פוטוניקה חקלאית חיישן מסוגל לזהות חיידקים על פירות וירקות
מחקרים מצאו כי חומרי הדברה בפירות וירקות הורגים עד 11,000 בני אדם מדי שנה ומרעילים בכוונה עד 385 מיליון ברחבי העולם.
הניטור אחר מזון אחר כימיקלים מיקרוסקופיים וחיידקים מזיקים יכול לקחת ימים וכרוך בהעברת קבוצות קטנות למעבדות לבדיקה וניתוח. כעת נמצא גלאי חדש בפיתוח שיוכל לזהות עקבות דקות של אלמנטים רעילים בעזרת פוטוניקה בכדי לתת תוצאה תוך דקות ספורות.
הגלאי הרגיש האולטרה רותם חלקיקים אור כדי לזהות את עקבות הזעירים ביותר של הדברה או חיידקים פי 50 עד פי 100 מהטכנולוגיות הקיימות.
המערכת מפותחת כעת על ידי קונסורציום במימון האיחוד האירופי, ותאפשר לעובדים לבדוק אם יש חומרי הדברה או חיידקים על ידי מעקב אחר עשרות דגימות יותר של פירות וירקות מהמתבצעים כיום. מהכנת הדגימה ועד לאיתור, המערכת החדשה יכולה לספק תוצאה בפחות מ -30 דקות - חלקיק מהזמן כיום.
הצוות משתמש במערכת רגישה במיוחד המשתמשת באור לייזר לאיתור אנליטים כימיים או ביולוגיים. המערכת נקראת חיישן ריבוב דו-מודאלי פלסמו-פוטוני, המערכת יכולה לזהות חיידקים או חומרי הדברה ללא תווית, מבלי שתצטרך להשתמש בכימיקלים או בצבעים כסמן.
בהתחשב בכך שמזון יכול להידרדר במהירות ובדיקות בטיחות ממושכות כיום, מפעלים יכולים לעתים קרובות לבצע פחות בדיקות, כלומר הצרכנים נמצאים בסיכון גבוה יותר לחשיפה לרעלים ולחיידקים - אפילו במדינות עם טכניקות ניטור יעילות מאוד.
בדיקות בטיחות הכוללות פירות וירקות נעשות לרוב בקבוצות אקראיות ואז נשלחות למעבדה, תהליך שיכול להימשך ימים. בשל הזמן והעלויות, לא ניתן לבצע בדיקות אלה בחלקים קריטיים בשרשרת הערך כמו סופרמרקטים ומסעדות.
מדי שנה 385 מיליון בני אדם מורעלים שלא בכוונה על ידי אכילת פירות או ירקות המכילים חומרי הדברה ואלפים לא רק מתים, אלא גם כאשר הם נצרכים באמצעות מזון ומים חומרי הדברה אלה עלולים לגרום לשלל מצבים קטלניים ארוכי טווח, כולל מומים מולדים, סרטן, גנטי. פגמים, הפרעות בדם ונוירוטוקסיות.
הפרויקט, שנקרא GRACED, מתואם כעת על ידי CyRIC - מרכז המחקר והחדשנות בקפריסין, קפריסין וכולל קונסורציום של מומחים מכל רחבי אירופה. המפתחים לקחו את השראתם מאחד החיישנים הקיימים שלהם הבוחנים מים לאיתור זיהום מיקרוביולוגי או כימי במספר קטן של חומרי הדברה.
הפרויקט, שנקרא GRACED, מתואם כעת על ידי CyRIC - מרכז המחקר והחדשנות בקפריסין, וכולל קונסורציום של מומחים מכל רחבי אירופה.
המערכת פועלת על ידי התבוננות ב'קישור 'המזהם למשטח החיישן - ומייצרת אות ייחודי חדש כאשר קיים מרכיב מזיק.
עם חיישן המרבב הדו-פלסטי הפלסמו-פוטוני שלהם, צוות GRACED משתמש באחת מטכנולוגיות הזיהוי הרגישות ביותר שיש לזהות ברמה המולקולרית.
מכיוון שהקולטנים על פני החיישן 'מכוונים' במיוחד לחיידק או כימיקל מסוים, רק האנליטים המעניינים נלכדים לאורך החיישן.
אור הנע בחיישן יוצר שדה חולף חשוף לחלוטין מעל פני החיישן והקולטנים מסוגלים לזהות את המזהמים כאשר דגימה עוברת עקב שינויים במהירות האור של הלייזר ולכן דפוס ההפרעות ביציאה.
ניתן למדוד את השינוי ולקבוע אותו בדיוק מול קבוצת ערכים קיימים - והוא אמור להיות מסוגל לתת אבחון מיידי של מזהם הצפוי בטווח הפיקומולרי עד האטומולרי (pM – aM) ללא כל צורך בהגברה.
צוות GRACED רואה ביישומים שימושיים ביותר למספר חלופות של ייצור מזון מהדור הבא.
"משקים אנכיים או עירוניים דומים קצת למעבדה שבה הכל מתנהל בחדרים מבוקרים. שליטה באיכות המים חשובה מאוד להצלחת חוות מסוג זה, ואם תהליך זה הוא אוטומטי, הוא אפילו טוב יותר ", אמר רכז הפרויקט אלסנדרו ג'וסטי.
"כמה חוות עירוניות משתמשות ב'מים אפורים ' - מי כיור המשמשים להשקיה - היכן שהסיכון לזיהום אפשרי. לכן, פתרון כמו שלנו יהיה משלים מאוד לייצור מזון עתידני ".
פרויקט GRACED יסתיים בשנת 2024 ויערוך ניסויים עתידיים בצרפת, איטליה והונגריה, המכסים מערכות ייצור מסוגים שונים (חקלאות פתוחה רגילה, חקלאות עירונית חדשה, שרשרת ערך אגרו-אקולוגית קצרה, חקלאות חצי אוטומטיות).