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Uso de sensores para analisar a composição de dejetos

Um estudo realizado pelo IFIP (França) comparou três métodos de sensores baseados em espectrometria no infravermelho próximo (NIRS), condutividade elétrica e espectrometria de ressonância magnética nuclear (NMR).

8 Janeiro 2025
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Na França, mais de 40 milhões de m³ de dejetos são produzidos anualmente a partir da produção de suínos, bovinos e aves, dos quais 17 milhões de m³ provêm de granjas suinícolas. Com mais de 1.700 unidades em operação até o final de 2023, a metanação continua a se desenvolver e, portanto, o volume de digerido produzido também aumenta. A fertilização orgânica dos solos constitui a última etapa da valorização do dejeto e dos digeridos.

Como sua composição é altamente variável, o uso de valores médios de referência não é adequado para uma fertilização de precisão. Embora a análise laboratorial seja o padrão ouro, ainda é cara e requer vários dias, ou até semanas, para obter resultados.

Metodologias de análise rápida integradas em caminhões-tanque representam uma alternativa interessante a ser explorada. Eles usam sensores baseados em certas propriedades físicas dos componentes dos dejetos. Existem basicamente três métodos:

  • Sensores baseados em espectrometria de infravermelho próximo (sinais luminosos).
  • Sensores baseados em condutividade elétrica.
  • Mais recentemente, sensores baseados em espectrometria de ressonância magnética nuclear.

Um estudo realizado pelo IFIP permitiu comparar estes três métodos: o seu modo de funcionamento, as suas vantagens e as suas limitações.

Dispositivos IR em caminhão-tanque de dejetos. Fonte: IFIP.
Dispositivos IR em caminhão-tanque de dejetos. Fonte: IFIP.

Método IR

O método IR apresenta-se como a técnica mais precisa para prever o conteúdo dos principais componentes do dejeto. No entanto, a qualidade dos resultados obtidos requer calibração regular das medições espectrais. Estas calibrações requerem uma manutenção tecnicamente complexa, que deverá ser realizada preferencialmente por um operador especializado. A instalação e manutenção bastante complexas tornam o sistema relativamente caro. Um caminhão cisterna de utilização intensiva no âmbito de uma empresa de trabalho agrícola (ETA) ou de uma Cooperativa de Utilização de Máquinas Agrícolas (CUMA) poderá amortizar melhor o seu custo.

Vantagens Pontos de vigilância
  • Velocidade de leitura
  • Pouca ou nenhuma preparação de amostra
  • Avaliação simultânea de vários componentes
  • Previsão bastante precisa para nitrogênio total e amoniacal, carbono total, matéria seca, matéria orgânica e resultados variáveis ​​para fósforo
  • Método extensivamente pesquisado e desenvolvido
  • Custo de investimento relativamente alto
  • A recalibração do sensor deve ser realizada regularmente por um operador especializado
  • Previsões um pouco menos precisas para K e Mg

Condutividade elétrica

A medição da condutividade elétrica é muito adequada para elementos solúveis, especialmente nitrogênio amoniacal e, em menor grau, potássio. Graças às correlações entre os elementos, o resultado pode ser interessante para o nitrogênio total, mas permanece impreciso para o fósforo. O equipamento, a sua instalação e manutenção são simples, o que se traduz num custo de utilização bastante razoável.

Vantagens Pontos de vigilância
  • Tecnologia simples e fácil de implementar e, portanto, barata
  • Medição rápida
  • Fornece resultados interessantes para nitrogênio amoniacal (um pouco menos preciso para nitrogênio total) e potássio
  • Menos confiável para fósforo e matéria seca

Ressonância magnética

Predições utilizando ressonância magnética nuclear (RMN) apresentam vantagens: precisão na estimativa, ausência de componentes sensíveis em contato com os efluentes e não requer operações de calibração. Contudo, apesar destes benefícios e provavelmente devido ao seu menor grau de desenvolvimento, não foi implementado a nível de campo.

Vantagens Pontos de vigilância
  • Tecnologia, a priori, a mais precisa
  • Sem contato direto com o efluente
  • Não é necessária calibração: técnica simples
  • Potencial de mobilidade
  • Maior tempo de análise (para previsão confiável) e muito menor retorno de experiências em comparação com as outras duas técnicas
  • Nenhum fabricante/distribuidor identificado
  • Medição indireta de matéria seca e nitrogênio total → fonte potencial de erro devido à medição indireta

Conclusões

Entre as três técnicas possíveis para sensores integrados estimarem a composição de dejetos e digeridos, apenas o infravermelho próximo (IR) e a condutividade elétrica estão atualmente sendo implantados no campo.

A escolha entre estas duas técnicas dependerá provavelmente do perfil do utilizador: o grau de exigência na qualidade e natureza das projeções, o tipo de equipamento já adquirido, o nível de utilização do caminhão-tanque, os serviços adicionais pretendidos (ferramentas de mapeamento, automação de logs de aplicação), a versatilidade do sensor, etc.

A utilização destes sensores permanece limitada, provavelmente com menos de 200 caminhões-tanque de dejetos equipados até à data, em comparação com um mercado potencial de vários milhares de unidades. No entanto, o seu desenvolvimento continua sendo impulsionado pela crescente pressão econômica e regulamentar para alcançar uma fertilização orgânica de precisão.

Pascal Levasseur, Engenheiro Ambiental do IFIP, no âmbito do projeto Val'Or: 'Mieux valorizar les engrais organiques sur les exploits agricoles, l'épandage au coeur de multiples enjeux', realizado em colaboração com a FRCuma Ouest, FDCuma 53 , FDCuma 44 e Aile, com o apoio do CASDAR do Ministério da Agricultura.

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