Como é que se pode aumentar o rendimento e a qualidade das culturas em estufa?
Como é que se pode aumentar o rendimento e a qualidade das culturas em estufa?
Sem o processo de fotossíntese, a energia luminosa não seria capaz de converter o dióxido de carbono em oxigénio, um elemento essencial para a vida e para as nossas culturas. Os níveis deCO2 têm de ser continuamente monitorizados para garantir o rendimento e a qualidade das culturas em estufa. Como é que os níveis deCO2 podem sermonitorizados com precisão?
A fotossíntese, fonte de vida e geradora de açúcar
Sabia que, para além de oxigénio, as nossas plantas também produzem açúcar?
A fotossíntese é a fonte do oxigénio que respiramos e dos alimentos que comemos. Sem o processo de fotossíntese, a energia luminosa não seria capaz de converter o dióxido de carbono em oxigénio.
A sua eficácia depende de uma série de parâmetros. Um deles é a concentração de dióxido de carbono no ar ambiente.
Para além do dióxido de carbono, a planta precisa de açúcar para crescer. Na verdade, ela produz açúcar por si própria. Os minerais, a água e a luz são os outros componentes necessários.
A reação de fotossíntese é então a seguinte: CO₂ + H₂O + Luz → Açúcar + O₂
Mais precisamente, este açúcar é utilizado pela planta como combustível. Permite-lhe gerar novas células e, de certa forma, respirar.
Porquê monitorizaro CO2 em estufas?
A resposta é simples: o controlo do CO₂ optimiza o processo de fotossíntese, estimulando e controlando o crescimento das plantas.
A produção de culturas em estufa é atualmente uma realidade crescente em todo o mundo. Estima-se que existam 405 000 hectares de estufas em toda a Europa.
Nos últimos 20 anos assistiu-se a uma revolução no cultivo e na tecnologia das estufas.
Até há pouco tempo, um rendimento de 100 toneladas/ha de tomate numa estufa era considerado um bom desempenho... Atualmente, uma colheita de 600 toneladas/ha não é invulgar em estufas de alta tecnologia.
Hans Dreyer, Diretor da Divisão de Produção e Proteção Vegetal da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura
A utilização de estufas ajuda a otimizar o crescimento das culturas
Pode pensar-se que as regiões do mundo com muito sol não precisam de estufas. Mas não é esse o caso.
Mais uma vez, dependendo da cultura,o CO2, tal como a temperatura e a velocidade do ar, é um parâmetro-chave, e o seu nível ótimo varia.
Sabe-se que a concentração deCO2 no ar ambiente aumentou drasticamente desde a revolução industrial, e ainda mais rapidamente atualmente.
No entanto, o seu nível médio é atualmente de cerca de 400 ppm (partes por milhão), ou seja, 0,04% do ar que respiramos.
Em condições de luz e temperatura adequadas, os tomates crescem melhor com 900 ppm e os pepinos com 700 ppm.
Favorecer uma concentração óptima de dióxido de carbono para o crescimento
Parece, portanto, evidente que as atmosferascontroladas por CO2 e, por conseguinte, as estufas, têm de ser desenvolvidas em todas as regiões, a fim de responder ao desafio de alimentar o mundo nos próximos anos.
Os Países Baixos são conhecidos como pioneiros no cultivo em estufas com atmosfera controlada. Com um número considerável e sempre crescente de 9.000 grandes estufas, que ocupam 0,25% da superfície total do país, este mercado representa uma parte significativa do PIB do país. São empregados 150.000 trabalhadores e 80% dos produtos são exportados.
A Espanha é também conhecida por ter uma das maiores estufas do mundo. Está situada em Almeria, onde as estufas cobrem uma área de quase 200 km².
Como pode ser controlado o enriquecimento de CO2 numa estufa?
O CO₂ extra deve ser introduzido durante os períodos de tempo ensolarado, mas não em dias nublados ou à noite.
Pode ser extraído de queimadores que utilizam petróleo ou gás natural. Neste caso, há que ter o cuidado de evitar a presença de gases tóxicos na estufa, quer para as plantas (SO2, etileno, etc.) quer para o pessoal (monóxido de carbono).
Também é possível utilizarCO2 líquido puro, adquirido em fornecedores comerciais.
O método mais comum de enriquecimento deCO2 para aplicações em estufas é a combustão de combustíveis fósseis. E o combustível mais comummente utilizado para o enriquecimentode CO2 é o gás natural . A queima de um m³ de gás natural gera cerca de 1,8 kg deCO2.
A adição deCO2 pode então levar a variações locais na concentração deCO2 em toda a estufa. Os gradientes horizontais e verticais das condições ambientais são desvantajosos, mas inevitáveis. O mais importante éevitar uma redução da homogeneidade do crescimento das plantas e da produção vegetal. Por exemplo, no caso de uma rede de distribuição, existe uma elevada concentração deCO2 perto dos tubos de distribuição e um nível baixo perto da cumeeira, ou perto de janelas de ventilação abertas. Por conseguinte, é aconselhável colocar as linhas de distribuição deCO2 a um nível baixo, o mais próximo possível das culturas. Desta forma, a difusão natural do dióxido de carbono em direção ao topo da estufa assegurará a uniformidade do enriquecimento de CO2 ao longo do eixo vertical.
A distribuição horizontal é também um desafio, uma vez que toda a superfície da estufa deve conter a mesma quantidade deCO2, para que todas as plantas cresçam ao mesmo ritmo e para que a maturidade e a qualidade sejam uniformes em toda a cultura.
PRINCÍPIO DA DISTRIBUIÇÃO DO CO₂ NUMA ESTUFA
A solução Fuji Electric para aumentar o rendimento e a qualidade das culturas em estufa
Criação de uma rede de controlo deCO2 : Analisador deCO2 por infravermelhos
Para garantir a homogeneidade volumétrica (horizontal e vertical) da concentração deCO2 na estufa, a melhor estratégia é medi-la em vários pontos da estufa.
Isto pode ser feito com vários analisadores de gás e/ou por amostragem em vários pontos com um único analisador, dependendo da dimensão da estufa e do orçamento disponível.
No caso de uma estufa de grandes dimensões, serão utilizados vários monitoresde CO2 para cobrir todo o volume. Para garantir que a atmosfera seja o mais representativa possível, cada controlador medirá simultaneamente várias zonas mais pequenas (geralmente 4 ou 6).
Esta estratégia optimizada garante que oCO2 é distribuído uniformemente por todas as culturas.
O monitorde CO2 ZFP da Fuji Electric para estufas é um analisador de gás NDIR (Non-Dispersive Infra-Red) dedicado. Foi concebido há anos para este fim e foi melhorado com a experiência. Mais de 10.000 monitoresde CO2 ZFP estão atualmente a ser utilizados em toda a Europa para otimizar a nossa produção alimentar, melhorando a fotossíntese através da fertilizaçãocom CO2.
Equipado com o seu próprio filtro interno e bomba, este analisador de infravermelhos é capaz deaspirar o ar ambiente em torno da sua própria posição, e depois de áreas distantes, utilizando uma rede de tubos de amostragem. Uma estratégia comum, como a ilustrada ao lado, é aspirar ar de várias áreas para garantir que o CO2 é homogéneo na zona alvo.
A instalação do controlador ZFP CO₂ é simples, e a sua estabilidade única permite uma frequência de calibração anual.
O sensor funciona utilizando uma fonte de infravermelhos (IV) que dirige ondas de luz através de uma célula cheia de uma amostra de ar. Este ar move-se em direção a um filtro ótico localizado em frente de um detetor de luz infravermelha.
O detetor de luz infravermelha mede a quantidade de luz infravermelha que passa através do filtro ótico.
A banda de radiação IR também produzida pela fonte IR está muito próxima da banda de absorção de 4,26 microns doCO2. Como o espetro IR doCO2 é único, a correspondência de comprimento de onda da fonte de luz serve como uma assinatura ou "impressão digital" para identificar a moléculade CO2.
Quando a luz infravermelha atravessa a célula, as moléculasde CO2 absorvem a banda específica da luz infravermelha e deixam passar os outros comprimentos de onda da luz. Na extremidade do detetor, a luz restante atinge um filtro ótico que absorve todos os comprimentos de onda da luz, exceto o comprimento de onda absorvido pelas moléculasde CO2 na célula de amostra. Finalmente, um detetor de IV lê a quantidade restante de luz que não foi absorvida pelas moléculasde CO2 ou pelo filtro ótico.
A diferença entre a quantidade de luz irradiada pela fonte de IR e a quantidade de luz IR recebida pelo detetor é medida. Como a diferença é o resultado da absorção da luz pelas moléculasde CO2 presentes no ar no interior da célula, é diretamente proporcional ao número de moléculasde CO2. Estes dados são então processados pela placa eletrónica interna e emitidos como um sinal de 4-20 mA utilizado pelo sistema de enriquecimentode CO2.
Vantagens do analisador ZFP da Fuji Electric
Assegura um enriquecimento perfeito de CO₂ para o cultivo em estufa.
Mantenha os seus clientes satisfeitos, permitindo-lhes tirar o máximo partido da estufa.
Reduzir os custos de instalação e funcionamento utilizando todo o potencial do analisador ZFP.
Medição de CO2 em estufas Analisador Fuji Electric ZFP
Fácil instalação e funcionamento O monitorde CO2 ZFP é um analisador de parede pronto a utilizar.
Um analisador de gases concebido para monitorizar estufas A bomba e o filtro incorporados permitem a recolha de amostras da atmosfera a partir de qualquer ponto da estufa.
Dados fiáveis Analisador de gases NDIR de alta precisão com especificações garantidas.
Grande flexibilidade e escolha de gamas de medição As gamas de medição deCO2 podem ser escolhidas para se adaptarem a qualquer tipo de cultura.
Manutenção fácil O próprio analisador de gases não necessita de manutenção. O filtro de poeiras e a bomba de recolha de amostras incorporados são económicos, estão facilmente disponíveis e são extremamente fáceis de manter.
Intervalos de calibração alargados A tecnologia ZFP NDIR é única na sua estabilidade de sinal, necessitando de calibração apenas uma vez por ano.
