Primer desarrollo de una matriz de sensores de gas para supervisar el flujo de emisión superficial de amoníaco en los prados

50   El nitrógeno se utiliza en la agricultura para fertilizar las tierras de cultivo. Durante el esparcimiento de los fertilizantes, una parte importante del nitrógeno se pierde por volatilización del amoníaco (NH3). Estas emisiones son responsables de los malos olores, pero también son principalmente precursoras de las partículas (PM). En Europa, la agricultura es una de las principales fuentes de PM compuestas por nitrógeno.

Es necesario recoger más datos sobre las emisiones para comprender mejor el impacto de esta actividad. Las técnicas de medición de NH3, utilizadas para la vigilancia de la calidad del aire ambiente, son caras y pesadas de manejar para el sector agrícola. Otras técnicas, menos costosas, como el muestreo pasivo, también se utilizan para estimar el flujo de amoníaco, pero no están adaptadas para un seguimiento continuo. Por eso proponemos adaptar nuestros dispositivos habituales de e-nose a las emisiones de amoníaco de los pastizales fertilizados.

Marie Scheuren*, Anne-Claude Romain

Sensing of Atmospheres and Monitoring (SAM), Department of Environmental Sciences and Management, University of Liege, - Avenue de Longwy 185, 6700 Arlon (Belgium). *mscheuren@uliege.be

 

   Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.

   Editor académico: Carlos N Díaz.

   Calidad del contenido: Este artículo científico ha sido revisado por al menos dos revisores. Vea el comité científico aquí.

   Cita: M. Scheuren et. al., 2021, First Development Of A Gas Sensor Array For Monitoring Ammonia Surface Emission Flux From Grasslands, 9ª Conferencia de la IWA sobre olores y COV/emisiones atmosféricas, Bilbao, España, Olores.org.

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   ISBN: 978-84-09-37032-0

   Palabras clave: Fertilización, pradera, amoníaco, olores, sensores MOS

Resumen

   El nitrógeno se utiliza en la agricultura para fertilizar las tierras de cultivo. Durante el esparcimiento de los fertilizantes, una parte importante del nitrógeno se pierde por volatilización del amoníaco (NH3). Estas emisiones son responsables de los malos olores, pero también son principalmente precursoras de las partículas (PM). En Europa, la agricultura es una de las principales fuentes de PM compuestas por nitrógeno. Es necesario recoger más datos sobre las emisiones para comprender mejor el impacto de esta actividad. Las técnicas de medición de NH3, utilizadas para la vigilancia de la calidad del aire ambiente, son caras y pesadas de manejar para el sector agrícola. Otras técnicas, menos costosas, como el muestreo pasivo, también se utilizan para estimar el flujo de amoníaco, pero no están adaptadas para un seguimiento continuo. Por eso proponemos adaptar nuestros dispositivos habituales de e-nose a las emisiones de amoníaco de los pastizales fertilizados.

   El conjunto de sensores se construye utilizando seis sensores semiconductores de óxido metálico comerciales. Los sensores se insertan de forma radial y uniforme en una cámara cilíndrica de PTFE de pequeño tamaño. Cuatro de los sensores seleccionados son sensibles al amoníaco, uno es sensible a los COV y el último a los gases combustibles. Se registra la resistencia del sensor, la temperatura y la humedad. Se utiliza una bomba para aspirar el aire de la cámara del sensor, cuyo flujo se regula a 200 ml/min.

   La concentración de amoníaco se mide con filtros empapados de ácido, esta metodología se desarrolla por primera vez en el laboratorio. Para determinar la concentración de NH3 en la atmósfera, se realizan experimentos con una concentración conocida de NH3. El amoníaco se introduce en un sistema utilizando controladores de flujo másico y una botella de aire analítico comercial para diluir el gas hasta el nivel de ppb. El aire sintético se humedece a diferentes valores. A continuación, se llevó a cabo un experimento de fertilización orgánica en una pradera, con purines de ganado. El dispositivo de filtros empapados de ácido y el conjunto de sensores se colocaron en el campo a 30 cm sobre la vegetación. Además de estas dos mediciones, se tomaron muestras de olor para el análisis de olfatometría dinámica, también a 30 cm sobre la vegetación.

   Los resultados muestran que el dispositivo de filtros empapados de ácido atrapa eficazmente el NH3 y, por tanto, puede utilizarse para determinar la concentración de NH3 en el aire. Esta primera experiencia de seguimiento de una fertilización nitrogenada con un conjunto de sensores de óxido metálico, muestra que el instrumento es capaz de discriminar claramente el cambio en la composición del aire durante las primeras 2 horas después de la aplicación del purín. Sin embargo, estos resultados no parecen estar correlacionados con la concentración de olor, que es estable durante el primer día después de la fertilización.

 

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