müşterileri için para tasarrufu sağlayabilir" şeklinde bilgisini paylaştı.
"Sensörler yaklaşık yüzde 100 nemde bile etkili bir şekilde çalışıyor"
Mevcut gıda bozulma sensörleri ya yaygın kullanım için çok pahalı ya da yorumlanması çok zor. Renk değiştiren sensörler gibi bazı türler var.
Tüketiciler, en ufak bir renk değişimini bile bozuk gıda olarak yorumlayabileceğinden, aslında gıda israfını artırabilir.
PEGS bu iki soruna da çözüm ürettiğini söyleyen Güder, son olarak şunları söyledi:
Üretimi daha ucuz ve elektriksel okumalarla yorumlanması daha kolay. PEGS'lerin mevcut gaz sensörlerinin birçok dezavantajının üstesinden geliyor. Çoğu sensörün yüzde 90'ın üzerinde zorlandığı yaklaşık yüzde 100 nemde bile etkili bir şekilde çalışıyor. Oda sıcaklığında çalışıyorlar ve ısıtılmaları gerekmiyor. Bu nedenle çok düşük miktarda enerji tüketiyorlar. Diğer sensörlerin bozulmaya neden olmayan gazlar tarafından tetiklenebildiği durumlarda, yalnızca gıda bozulmasına neden olan gazlara karşı duyarlılar. Çok basit tekniğimiz mevcut yüksek hacimli baskı yöntemleri kullanılarak kitlesel ölçekte PEGS üretmek için kolayca ölçeklendirilebileceğine inanıyoruz.
© The Independentturkish
