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Uso de sensores para analizar la composición de los purines y digestatos

Un estudio realizado por el IFIP (Francia) ha comparado tres métodos de sensores basados en la espectrometría de infrarrojo cercano (NIRS), la conductividad eléctrica y la espectrometría por resonancia magnética nuclear (RMN).

30 diciembre 2024
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En Francia, cada año se producen más de 40 millones de m³ de purines procedentes de cerdos, bovinos y aves de corral, de los cuales 17 millones de m³ provienen de las granjas porcinas. Con más de 1.700 unidades en funcionamiento a finales de 2023, la metanización sigue desarrollándose, y, por lo tanto, también aumenta el volumen de digestato producido. La fertilización orgánica de los suelos constituye la última etapa en la valorización de los purines y digestatos.

Dado que su composición es muy variable, el uso de valores de referencia promedio resulta poco adecuado para una fertilización de precisión. Aunque el análisis de laboratorio es el método de referencia, sigue siendo costoso y requiere varios días, e incluso semanas, para obtener los resultados.

Las metodologías de análisis rápido integradas en las cisternas de purines representan una alternativa interesante para explorar. Estas utilizan sensores que se basan en ciertas propiedades físicas de los componentes del purín. Existen, principalmente, tres métodos:

  • Sensores basados en espectrometría de infrarrojo cercano (señales luminosas).
  • Sensores basados en la conductividad eléctrica.
  • Más recientemente, sensores basados en espectrometría por resonancia magnética nuclear.

Un estudio llevado a cabo por el IFIP ha permitido comparar estos tres métodos: su modo de funcionamiento, sus ventajas y sus limitaciones.

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Dispositivos IR en cisterna de purines. Fuente: IFIP.

Dispositivos IR en cisterna de purines. Fuente: IFIP.

Metodo IR

El método IR se presenta como la técnica más precisa para predecir el contenido de los principales componentes del purín. Sin embargo, la calidad de los resultados obtenidos requiere una calibración regular de las mediciones espectrales. Estas calibraciones exigen un mantenimiento técnicamente complejo, que debe ser preferentemente realizado por un operador especializado. La instalación, bastante compleja, y este mantenimiento hacen que el sistema sea relativamente costoso. Una cisterna de purines con un uso intensivo en el marco de una empresa de trabajos agrícolas (ETA) o una Cooperativa de Utilización de Maquinaria Agrícola (CUMA) podrá amortizar mejor su coste.

Ventajas Puntos de vigilancia
  • Rapidez en la lectura
  • Poca o ninguna preparación de la muestra
  • Evaluación simultánea de varios componentes
  • Predicción bastante precisa para el nitrógeno total y amoniacal, el carbono total, la materia seca, la materia orgánica y resultados variables para el fósforo
  • Método ampliamente investigado y desarrollado
  • Coste de inversión relativamente elevado
  • El recalibrado del sensor debe realizarse regularmente por un operador especializado
  • Predicciones algo menos precisas para K y Mg

Conductividad eléctrica

La medición de la conductividad eléctrica es muy adecuada para los elementos solubles, especialmente el nitrógeno amoniacal y, en menor medida, el potasio. Gracias a las correlaciones entre elementos, el resultado puede ser interesante para el nitrógeno total, pero sigue siendo impreciso para el fósforo. El equipo, su instalación y su mantenimiento son sencillos, lo que se traduce en un coste de uso muy razonable.

Ventajas Puntos de vigilancia
  • Tecnología simple y fácil de implementar, y por ello poco costosa
  • Medición rápida
  • Proporciona resultados interesantes para el nitrógeno amoniacal (algo menos precisa para el nitrógeno total) y el potasio
  • Menos fiable para el fósforo y la materia seca

Resonancia magnética

Las predicciones mediante resonancia magnética nuclear (RMN) presentan ventajas: precisión en la estimación, ausencia de componentes sensibles en contacto con los efluentes y no requiere operaciones de calibración. Sin embargo, a pesar de estos beneficios y probablemente debido a su menor grado de desarrollo, no se ha implementado a nivel de campo.

Ventajas Puntos de vigilancia
  • Tecnología, a priori, la más precisa
  • Sin contacto directo con el efluente
  • Sin necesidad de calibración: técnica sencilla
  • Potencial de movilidad
  • Tiempo de análisis más largo (para una predicción fiable) y mucho menos retorno de experiencias en comparación con las otras dos técnicas
  • No hay fabricantes/distribuidores identificados
  • Medición indirecta de la materia seca y del nitrógeno total → fuente potencial de error debido medida indirecta

Conclusiones

Entre las tres técnicas posibles para sensores integrados destinados a estimar la composición de los purines y digestatos, solo el infrarrojo cercano (IR) y la conductividad eléctrica se están desplegando actualmente sobre el terreno.

La elección entre estas dos técnicas dependerá probablemente del perfil del usuario: el grado de exigencia en la calidad y naturaleza de las predicciones, el tipo de equipos ya adquiridos, el nivel de uso de la cisterna de purines, los servicios adicionales deseados (herramientas cartográficas, automatización de los registros de aplicación), la versatilidad del sensor, etc.

El uso de estos sensores sigue siendo limitado, con probablemente menos de 200 cisternas de purines equipadas hasta la fecha, frente a un mercado potencial de varios miles de unidades. Sin embargo, su desarrollo continúa impulsado por una presión económica y normativa creciente para lograr una fertilización orgánica de precisión.

Pascal Levasseur, Ingeniero en medio ambiente del IFIP, en el marco del proyecto Val’Or : ‘Mieux valoriser les engrais organiques sur les exploitations agricoles, l’épandage au coeur de multiples enjeux’, realizado en colaboración con las FRCuma Ouest, FDCuma 53, FDCuma 44 y Aile, con el apoyo del CASDAR del Ministerio de Agricultura.

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