Proyecto WatchPlant: tomateras e inteligencia artificial para medir la contaminación en ciudades

Se trata de un proyecto de la Unión Europea para el desarrollo de una nueva tecnología biohíbrida que emplea componentes vivos y tecnológicos para monitorización ambiental

Planta de tomate monitorizada con los sensores desarrollados en WatchPlant.
Planta de tomate monitorizada con los sensores desarrollados en WatchPlant. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía del INRAS.

Desde hace un año, el IRNAS (Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla), perteneciente al CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas), trabaja en un proyecto que mezcla conceptos aparentemente tan alejados entre sí como tomateras, biopilas, sensores inalámbricos, inteligencia artificial y monitorización ambiental.

Se trata del proyecto WatchPlant, una iniciativa financiada por la Unión Europea, que desarrolla una nueva tecnología biohíbrida (incluye plantas vivas y componentes tecnológicos de inteligencia artificial) que permita obtener electricidad a partir de la savia para el desarrollo de sensores de monitorización ambiental. Podrán emplearse en zona agrícolas, forestales y, sobre todo, urbanas con el fin de establecer una relación con la salud humana.

Las limitaciones actuales en la tecnología de monitorización ambiental son el punto de partida del Proyecto WatchPlant que la Unión Europea arrancó en 2021 y finalizará en 2025. Actualmente, la información que se puede obtener in situ sobre la calidad del aire, el agua o el suelo depende de sensores y aparatos de medición que necesitan una conexión a la red eléctrica, baterías que deben reemplazarse o fuentes de alimentación discontinua como la energía solar.

Una red de plantas equipadas con sensores, otros componentes e interfaz de inteligencia artificial, capaces de operar de modo inalámbrico y alimentados con electricidad proveniente de la savia de la propia planta, es la solución que desarrolla WatchPlant.

Dotado con 3.744.192,50 euros, España participa en el proyecto a través del CSIC que gestiona el 17% de los fondos destinados, 656.680 euros. “Desde el IRNAS nos encargamos de toda la parte de fisiología vegetal del proyecto que es clave tanto para el desarrollo de los biosensores como de sus sistemas de autoalimentación” explica Virginia Hernández, investigadora del IRNAS. En Sevilla acometen tareas primordiales del proyecto como analizar el funcionamiento de sensores más baratos y sencillos que los utilizados actualmente para medir la transpiración vegetal.

Bajo la dirección del ITE (Instituto Tecnológico de la Energía), WatchPlant agrupa a instituciones y empresas de cinco países europeos que participan en el proyecto. Así, mientras España se ocupa de la fisiología vegetal y monitorización de la calidad del aire en entornos urbanos, Suecia se encarga de la microfabricación, Alemania de la electrónica, desarrollo de sensores e inteligencia artificial, Polonia del modelado de microfluidos y Croacia de las redes de comunicación.

Al IRNAS le corresponde evaluar unos sensores que miden señales eléctricas e intentar relacionarlas con efectos fisiológicos de la contaminación en las plantas, determinar el momento del día óptimo para extraer savia en relación a la generación de carbohidratos y aminoácidos, evaluar las sustancias más eficientes para retrasar el cierre de los haces conductores de la savia tras la inserción de las microagujas para extraer savia y, finalmente, “pretendemos establecer un protocolo para el muestreo de savia y la identificación de aminoácidos, fitohormonas y azúcares, que utilizaremos como biofuel para las biopilas que se están desarrollando en el proyecto”, añade la investigadora.

Corte transversal de una planta de tomate en el que se observan tejido xilemático y floemático por donde la planta transporta el agua y diversas sustancias entre los diferentes órganos.
Corte transversal de una planta de tomate en el que se observan tejido xilemático y floemático por donde la planta transporta el agua y diversas sustancias entre los diferentes órganos. FOTO: La Razón (Custom Credit) Cortesía del INRAS.

Durante la primera fase del proyecto, el trabajo de campo consiste en monitorizar plantas de tomate en el invernadero del IRNAS. “La monitorización la hacemos con sensores de transpiración de la hoja y señales eléctricas que están desarrollando grupos pertenecientes al proyecto y que nosotros comparamos con otros sensores y medidas de instrumentos que utilizamos habitualmente en nuestros estudios de fisiología vegetal. Hemos escogido hacer el trabajo de campo en tomate ya que es una especie que es fácil de cultivar y encontrar en los diferentes países europeos integrados en el proyecto. Lo que se pretende es crear una red de plantas de tomate instrumentadas con los sensores mencionados, colocadas en sitios exteriores de viviendas particulares para que actúen como estaciones de monitoreo de contaminantes”, afirma el investigador Antonio Díaz Espejo, del IRNAS.

Las aplicaciones del proyecto WatchPlant son variadas. En cuanto a la monitorización urbana, las estaciones de muestreo actuales se centran en los niveles de contaminantes. “WatchPlant va más allá de estas evaluaciones al compararlas con trazadores de la salud de la vegetación urbana con el fin de suministrar información para proteger las zonas verdes urbanas, junto con la salud de la vegetación urbana”, señala Virginia Hernández. La industria agroalimentaria también se verá beneficiada al poder identificar señales tempranas en las plantas relacionadas con la infección de patógenos o eventos de sequía entre otros. En el ámbito de la silvicultura o gestión de las masas forestales, permitirá el control de los efectos del cambio climático en bosques y zonas remotas para la gestión de ecosistemas mediante teledetección.

“Con esta herramienta los gestores públicos del medio ambiente podrán adoptar medidas adecuadas con antelación, ya que este proyecto les permitirá prever la evolución de factores que pueden afectar a los ciudadanos como la contaminación. Las empresas y entidades públicas podrán disponer de un nuevo modelo de generación de energía más respetuoso con el medio ambiente, lo que también puede beneficiar a los ciudadanos”, concluye Díaz Espejo.