CROPGAS


El uso de fertilizantes en agricultura tiene como consecuencia la liberación y producción no deseada de gases contaminantes y efecto invernadero (GEIs), considerados como un problema medioambiental y para la salud pública prioritario a escala mundial. En este contexto, se ha establecido un marco legal internacional donde se especifican techos legales admitidos para gases contaminantes como el amoniaco y GEIs (Dir. 2001/81/CE1) y una hoja de ruta para la reducción de emisiones globales de GEIs en Europa (Dir.2009/29/EC2). En sectores difusos entre los que se encuentra la agricultura, existe una creciente necesidad de cuantificar y controlar las emisiones gaseosas derivadas de su actividad a fin de conseguir el cumplimiento legal marcado. ver más

Por tanto, el desarrollo de un sistema de monitorización sensible y específico para gases contaminantes y GEIs, de bajo coste económico y fácil manejo se convierte en una prioridad para el sector de la agricultura. Durante el año 1 del proyecto (2017) se han desarrollado paralelamente: i) el primer prototipo de sensor de gas amoniaco; ii) sistema integrado de detección y monitorización remota de emisiones gaseosas en campo con sensores comerciales y su caracterización. En el segundo y último año de proyecto (2018), se abordará i) caracterización del sensor CropGas prototipado en año 1, e integrable en el sistema caracterizado durante el año 1; ii) optimización del sistema de monitorización remota desarrollado en el año 1.

Resultados
1. Material activo
El material sensor seleccionado ha sido el grafeno reducido, cuya conductividad eléctrica varía proporcionalmente a la cantidad de amoniaco absorbido, convirtiéndolo en un material óptimo para la fabricación de sensores de amoniaco. Para aumentar la superficie activa y de esta manera la sensibilidad de nuestro material sensor se ha optado por recubrir nanoparticulas de sílica con el grafeno reducido térmicamente.
2. Sensor interdigitado
El sensor es un interdigitado de 3 um de pista fabricado por litografía. En este periodo se procedió al diseño de las máscaras de litografía y a la construcción del primer lote de sensores en wafer de silicio, en las instalaciones de nanofabricación de CEMITEC. El material activo mencionado se ha utilizado para la deposición en el interdígito, observando problemas de afinidad. Estos problemas se han resuelto con la adición de cisteamina. A partir de la fabricación anterior de 19 diseños, se ha realizado la evaluación del diseño de experimentos y se han seleccionado los diseños de mejor rendimiento. La validación se ha realizado de forma preliminar, ya que la tarjeta de acondicionamiento de señal aún no está disponible (se encuentra en fase de validación).
3. Integración electrónica
Se ha diseñado el hardware de adaptación de la señal sensora tanto del sensor propio como del sensor comercial adquirido para pruebas comparativas. Además, se ha iniciado la programación de la primera versión de software en la nube. El diseño esquemático de las tarjetas de comunicaciones se ha completado con el rutado y la fabricación de los PCB. El sistema Mx6 ya está listo. Por otra parte, la tarjeta de adaptación de los sensores también progresa adecuadamente, y se han fabricado las primeras unidades.
4. Análisis de suelos modelo
Se han adquirido sensores de gases de campo utilizados actualmente para lectura de amoniaco en usos industriales, y se pretende utilizar para la determinación de emisiones en condiciones de laboratorio. Se utilizarán suelos alcalinos en volúmenes reducidos para determinar la eficiencia del sensor de gases y del método. Así mismo, se han formulado una primera serie de fertilizantes de liberación controlada y su caracterizado su potencial emisor (figura) que se usarán en la segunda mitad del año 2018 para las pruebas en campo. Se ha trabajado sobre los tres estrategias para fertilizantes nitrogenados (i) recubiertos, ii) con inhibidores de la ureasa y iii) con nitrógeno orgánico) y diferente volatilización potencial de amoniaco para utilizar en la valoración del sensor de amoniaco tanto en laboratorio como en campo. El fertilizante control será la urea granulada.

  • Año: 2017
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: Fundación Cetena – CEMITEC
  • Socios del proyecto: UNIVERSIDAD PÚBLICA DE NAVARRA y UNIVERSIDAD DE NAVARRA