Miniaturized sensor system for continuous soil-nutrient monitoring based on integration of a lab-on-a-chip microfluidic cartridge with an optoelectronic detection unit
Develop a miniaturized sensor system for in-situ soil nutrient monitoring to enhance soil regeneration and support agricultural practices, targeting market readiness and potential spin-off creation.
Projectdetails
Introduction
The soil of the earth is the basis of our life. Efficient use of soil is needed for feeding the growing population. Contaminated soil needs to be regenerated to protect the quality of drinking water and, more generally, the ecosystem.
Project Proposal
Here, we propose a highly miniaturized sensor system for monitoring nitrate, ammonium, and phosphate based on the integration of a lab-on-a-chip microfluidic cartridge with an optoelectronic detection unit.
Optoelectronic Detection
The optoelectronic detection chip employs the directional organic light-emitting diode (OLED) we developed within the ERC PoC project BEAMOLED. This kind of OLED allows for direct integration of the optoelectronic chip with the microfluidic cartridge, providing a new level of miniaturization of the optical readout measurement system.
Assay Development
We propose the use of colorimetric assays based on starting with standard assays and improving performance using nanozyme catalysis. A hydrophilic ceramic as an inlet to a microfluidic channel is proposed for the intake of soil solution. Reagents, as well as the waste, are stored in the sensor system.
System Specifications
We target a system size of 3 cm x 3 cm x 5 cm for maintenance-free operation in the soil for a duration of one year for in-situ monitoring of 100 data points per nutrient.
Research and Validation
In a soil-science study, the soil-solution extraction into the microfluidic will be investigated for soils with a wide range of pore size distributions, bulk densities, pore-space connectivity, and soil water content to validate the extraction approach scientifically.
Testing Plans
Pot and field tests in agriculture and soil remediation are planned for validation in application-relevant environments of two potential markets and to develop market readiness.
Future Goals
Our aim is to start a spin-off company after the completion of this project. By the parallel development of the technology and business side with an interdisciplinary team from electrical engineering, chemical engineering, soil science, and economics/entrepreneurship, an iterative adjustment process is achieved.
Financiële details & Tijdlijn
Financiële details
Subsidiebedrag | € 2.499.716 |
Totale projectbegroting | € 2.499.716 |
Tijdlijn
Startdatum | 1-11-2022 |
Einddatum | 31-10-2025 |
Subsidiejaar | 2022 |
Partners & Locaties
Projectpartners
- CHRISTIAN-ALBRECHTS-UNIVERSITAET ZU KIELpenvoerder
Land(en)
Vergelijkbare projecten binnen EIC Transition
Project | Regeling | Bedrag | Jaar | Actie |
---|---|---|---|---|
Real-time nutrient sensing for mapping fertilizer needsLiveSen-MAP aims to develop a high-resolution crop nutrient dataset with farmers to create predictive models for sustainable fertilization recommendations, enhancing agricultural efficiency and business viability. | EIC Transition | € 2.499.955 | 2023 | Details |
Real-time nutrient sensing for mapping fertilizer needs
LiveSen-MAP aims to develop a high-resolution crop nutrient dataset with farmers to create predictive models for sustainable fertilization recommendations, enhancing agricultural efficiency and business viability.
Vergelijkbare projecten uit andere regelingen
Project | Regeling | Bedrag | Jaar | Actie |
---|---|---|---|---|
Robuuste sensor voor het meten van bodemkwaliteit door middel van electrolyseDit project ontwikkelt een slimme sensor voor het meten van bodemkwaliteit om overbemesting te voorkomen, wat leidt tot optimale gewasopbrengst en bescherming van oppervlaktewater. | Mkb-innovati... | € 16.800 | 2023 | Details |
NUTRIËNTENSENSORHet project onderzoekt de haalbaarheid van betrouwbare metingen van stikstof, fosfor en kalium in bodemvocht met sensoren om de verduurzaming van de landbouw te bevorderen. | Mkb-innovati... | € 20.000 | 2021 | Details |
Haalbaarheid van een innovatieve enzymsensor voor de voedingsindustrieHet project onderzoekt de haalbaarheid van goedkope biosensoren voor vroege detectie van contaminanten in de landbouw-, water- en voedselketen, met als doel voedselveiligheid en kwaliteit te verbeteren. | Mkb-innovati... | € 20.000 | 2023 | Details |
The Identification of the Reactive Pore Space in SoilsEXPOSOIL aims to enhance soil quality assessment by developing innovative methods to analyze reactive pore spaces and their impact on nutrient and contaminant bioavailability in undisturbed soils. | ERC Advanced... | € 2.498.535 | 2022 | Details |
IncoTIMEHet project richt zich op het verbeteren van het coatingsproces voor microfluïdische cartridges, met als doel een schaalbaar en economisch productieprotocol voor Point of Care diagnostische testen te ontwikkelen. | Mkb-innovati... | € 180.950 | 2023 | Details |
Robuuste sensor voor het meten van bodemkwaliteit door middel van electrolyse
Dit project ontwikkelt een slimme sensor voor het meten van bodemkwaliteit om overbemesting te voorkomen, wat leidt tot optimale gewasopbrengst en bescherming van oppervlaktewater.
NUTRIËNTENSENSOR
Het project onderzoekt de haalbaarheid van betrouwbare metingen van stikstof, fosfor en kalium in bodemvocht met sensoren om de verduurzaming van de landbouw te bevorderen.
Haalbaarheid van een innovatieve enzymsensor voor de voedingsindustrie
Het project onderzoekt de haalbaarheid van goedkope biosensoren voor vroege detectie van contaminanten in de landbouw-, water- en voedselketen, met als doel voedselveiligheid en kwaliteit te verbeteren.
The Identification of the Reactive Pore Space in Soils
EXPOSOIL aims to enhance soil quality assessment by developing innovative methods to analyze reactive pore spaces and their impact on nutrient and contaminant bioavailability in undisturbed soils.
IncoTIME
Het project richt zich op het verbeteren van het coatingsproces voor microfluïdische cartridges, met als doel een schaalbaar en economisch productieprotocol voor Point of Care diagnostische testen te ontwikkelen.