Optimalisatie van microgolf-ontsmetter

Binnen het innovatie- en actieprogramma Kas als Energiebron van Glastuinbouw Nederland en het ministerie van LNV loopt er hernieuwd onderzoek naar de Agritron, om grond te ontsmetten door middel van microgolven. Wat het apparaat de bijnaam ‘magnetron op rupsbanden’ heeft opgeleverd. Het is een alternatief voor het grondstomen, en biedt de mogelijkheid om fossielvrij, met ongeveer 70% minder energiekosten grond te ontsmetten.

Bij de al robuuster gemaakte Agritron wordt verder gezocht naar optimalisatie. – Foto’s: Peter Visser

2006: resultaten eerste proeven vallen tegen

De eerste proeven zijn al in 2006 uitgevoerd door Koppert Machines. Resultaten vielen toen tegen. Het lukte nog niet om straling van de microgolven optimaal te bundelen. In de loop der jaren is internationale kennis over het gedrag van microgolven in de bodem echter sterk toegenomen, al blijven het complexe processen.

Effectiviteit

Verder werd destijds onvoldoende afdodende effectiviteit tegen bodem-aaltjes gemeten, waar inmiddels vanuit wetenschappelijke literatuur aanleiding is om nader te onderzoeken of aaltjes een shock krijgen door de microgolfbehandeling, en pas later toch dood gaan.

Schimmels

Daarnaast wordt ook genoemd dat er schimmels zijn die ook gedurende een langere periode na de ontsmetting niet meer willen groeien in de behandelde grondlaag. Daardoor kan een microgolvenbehandeling tot op 20 of 30 centimeter diepte toch net zo effectief blijken als traditioneel grondstomen tot op grotere diepte, tenzij gewassen erg diep wortelen natuurlijk.

Ook zijn nu er meer verfijnde technieken beschikbaar gekomen om de afdoding te bepalen, waar eerder uitgevoerde DNA-testen nog geen goed onderscheid konden maken tussen levend en dood materiaal.

Optimalisatie

In het huidige onderzoek zijn al technische verbeteringen aan de ontsmetter doorgevoerd die hem robuuster maken. Zo was het oorspronkelijke ontwerp te zeer gericht op optimale werking bij één specifieke bodem. Tijdens eerste praktijktests bleek bij hoge vochtgehaltes, in combinatie met het op vol vermogen draaien, dat er door binnengedrongen waterdamp vonken ontstonden in de hoornantenne die de microgolven naar de bodem geleidt.

Praktijkproeven

Er is een begin gemaakt met een aantal praktijkproeven die meer kennis moeten opleveren over het gedrag van de microgolven in de grond tijdens de behandeling. Daarmee is het ontsmettingsproces te optimaliseren. Bij een microgolvenbehandeling gaat de straling bijvoorbeeld ongehinderd dwars door droog wit zand heen, zonder weerstand en zonder opwarmend effect. Pas als de microgolven water tegenkomen, gaan ze dat van binnenuit verhitten.

Waterige inhoud schadelijke bodemorganismen

Dat geldt dus ook voor de waterige inhoud van schadelijke bodemorganismen. André van der Wurff van Groen Agro Control: “Als we dat hele proces beter begrijpen, kunnen we het verbeteren. Bijvoorbeeld door aan de bodem een bepaalde optimale vochtigheid mee te geven waarbij de microgolvenwerking, en daarmee de afdoding, het meest effectief is. Via een extra gietbeurt, of andersom juist door de grond vooraf even droger te houden.” Collega Jolijn Bonnet: “We doen momenteel proeven met 12 en 15% vocht, omdat dit dichter bij het optimum lijkt te liggen dan de hogere vochtgehaltes waarbij we eerdere proeven uitgevoerd hebben.”

We doen momenteel proeven met 12 en 15% vocht

^{Jolijn Bonnet, Groen Agro Control}

Modellen ontwikkelen

Tijdens de praktijkproeven wordt de werking van de Agritron onder diverse bodemcondities getest. Daarvoor worden sleuven gegraven, die gevuld worden met een bepaalde grondsamenstelling, waarbij verschillende hoeveelheden zouten en/of water worden bijgemengd. Met diverse sensoren (waarvan de elektronica bestand is tegen de stralingsgolven) wordt dan het gedrag van de microgolven in kaart gebracht. Zo wordt in grondlagen op 10, 30 en 50 centimeter diepte bijvoorbeeld de temperatuur gemeten. Die kunnen in de bovenste grondlagen op of tegen de 100 graden uitkomen.

Op diverse dieptes worden temperaturen gemeten en wordt de afdoding bepaald van ingegraven ziekteverwekkers.

Fysische modellen

Uiteindelijk moeten er fysische modellen uitkomen, waarmee effectieve behandelmethodes ontwikkeld kunnen worden voor verschillende bodemomstandigheden. Daarbij wordt niet alleen naar de effectiviteit gekeken, maar ook naar de economische optimalisatie. Guido Sturm van de TU Delft: “Als je langzaam rijdt met de Agritron, en op vol vermogen, dan heb je een sterke werking. Maar je stopt dan wel een hele hoop energie in de grond. Het wordt zoeken naar waar het optimale evenwicht ligt, waarbij je sneller en met minder vermogen kunt rijden, dus energiezuiniger, en toch voldoende afdoding realiseert.”

Het wordt zoeken naar waar het optimale evenwicht ligt, waarbij je sneller en met minder vermogen kunt rijden, dus energiezuiniger, en toch voldoende afdoding realiseert

Guido Sturm, TU Delft

En indien er enige flexibiliteit zou zijn in de periode waarbinnen de behandeling uitgevoerd kan worden, kan uiteindelijk zelfs slim ontsmet worden op momenten dat stroom het goedkoopst van het elektriciteitsnet te trekken is, of als bijdrage aan stabilisatie van het net bij grote productiepieken van zon- en windenergie.

Bodemorganismen

Om het fysische gedrag van de microgolven te kunnen koppelen aan het effect op schadelijke bodemorganismen, worden – in goed afgesloten bakjes of zakjes met grond – aaltjes, schimmels en insecten ingegraven op verschillende dieptes, om de mate van afdoding te bepalen. Denk aan Fusarium, Pythium, twee soorten aaltjes en bodemmijten. Al worden er daarbij ook enkele soorten gebruikt die onschadelijk zijn voor teelten, maar wel nauw verwant met de gangbare ziektes. Dit om problemen bij eventuele ontsmetting te voorkomen op de testbedrijven.

Verlate afdoding

Hierbij wordt naast directe afdoding ook gekeken naar de mate van verlate afdoding die optreedt in de dagen na de behandeling. Ook wordt nader onderzocht in hoeverre niet-afgedode aaltjes uit diepere grondlagen misschien toch voldoende schade van de ontsmetting ondervinden om planten niet langer aan te kunnen tasten. Vanuit de wetenschappelijke literatuur zijn ook hier aanwijzingen voor.

Bodemweerbaarheid

Bij een andere praktijkproef zal het aspect van de nawerking vooral aandacht krijgen. Dit wordt uitgevoerd op een biologisch teeltbedrijf, waar ook behoud van de bodemweerbaarheid een heel belangrijke rol speelt. Die is bij de ondiepere Agritron-ontsmetting gunstiger dan bij grondstomen. Er zal onder andere met behulp van nieuwe DNA-technieken worden gekeken naar die terugkeer en overleving van gunstig bodemleven, zoals gewenste bacteriën en schimmels.