Oké, het is misschien een van de grootste clichés, maar: meten is weten. En dus verzamelen we in de tuinbouw al sinds jaar en dag gegevens, die we gebruiken om de teelt te optimaliseren. Temperatuur-, luchtvochtigheid- en co2-metingen zijn niet meer weg te denken en daar komen er steeds meer bij.
Marcel Zevenbergen, programmamanager bij OnePlanet Research Center en Holst Centre, voorziet nog veel innovatie op het terrein van sensoren. “Vooral voor nondestructieve, continue en realtime metingen is veel belangstelling. Het OnePlanet Research Center is een samenwerking tussen Wageningen University & Research, Radboud Universiteit, Radboudumc en het nano-technologie innovatiecentrum imec. Holst Centre, een initiatief van imec en TNO, is een innovatiecentrum voor sensortechnologie. Als programmamanager bij zowel OnePlanet als Holst Centre is Marcel bij tal van innovaties betrokken.
Voorspellen en anticiperen
“Om nieuwe stappen te kunnen zetten in het gebruik van sensoren is het belangrijk dat we het plantproces nog beter begrijpen”, trapt Marcel af. “We willen de data kunnen interpreteren en gebruiken om te voorspellen en te anticiperen. Daar kan een digital twin – een digitale kopie – bij helpen. Daarom zijn we enerzijds bezig met ervoor zorgen dat we de juiste informatie voor de digital twin beschikbaar hebben. Dat gaat veelal om al bestaande technologie, zoals het meten van sapstromen, temperatuur, luchtvochtigheid, CO2 en licht. Die data moet makkelijk toegankelijk zijn voor onderzoekers. Aan de andere kant kijken we ook welke informatie we nog missen. Zo weten we nog te weinig van de plantfysiologie. Wat gebeurt er bijvoorbeeld precies in de wortelzone van een plant? Er wordt nu vaak één keer per week in de drain gemeten, terwijl de activiteit veel dynamischer is. Planten hebben een dag-nachtritme en de nutriëntenbehoefte verschilt per groeistadium. Dus meet je in de ideale situatie niet één keer per week, maar continu.”
Micronaaldje
Zo’n permanente meting is ook interessant bij het bepalen van inhoudsstoffen, zoals suiker. Marcel vertelt dat OnePlanet bezig is met een nieuw sensorconcept om realtime en non-destructief het suikergehalte in een vrucht te kunnen meten. “Je moet dan denken aan een micronaaldje dat bijvoorbeeld in de tomaat een meting doet, zonder schade aan te brengen. Een volgende stap is dan een sensor die voortdurend het suikergehalte meet, zodat je op basis van die gegevens nog kunt bijsturen. Dat is natuurlijk veel waardevoller dan een meting achteraf. Let wel: we zijn daar nog niet. Dit concept staat nog echt in de kinderschoenen.” Omdat het continu meten voorlopig nog toekomstmuziek is, werkt OnePlanet aan toepassingen die wel al inzetbaar zijn. Een handheld nitraatmeter bijvoorbeeld. “We hebben dat apparaatje en de eerste prototypes samen met de eindgebruiker ontwikkeld. Uiteindelijk moet de markt dat verder zelf oppakken.”
Visuele technieken
Een andere interessante ontwikkeling op het gebied van sensoring is de zogenaamde hyperspectrale camera. Zo’n camera neemt honderden kleuren waar, veel meer dan de drie golflengtes die het menselijk oog kan onderscheiden. Daardoor zijn veranderingen in bijvoorbeeld het blad van een gewas veel eerder te detecteren. Marcel: “We werken nu aan een project waarin we kijken of we vruchtschade veroorzaakt door de bruingemarmerde schildwants met een hyperspectrale camera kunnen opsporen. Die technologie kan enorm waardevol zijn om deze en andere onderhuidse defecten op tijd te signaleren.” Hij verwacht dat de hyperspectraal technologie meer toepassingen gaat krijgen en dat ook andere, nog verdergaande visuele technieken, zoals radar en terahertz ingezet worden. “Dan kunnen we nog dieper in de plant kijken en bijvoorbeeld het vochtgehalte in blaadjes meten en misschien zelfs het openen en sluiten van de huidmondjes voorspellen.”
Scoutrobots
Hoewel sommige sensoren en sensortechnologieën nog verder doorontwikkeld moeten worden, kunnen we inmiddels al veel meten. Een volgend vraagstuk is dan ‘hoeveel gegevens moeten of willen we verzamelen’. “Eén sensor op een hectare is te weinig, maar wat is dan wel een reële dichtheid? Daarbij speelt vanzelfsprekend ook de prijs van de sensor een belangrijke rol. De ondernemer zal toch altijd weer de afweging moeten maken wat de toegevoegde waarde van een meting is en of het rendabel is om daarin te investeren.” Een andere denkrichting noemt Marcel de inzet van meer robotica. Terwijl de robots hun taken in de kas of op het land uitvoeren, kunnen ze ook allerlei parameters scannen. “En dat gaat verder dan een scoutrobot die ziekten of plagen detecteert: wij zoeken naar manieren om al in een eerder stadium te signaleren dat er wat aan de hand is. Ook dit is nog volop in ontwikkeling. Sommige technologieën zijn al volwassenen, andere nog heel prematuur.”
Exponentiële ontwikkeling Marcel verwacht dat de focus de komende jaren vooral zal liggen op het vergaren van realtime inzichten. Dus gedurende het volledige teeltproces data verzamelen en meteen bijsturen als daar aanleiding voor is. Wachten op de uitkomst van de kwaliteitscontrole na de oogst, wordt volgens hem dan een achterhaald concept. “Voor we zover zijn, is het vooral de uitdaging om helder te krijgen wat we gaan doen met alle data en inzichten die we verzamelen. De sensortechnologie ontwikkelt zich exponentieel, maar welke kant we precies opgaan, laat zich lastig voorspellen.”