Multi-sensor

Artículos científicos

• Morales F, Irigoyen JJ, Antolín MC, Goicoechea N, Santesteban H, Oyarzun M, Luquin J, Barbarin M, Urdiain A, Pascual I (2022) Novel, technical advance: A new grapevine transpiration prototype for grape berries and whole bunch based on relative humidity sensors. Computers and Electronics in Agriculture, 196: 106890.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169922002071
• Pascual I, Antolín MC, Goicoechea N, Irigoyen JJ, Morales F (2022) Grape berry transpiration influences ripening and must composition in cv. Tempranillo (Vitis vinifera L.). Physiologia Plantarum, 174:e13741. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ppl.13741

Congresos

• Cabodevilla A, Morales F, Pascual I (2022) Transpiración del racimo de uva y su influencia en la maduración en condiciones de cambio climático. Acta de Horticultura n.91. pp 149-152.

¿Por qué surge el proyecto Multi-sensor?
La transpiración es el proceso por el que los tejidos vivos pierden agua en forma de vapor de agua. Esto también ocurre en las plantas, en gran medida en las hojas, pero también en los frutos. Cuando comenzamos a plantear el proyecto vimos que existían pocos indicios científicos de una posible relación entre la transpiración del racimo y la velocidad de maduración de las uvas. Esta relación puede ser muy importante porque uno de los efectos del cambio climático es precisamente una aceleración del desarrollo y maduración de la uva.

¿Cómo afecta el cambio climático a la calidad de la uva?
Se ha observado en los últimos 30 años que la vendimia se produce cada vez antes, adelantándose la maduración y produciéndose ésta en condiciones climáticas que distan mucho de los óptimos, en presencia de temperaturas altas que disminuyen la calidad de las uvas. Se sabe que el cambio climático está provocando un desequilibrio entre la acumulación de azúcares y antocianinas (responsables del color y, en parte, de la estabilidad de los vinos en barricas) en la uva. Si las uvas se cosechan con un nivel de azúcares óptimo éstas no llegan a tener la concentración de antocianinas que debieran, y si se espera a tener la concentración de antocianinas óptima las uvas están sobre-maduradas, con concentraciones de azúcares elevadas que producen vinos de un elevado grado alcohólico. Se piensa que el adelanto de la maduración podría estar relacionado con la mayor transpiración del racimo. Sin embargo, cuando se planteó este proyecto, había escasas evidencias científicas de ello. Por otro lado, el cambio climático parece estar relacionado con niveles menores de ácidos orgánicos en las uvas, lo que podría producir mostos y vinos de menor acidez.

¿Cómo tratar de anticiparse a esos efectos para que los vinos sigan siendo como los conocemos ahora?
Para poder anticiparnos a los efectos del cambio climático necesitamos conocer en profundidad los cambios fisiológicos y metabólicos que éste provoca en el desarrollo del fruto y este proyecto busca avanzar en este sentido. Estamos empleando prototipos desarrollados durante la ejecución del proyecto para estudiar el proceso de maduración de la uva en condiciones de alta temperatura o alta temperatura combinada con una concentración elevada de CO2. El conocer cómo va yendo la maduración con los prototipos que hemos desarrollado permitiría a los viticultores actuar, de forma precoz y basada en datos, en el viñedo y tomar decisiones para tratar de paliar los efectos negativos de la climatología. Estas actuaciones podrían estar relacionadas con la decisión de regar o no regar, realizar un deshojado o no hacerlo, etc.

¿En qué consisten los prototipos que hemos desarrollado?
Hemos trabajado en dos prototipos, uno de transpiración y otro de respiración. El prototipo de transpiración mide la cantidad de agua, en forma de vapor de agua, que el racimo emite a la atmósfera en función de las condiciones ambientales. Está basado en el uso de sensores de humedad relativa. El prototipo de respiración mide el CO2 emitido y O2 consumido por el racimo como consecuencia del proceso respiratorio. El prototipo mide de forma simultánea los dos gases y se basa en el uso de sensores de CO2 y O2. El primero nos permite saber cómo de rápido va la maduración, el segundo cómo será la acidez final de la uva de vinificación. Ambos prototipos pueden adaptarse para la medida en racimo completo o en bayas escindidas.

¿Quién podría beneficiarse de estos prototipos?
Los posibles beneficiarios serían los grupos de investigación que trabajan en vid, los viticultores y las bodegas. Además, los prototipos que hemos desarrollado podrían adaptarse para su empleo con otros tipos de fruto. La respiración de los frutos frescos durante el almacenamiento post-cosecha, por ejemplo, está estrechamente relacionada con la velocidad de avance hacia la senescencia por lo que las tasas respiratorias resultan de gran importancia para determinar las mejores condiciones de manipulación y conservación de estos productos y que lleguen al consumidor en las mejores condiciones posibles. Ésta podría ser otra posible aplicación.

¿En qué se materializa los resultados del proyecto?
Desde el punto de vista técnico, en dos prototipos de uso rutinario en nuestros grupos de investigación para seguir desarrollando la línea de vid y cambio climático. Desde el punto de vista científico, (i) hemos constatado que la transpiración determina la velocidad de maduración que condiciona la calidad de la uva, y (ii) que las uvas cambian los sustratos que respiran durante el proceso de maduración, de azúcares a ácidos orgánicos, lo que condiciona la acidez del mosto que luego irá a vinificación.

¿Cuáles podrían ser los siguientes pasos del proyecto?
El proyecto finalizó en el mes de noviembre de 2022, pero continuamos trabajando en esta línea por lo que los prototipos desarrollados se emplearán en los próximos experimentos de vid y cambio climático. Además, tenemos en mente explorar vías de mejora, como una mayor portabilidad, introducción de otros sensores, miniaturización de los que ahora estamos usando, introducción de captura de datos de manera inalámbrica (vía bluetooth al móvil), etc.