{"id":5643,"date":"2020-05-07T14:55:15","date_gmt":"2020-05-07T12:55:15","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.iese.fraunhofer.de\/?p=5643"},"modified":"2024-02-19T12:34:27","modified_gmt":"2024-02-19T11:34:27","slug":"dem-stickstoff-auf-der-spur-mit-lachgasmessungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.iese.fraunhofer.de\/blog\/dem-stickstoff-auf-der-spur-mit-lachgasmessungen\/","title":{"rendered":"Dem Stickstoff auf der Spur \u2013 mit Lachgasmessungen"},"content":{"rendered":"
Der optimierte Einsatz von D\u00fcngemitteln in der Landwirtschaft ist ein vieldiskutiertes Thema. Da stickstoffbasierter D\u00fcnger als eine der Hauptquellen f\u00fcr Lachgas, einem Treibhausgas, identifiziert werden kann, ist es notwendig, zun\u00e4chst die Ausgasung aus B\u00f6den besser zu verstehen.<\/div>\n
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Im Fraunhofer-Leitprojekt \u00bbCognitive Agriculture\u00ab<\/b> (kurz: \u00bbCOGNAC\u00ab) for\u00adschen neben dem Fraunhofer IESE weitere sieben Fraunhofer-Institute gemein\u00adsam an Grundlagen, die dem Landwirt in einer digitalisierten Welt hohe Produkti\u00advit\u00e4t im Einklang mit weiteren Zielen wie Nachhaltigkeit oder Produktqualit\u00e4t er\u00adm\u00f6glichen. Unsere Gastautoren vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Physikalische Messtechnik IPM pr\u00e4sentieren erste Ergebnisse eines <\/em>\u00bbLachgasmesssystems\u00ab.
\n\"Prof.Gastautor
\nProf. Dr. J\u00fcrgen W\u00f6llenstein
\nAbteilung Gas- und Prozesstechnologie
\nFraunhofer IPM
\nTelefon: +49 761 8857-134<\/p>\n

E-Mail senden<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

\"DominicGastautor
\nDominic Wiedenmann
\nAbteilung Gas- und Prozesstechnologie
\nFraunhofer IPM<\/p>\n

Telefon: +49 761 8857-313<\/p>\n

E-Mail senden<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n<\/div>\n

Distickstoffmonoxid (N2<\/sub>O), auch als Lachgas bekannt, ist eines der wichtigsten Treibhausgase. Die Landwirtschaft tr\u00e4gt weltweit in signifikanter Weise zum Aussto\u00df dieses Treibhausgases bei. Da stickstoffbasierter D\u00fcnger als eine der Hauptquellen f\u00fcr Lachgas identifiziert werden kann, ist es notwendig, die Menge an D\u00fcnger zu reduzieren und eine gezieltere Ausbringung zu f\u00f6rdern. F\u00fcr dieses Vorhaben sind detaillierte Studien \u00fcber die lokale Verteilung von Lachgasfl\u00fcssen auf unterschiedlichen B\u00f6den notwendig, f\u00fcr die m\u00f6glichst viele und genaue Feldmessungen der Lachgaskonzentration im Bereich nahe der nat\u00fcrlichen N2<\/sub>O-Hintergrundkonzentation in Luft (330 ppb) notwendig sind. Abstimmbare Laser-Absorptionsspektroskopie (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS) mit einem Quantenkaskadenlaser (QCL) ist eine innovative Technik f\u00fcr die hochgenaue Messung von sehr geringen N2<\/sub>O-Konzentrationen. Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts COGNAC<\/a> entwickeln wir am Fraunhofer IPM in Freiburg ein kompaktes QCL-basiertes Messsystem f\u00fcr Feldmessungen von freigesetztem N2<\/sub>O aus dem Boden. Durch eine Langwegzelle mit 7,2 m optischem Weg wird eine hohe Empfindlichkeit erreicht. Die Auswertesoftware wird speziell auf den geforderten Konzentrationsbereich und potentiellen Querempfindlichkeiten ausgelegt. Im ersten Schritt wurde der entwickelte Grundaufbau des Systems in einem Laboraufbau charakterisiert. Hierf\u00fcr wurden mit einer Sammelhaube erste Gasproben auf dem Feld genommen und im Labor ausgewertet (Abbildung 1).<\/p>\n

\"Probennahme
Abbildung 1: Probennahme auf dem Feld. Links: Schematische Darstellung der Probennahme Rechts: Reale Probennahme auf dem Feld f\u00fcr Labormessungen<\/figcaption><\/figure>\n

Es konnte ein deutlicher Anstieg der Lachgaskonzentration nach der D\u00fcnung des Testfeldes gemessen werden (Abbildung 2).<\/p>\n

\"Lachgaskonzentration
Abbildung 2: Lachgaskonzentration nach der D\u00fcnung an verschiedenen Positionen auf einem Acker \u00fcber die Zeit aufgetragen<\/figcaption><\/figure>\n

Die Genauigkeit des Systems reicht aus um die auftretenden Lachgasfl\u00fcsse zu detektieren. Aufbauend auf diesen ersten Ergebnissen wird das Laborsystem zu einem mobilen Messger\u00e4t weiterentwickelt, um zuk\u00fcnftig mit anderen Sensoren auf einem Feldroboter eingesetzt werden zu k\u00f6nnen. Der direkte Zusammenhang von Lachgasemission aus dem Boden und der verwendeten D\u00fcngemenge ist sehr komplex und h\u00e4ngt von vielen weiteren Parametern ab. Deshalb wird angestrebt, so viele Parameter wie m\u00f6glich mit dem Messger\u00e4t zu erfassen oder \u00fcber andere Sensoren zu gewinnen.<\/p>\n

Dank eines mobilen Ger\u00e4tes k\u00f6nnen Messungen deutlich effizienter durchgef\u00fchrt werden. Aus diesem Grund kann eine signifikant h\u00f6here Anzahl an Feldmessungen \u00fcber eine Wachstumsperiode und dementsprechend auch mehr Daten gewonnen werden. Dies ist notwendig, um R\u00fcckschl\u00fcsse auf D\u00fcnger, Boden, Feuchtigkeit und weitere Parameter ziehen zu k\u00f6nnen, mit dem Ziel eine effizientere Bodennutzung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n

Sie m\u00f6chten das Projekt\u00a0\u00bbCognitive Agriculture\u00ab (COGNAC)<\/a>\u00a0weiterverfolgen und keine Neuigkeiten rund um die digitale Transformation in der Landwirtschaft verpassen? Melden Sie sich\u00a0hier\u00a0zum Newsletter an!<\/p>\n

Lesen Sie weitere Artikel aus dem Bereich Smart Farming und dem Fraunhofer Leitprojekt \u00bbCOGNAC\u00ab<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der optimierte Einsatz von D\u00fcngemitteln in der Landwirtschaft ist ein vieldiskutiertes Thema. Da stickstoffbasierter D\u00fcnger als eine der Hauptquellen f\u00fcr Lachgas, einem Treibhausgas, identifiziert werden kann, ist es notwendig, zun\u00e4chst die Ausgasung aus B\u00f6den besser zu verstehen. 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