De Universitat Oberta de Catalunya (UOC) en het in Barcelona gevestigde bedrijf LENIUM zijn een onderzoeksproject gestart om een irrigatiesysteem te ontwerpen dat de land- en tuinbouw milieuvriendelijker moet maken. Dit in het licht van klimaatverandering zoals toenemende droogte. Het project wordt gefinancierd door het Nuclis-programma voor O&O-projecten om de klimaatverandering aan te pakken. Het is ontwikkeld door het Catalonia's Agency for Business Competitiveness (ACCIÓ) van de regering van Catalonië en richt zich op kasteelt. Het doel is om een apparaat te maken dat water uit de luchtvochtigheid opvangt en opslaat. Dit water kan vervolgens gebruikt worden om gewassen in kassen te irrigeren volgens de behoeften bepaald door een netwerk van ondergrondse sensoren.
Drie jaar
Het project Ambient Humidity Efficient Irrigation System duurt drie jaar en het laatste jaar is gericht op testen onder echte teeltomstandigheden in een kas van 250 vierkante meter bij het Institute of Agrifood Research and Technology (IRTA) in Cabrils. Joan Melià, lid van de faculteit Informatica, Multimedia en Telecommunicatie en onderzoeker bij de onderzoeksgroep Draadloze Netwerken (WINE) van het Internet Interdisciplinair Instituut (IN3), leidt de deelname van het UOC. Hij is expert in radiofrequentie-identificatie en verantwoordelijk voor het ontwerp van het sensorsysteem in de kas om de vochtigheid te controleren.
Radiofrequentiegolven om vochtigheid te detecteren
"We gaan werken met ultrahoogfrequente radiofrequentie-identificatieapparaten (UHF RFID) vergelijkbaar met kledinglabels in winkels. Het is een standaardtechnologie die wordt gekoppeld aan een reeks antennes die zijn aangepast of opnieuw ontworpen voor dit project," legt Joan uit. De aanwezigheid van water verhindert dat de antennes goed werken. De UOC-onderzoekers interpreteren de eigenschappen van de golven die de sensoren naar de antennes sturen en vertalen die naar bodemvochtwaarden. Dat doen ze met behulp met van een speciaal softwarepakket en de kennis die ze tijdens eerder onderzoek hebben opgedaan. Ze focussen zich met name op aspecten zoals de sterkte en fase van het signaal, de frequentie en het leeskanaal.
Monitoren
"Het voordeel van deze sensoren is dat ze geen batterijen nodig hebben en passief werken door gebruik te maken van de energie van de radiofrequentiegolven die door het afleesapparaat worden uitgezonden. Een paar antennes kan tientallen sensoren van energie voorzien die herbruikbaar zijn en slechts een paar cent kosten. Als we kunnen laten zien dat de antennes commercieel levensvatbaar kunnen we aantonen dat we gewassen nauwkeurig en economisch kunnen monitoren," zegt de UOC-onderzoeker.
Het monitoren van de vochtigheidsniveaus in bodemteelt is een belangrijk aspect van het project. Het ontvochtigingsproces produceert slechts een beperkte hoeveelheid water, wat betekent dat het zo efficiënt mogelijk moet worden gebruikt. Hoewel het project is gekoppeld aan een mediterraan klimaat omdat het wordt getest in een kas in de regio Maresme bij Barcelona, denken de onderzoekers dat het makkelijk kan worden aangepast aan andere gebieden met een relatief vochtig klimaat.
Volgend voorjaar technologie testen
Volgens de planning van het project zal de valideringsfase van de technologie in de lente van volgend jaar starten. Er worden afhankelijk van de tijd van het jaar onderzoeken uitgevoerd met tomaten, courgettes of bonen. Deze fase van het onderzoek bepaalt of het voordeliger is om vochtcollectoren binnen of buiten kassen te installeren en of er voldoende water wordt verkregen. De bodemvochtsensoren die door het UOC zijn ontwikkeld zullen in ondergrondse teeltomstandigheden op verschillende dieptes (10, 20 en 40 cm) worden vergeleken. De sensoren worden vergeleken met de waarden die worden aangegeven door andere sensoren die al op de markt zijn en die andere technologieën gebruiken.
De irrigatie in de kas is in de vorm van een druppelsysteem en de dosering wordt berekend op basis van de verdampingsbehoefte van de planten volgens klimaatgegevens. De irrigatie wordt aangepast volgens het watergehalte van de bodem bepaald door de sensoren. Het project is er op gericht om de teelt van de verschillende gewassen te monitoren. Zo wordt de geproduceerde hoeveelheid in kilogrammen berekent die geproduceerd worden door het geleverde irrigatiewater. Daarmee wordt bepaald of dit systeem dicht bij zelfvoorziening komt en daarmee dicht bij een milieuvriendelijke kas.
Samenwerking universiteit-bedrijfsleven
Dit onderzoeksproject van het UOC wordt uitgevoerd in samenwerking met LENIUM. Dit bedrijf is gespecialiseerd in de financiering en uitvoering van projecten op het gebied van hernieuwbare energie en circulaire economie bij grootverbruikers in voornamelijk Noord-Afrika en de Sahel. LENIUM houdt zich bezig met onderzoek en ontwikkeling, met een focus op agrivoltaïsche systemen. Met agrivoltaïsche systemen wordt zonne-energie produceert op het platteland terwijl de land- en tuinbouw doorgaat. Daarnaast wordt water verkregen door middel van hernieuwbare energie in droge of waterarme gebieden.
Dit project is een stap in de richting van het ontwerp van een kas voor het telen van groenten die zelfvoorzienend zijn op het gebied van energie en water. UOC-onderzoekers implementeren het sensorsysteem. In de tussentijd werkt het onderzoeksteam van het bedrijf aan een apparaat met absorberende materialen en panelen om water vast te houden wanneer de relatieve vochtigheid hoger is dan 30%.
Bron: uoc.edu