Zespół badaczy z Politechniki Krakowskiej zwyciężył w polskim etapie Konkursu Nagroda Jamesa Dysona za opracowanie AgroSysIT – kompaktowego urządzenia do szybkiej analizy chemicznej gleby. System umożliwia bezpośredni pomiar pH gleby, stężenia składników odżywczych oraz zanieczyszczeń w warunkach polowych, co ułatwia precyzyjne dawkowanie nawozów. Projekt otrzymał nagrodę finansową w wysokości 24 360 zł i zakwalifikował się do etapu międzynarodowego.
Precyzyjna analiza gleby w odpowiedzi na problem przenawożenia
Urządzenie opracowali dr inż. Łukasz Janus, dr inż. Julia Radwan-Pragłowska, mgr inż. Aleksandra Sierakowska-Byczek oraz mgr inż. Klaudia Kuźmiak z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej oraz Szkoły Doktorskiej Politechniki Krakowskiej. Projekt powstał w ramach programu Lider XIII, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).
Głównym celem inżynierów było dostarczenie rolnikom narzędzia ograniczającego nadmierne stosowanie nawozów sztucznych. Według danych Organizacji Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) w 2023 roku globalna nadwyżka składników na gruntach uprawnych sięgała 85 mln ton azotu, 7 mln ton fosforu i 11 mln ton potasu, prowadząc do zanieczyszczenia wód, degradacji gruntów oraz emisji gazów cieplarnianych.
„Rolnicy potrzebują szybkich i wiarygodnych danych, aby ograniczać nawożenie bez obniżania plonów. Chcieliśmy stworzyć łatwo dostępne narzędzie wspierające precyzyjne decyzje, ochronę gleby i wód oraz bezpieczeństwo żywnościowe” – wyjaśnił dr inż. Łukasz Janus z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK.
Konstrukcja optyczna i technologia pomiarowa AgroSysIT
AgroSysIT łączy metody spektrofotometryczne w zwartej, terenowej obudowie. Elementy nośne, centralny uchwyt kuwety oraz radialne kanały optyczne zaprojektowano w środowisku CAD, a następnie wytworzono za pomocą technologii druku 3D (FDM).
Procedura pomiarowa i specyfikacja techniczna układu obejmują:
- Przygotowanie próbki: zmieszanie ziemi z odczynnikiem chemicznym i umieszczenie cieczy w centralnej kuwecie pomiarowej.
- Tory optyczne: diody LED o dobranej długości fali oraz detektory rozmieszczone radialnie wokół naczynia.
- Metody detekcji: jednoczesny pomiar absorbancji (światło przechodzące przez roztwór) oraz fluorescencji pod kątem 90° dla substancji o niższych stężeniach.
- Konstrukcja mechaniczna: obrót kuwety o 45° pozwalający na uzyskanie dodatkowych ścieżek analitycznych bez instalacji skomplikowanych układów optycznych.
- Cyfrowe przetwarzanie: kontroler Arduino odpowiadający za sterowanie emiterami oraz aplikacja w języku Python z interfejsem Tkinter, przeliczająca napięcia z detektorów na wartości stężeń i wskaźnik pH w oparciu o krzywe wzorcowe.
System sprzężono z aplikacją doradczą, która na podstawie powierzchni uprawy oraz wyniku badania oblicza dokładne zapotrzebowanie na konkretne rodzaje i dawki nawozów.
Plan komercjalizacji i etap międzynarodowy konkursu
Wynalazek został objęty zgłoszeniem patentowym. Twórcy planują powołanie spółki typu spin-off przy Politechnice Krakowskiej, dalsze badania terenowe oraz adaptację technologii do potrzeb instytucji monitorujących środowisko, w tym zastosowań podwójnych (dual-use), takich jak wojskowe badania skażenia gruntów.
„Nagroda w Konkursie Jamesa Dysona daje nam szansę dotarcia do partnerów biznesowych i inwestorów, może więc przyspieszyć komercjalizację rozwiązania. Chcemy dalej rozwijać urządzenie i aplikację, rozszerzać ochronę patentową oraz prowadzić testy w warunkach rzeczywistych. Naszym celem jest utworzenie spin-offu przy Politechnice Krakowskiej i wprowadzenie AgroSysIT na rynek jako przystępnego cenowo, łatwego w użyciu narzędzia wspierającego rolnictwo precyzyjne” – wskazała współautorka projektu, mgr inż. Aleksandra Sierakowska-Byczek.
Projekt AgroSysIT, wraz z dwoma pozostałymi polskimi finalistami – systemem monitorowania pasiek Intelligent Hives (BeeHUB) Sebastiana Góreckiego oraz teleskopowym chodzikiem do pokonywania schodów TS Walker autorstwa Jakuba Cichonia i Natalii Rzadek – weźmie udział w globalnym etapie Nagrody Jamesa Dysona. Międzynarodowa komisja inżynierów wyłoni listę 20 najlepszych projektów, spośród których sir James Dyson wybierze globalnego zwycięzcę z nagrodą główną wynoszącą 30 tys. funtów szterlingów (ponad 146 tys. zł).
Nagroda Jamesa Dysona to międzynarodowy konkurs skierowany do studentów oraz absolwentów kierunków związanych z inżynierią i projektowaniem, którego celem jest wspieranie młodych wynalazców i innowacyjnych pomysłów. Uczestnicy zgłaszają własne wynalazki rozwiązujące realne problemy, przedstawiając m.in. sposób działania projektu, proces jego rozwoju oraz prototyp lub inne dowody jego funkcjonalności.
Żródło: PAP, Nauka w Polsce, Politechnika Krakowska
Opracowanie: Ewa Walkiewicz
Dziękujemy, że jesteś z nami, więcej informacji ze świata nauki znajdziesz TUTAJ.