Empregando os Sensores de CO2 Vaisala em Estufa Científica


Cientistas da Universidade Wageningen & Research, na Holanda, empregam sensores de dióxido de carbono Vaisala em suas estufas de pesquisa há mais de uma década. O dióxido de carbono é um parâmetro de medição extremamente importante na ciência das plantas, não apenas porque as plantas precisam crescer, mas também porque as emissões ambientais contribuem para a mudança climática, ameaças e oportunidades enormes cercam esse gás. Como uma organização de pesquisa de renome mundial, o valor do trabalho do instituto depende em parte da precisão e confiabilidade dos sensores, por isso é importante que seus pesquisadores não comprometam a qualidade dos sensores. Wageningen tem sido uma das forças motrizes no desenvolvimento de pesquisa e tecnologia para horticultura com efeito de estufa na Holanda. O Instituto de Pesquisa de Plantas opera mais de 100 compartimentos de efeito estufa em seu local em Bleiswijk, o que significa que os pesquisadores são capazes de gerar uma ampla variedade de condições ambientais. As variáveis ​​ambientais típicas incluem luz, água, meio de cultivo, nutrientes, controle (biológico) de pragas / doenças, temperatura, umidade e, é claro, dióxido de carbono (CO 2 ); todos os quais têm efeitos significativos no rendimento das culturas. O setor hortícola holandês pretende ser neutro em termos de clima até 2040. Portanto, os pesquisadores de Wageningen construíram recentemente uma nova estufa de demonstração 'Greenhouse2030' para o cultivo de vegetais, frutas e flores para encontrar maneiras de reduzir o CO2 , elimine a necessidade de produtos químicos para proteção de culturas e otimize o uso de água e nutrientes.

Dióxido de carbono em estufas

O CO 2 é um subproduto de muitos processos nas indústrias de petróleo, gás e petroquímica, mas também é exigido pelas plantas para crescer por meio da fotossíntese, portanto os operadores holandeses de efeito estufa colaboraram com o setor industrial do país para utilizar esse subproduto e, assim, contribuir a luta contra as mudanças climáticas, reduzindo as emissões líquidas de CO 2 do país . Globalmente, muitos operadores de estufa queimam gás natural para gerar CO 2 , mas isso também gera calor que pode não ser necessário nos meses de verão, portanto a utilização de um subproduto industrial é significativamente preferível. CO 2foi entregue pela primeira vez às estufas holandesas em 2005 por meio de uma rede de tubulações estabelecida pela empresa Dióxido de Carbono Orgânico para Assimilação de Plantas (OCAP). Operadores comerciais de efeito estufa pagam por esse suprimento de CO 2 , que é amplamente derivado de uma usina de bioetanol. Uma característica fundamental da pesquisa do Instituto é o trabalho para otimizar a utilização de CO 2 , juntamente com outras variáveis ​​de crescimento das plantas. Por exemplo, o Instituto desenvolveu uma ferramenta de simulação para dosagem de CO 2 : o " visualizador de CO 2 ". Este programa monitora e exibe os efeitos da estratégia de dosagem de um produtor. Por exemplo, ele permite a avaliação da dosagem de CO 2 por volta do meio dia em comparação com a dosagem pela manhã.

Monitoramento de dióxido de carbono

Após cerca de 10 anos de operação, o instituto está substituindo cerca de 150 das sondas de modelos mais antigas por um mais novo. A calibração de todas as sondas é verificada antes do início de cada projeto, utilizando gases de referência certificados. É importante que os dados de calibração sejam rastreáveis, para que cada certificado de calibração da sonda seja retido e as verificações de calibração subsequentes sejam documentadas. Um monitor portátil de CO 2 (um Vaisala GM70) com uma sonda de GMP252 CO 2 também é usado como uma ferramenta de validação para verificar as sondas instaladas, mesmo que não seja necessária calibração adicional. Atualmente, as sondas instaladas do Instituto fornecem sinais de 4-20 mA que alimentam os 'computadores climáticos' programados para gerenciar automaticamente as estufas. Este sistema também dispara alarmes se o CO2 níveis se aproximam de níveis perigosos por qualquer motivo.

Tecnologia de sensor de CO 2

O CO 2 absorve a luz na região de infravermelho (IR) a um comprimento de onda de 4,26 μm. Isso significa que, quando a radiação infravermelha é passada através de um gás contendo CO 2 , parte da radiação é absorvida e essa absorvância pode ser medida. O sensor de dióxido de carbono Vaisala CARBOCAP ® apresenta um inovador filtro Fabry-Perot Interferometer (FPI) micro-usinado, eletricamente ajustável. Além de medir o CO 2absorção, o filtro FPI permite uma medição de referência no comprimento de onda em que não ocorre absorção. Ao realizar a medição de referência, o filtro FPI é eletricamente ajustado para alternar a banda de desvio do comprimento de onda de absorção para um comprimento de onda de não absorção. Essa medição de referência compensa qualquer possível alteração na intensidade da fonte de luz, bem como a contaminação ou acúmulo de sujeira no caminho óptico. Conseqüentemente, o sensor CARBOCAP ® é altamente estável ao longo do tempo e, incorporando ambas as medições em um sensor, essa tecnologia compacta pode ser incorporada em pequenas sondas, módulos e transmissores. A tecnologia CARBOCAP ® significa que os pesquisadores não precisam se preocupar com desvio de calibração ou falha no sensor.

Pesquisa em ciência de plantas de dióxido de carbono

Atualmente, dois projetos estão em andamento para avaliar os efeitos de diferentes níveis de CO 2 na produção da planta. Um está estudando frutas macias e os outros tomates; No entanto, com o CO 2 desempenhando um papel tão importante no crescimento das plantas quanto nas mudanças climáticas, o valor de medições precisas desse gás continua a crescer. A maioria das estufas agora está conectada à Ethernet do instituto e uma grande variedade de novos sensores são continuamente adicionados à rede de monitoramento; oferecendo uma oportunidade de utilizar novos sensores 'inteligentes'.

Sumário

A precisão, a estabilidade e a confiabilidade dos sensores de CO 2 em Bleiswijk são claramente de vital importância para o sucesso das pesquisas do Instituto, principalmente porque os dados de uma estufa são frequentemente comparados com os de outras. O suprimento de CO 2 tem um custo; portanto, é importante que esse recurso seja monitorado e fornecido com eficácia, para que a produção da planta possa ser otimizada. Claramente, medidas para reduzir o uso de combustíveis fósseis e desenvolver sistemas de gerenciamento de energia mais eficientes ajudarão a reduzir as emissões de CO 2 do setor de efeito estufa. No entanto, a importância da utilização de CO 2 deve aumentar, considerando a meta climática para 2040 e a necessidade mundial de encontrar novas e melhores maneiras de capturar CO 2 de maneira sustentável e economicamente viável.

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