Sonora Ortiz: Usare la fisica per strappare le erbacce
La stampa 3D, la nanotecnologia e le erbacce potrebbero non sembrare una combinazione naturale. Per Sonora Ortiz, tuttavia, risolvere i compiti pratici dell’azienda agricola con una tecnologia avanzata potrebbe essere solo la chiave per rendere l’agricoltura più sostenibile.
Ortiz è una studentessa universitaria presso l’Università del Maine la cui ricerca si concentra sullo sviluppo di erbacce artificiali utilizzando la stampa 3D e la tecnologia di nanorivestimento con l’obiettivo di migliorare la rimozione fisica delle erbacce e ridurre la necessità di pesticidi. Hanno recentemente ricevuto il John Jachetta Undergraduate Research Award 2022 dalla Weed Science Society of America per le loro ricerche.
Prima di venire all’Università del Maine, Ortiz ha lavorato in fattorie in tutta Europa e nella loro nativa California meridionale. Attraverso la loro esperienza, hanno sviluppato una passione per l’agricoltura sostenibile e la bonifica del suolo, che li ha attratti ai corsi di laurea presso l’Università del Maine.
Una volta che Ortiz arrivò a Orono, decisero di studiare fisica, ma la loro passione per l’agricoltura rimase. Hanno seguito un corso di scienze delle erbacce con Eric Gallandt, professore di ecologia delle erbe infestanti presso la School of Food and Agriculture. Quando Gallandt ha chiesto se Ortiz avrebbe voluto lavorare con lui sulla sua ricerca sul controllo fisico delle infestanti – ad esempio strappando le erbacce piuttosto che ucciderle con erbicidi – hanno colto al volo l’opportunità.
“Se scopriamo come farlo, le persone non dovranno usare sostanze chimiche e cose che sono terribili per l’ambiente”, ha detto Ortiz. “La vedo come un’opportunità per migliorare l’agricoltura sostenibile”.
La stampa 3D è uno strumento utile per lo studio delle erbe infestanti perché in natura le singole piante sono così variabili che è difficile testarle in modo controllato, il che rende difficile trarre conclusioni sull’efficacia dei metodi di rimozione fisica delle erbe infestanti.
“Se stiamo eseguendo test per standardizzare questo tipo di cose, dobbiamo avere un modello che abbia meno variabilità in modo che ci sia meno rumore nei dati”, ha affermato Ortiz.
I modelli hanno altri vantaggi rispetto alle loro controparti naturali. Non solo sono meno variabili e forniscono un maggiore controllo negli studi, ma sono riutilizzabili e non richiedono tempo e manodopera per coltivare le erbacce nei contenitori del terreno presso le strutture di prova solo per estrarle e avviare il processo di crescendoli di nuovo. Studi precedenti hanno utilizzato magliette da golf o tasselli di legno per provare a modellare il controllo fisico delle infestanti, ma Ortiz ha affermato che quelli “non sono un modello abbastanza buono”.
“Fondamentalmente, non assomigliano molto alle erbacce”, ha detto Ortiz. “Sono sotto terra, ma questo è tutto. L’unicità della stampa 3D è che possiamo fare molta più modellazione con essa per farla assomigliare a quella struttura della radice”.
Il laboratorio di Galladnt ha testato alcune delle erbacce più comuni nel Maine per valutare la forza necessaria per estrarre la pianta dal terreno con tutte le sue radici ramificate aggrappate al terreno. Quindi, hanno esaminato le “curve di forza” e progettato “radici” stampate in 3D che si comportano in modo simile quando vengono estratte dal terreno (anche se hanno ammesso che le curve artificiali sono spesso più lisce delle loro controparti naturali).
Con la borsa di studio recentemente assegnata, Ortiz potrà anche approfondire la propria ricerca, lavorando con Bashir Khoda, assistente professore di ingegneria meccanica, per sviluppare nanorivestimenti che controllano l’orientamento delle molecole sulla superficie delle radici stampate in 3D in modo tale che imita la forza dei minuscoli peli della radice.
“È molto eccitante e super facile da applicare”, ha detto Ortiz. “Basta immergere le radici nella miscela liquida per applicarla e il gioco è fatto. È davvero magico perché è su questa scala nanometrica”.
Ortiz utilizzerà anche il premio della sovvenzione per partecipare alla conferenza annuale della Weed Society of America e presentare i propri risultati.
Ortiz completerà la laurea nel dicembre 2022, anche se sperano di continuare la loro ricerca presso l’Università del Maine e conseguire una laurea in scienze del suolo. Ortiz ha affermato che l’obiettivo a lungo termine della loro ricerca è sviluppare un processo di stampa 3D simile per varie colture, in modo che i metodi di controllo fisico delle erbe infestanti possano essere testati in modo che non danneggino i raccolti mentre estraggono le erbacce.
