
© Reinhard Resch - HBLFA Raumberg-Gumpenstein. Aufnahme während der Installation zum Projekt DaFNE Nr. 101082.
SilageSens Multiplex
Allgemeine Projektinformationen
Titel (deutsch)
Entwicklung und Einsatz von Multiplexingmethoden für opto-chemische Sauerstoffsensoren zum engmaschigen Monitoring der Sauerstoffkonzentration in Silageballen und laborbasierten Silierversuchen
Titel (englisch)
Development and application of multiplexing methods for opto-chemical oxygen sensors for the continuous monitoring of oxygen in silage bales and laboratory-based silage trials
Schlagwörter (deutsch)
Sauerstoff, opto-chemische Sensorik, Multiplexing, Distributed Sensing, Permanentmonitoring, Gärgas, aerobe Stabilität
Projektleitung
Martin Tscherner
Forschungseinrichtung
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Projektnummer
101357
Projektlaufzeit
-
Projektziele
- Entwicklung und Aufbau eines Multiplexing-Systems für bis zu 16 opto-chemische Sauerstoffsensoren (vergleichsweise kostengünstig), die von einer gemeinsamen opto-elektronischen Einheit (ein wesentlicher Kostenfaktor) ausgelesen und aufgezeichnet werden können.
- Herstellung und Kalibration von Sauerstoff-sensitiven Elementen für die Detektion direkt an der Oberfläche einer Silage (nicht-invasive Messung mittels gedruckter Sensorpatches mit optischem Pfad durch die transparente Stretch-Folie des Silageballens bzw. die transparente Wandung eines Laborgefäßes)
- Herstellung und Kalibration von Sauerstoff-sensitiven Elementen für die Tiefenprofilbestimmung (minimal-invasive Messung mittels faseroptischer \"Stechsonde\")
- Durch das zu entwickelnde Multiplexing wird die gleichzeitige Erfassung und Aufzeichnung einer beliebigen Kombination von bis zu 16 sensitiven Elementen ermöglicht.
Nach Entwicklung, Kalibration und Aufbau des Multiplexing-Systems für die opto-chemischen Sauerstoffsensoren erfolgt an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein
- die permanente, zeit- und ortsaufgelöste Langzeitmessung des Sauerstoffgehalts verschiedener Silagen sowohl unter Laborbedingungen als auch in praxisnahen Feldversuchen
- Die zeitlich und räumlich aufgelöste Kenntnis der Sauerstoffkonzentration liefert wesentliche Informationen für ein vertieftes Verständnis der Dynamik der Sauerstoffveratmung im beginnenden Gärprozess und ermöglicht damit Einblick in die mikrobielle bzw. fermentative Aktivität.
- Die Kenntnis der Eindringgeschwindigkeit von Sauerstoff in eine fertig vergorene, wieder geöffnete Silage verbessert das Verständnis für die Dynamik des Silageverderbs und die damit einhergehende Temperaturerhöhung.
- Der Einfluss offenkundig maßgeblicher Faktoren wie TM-Gehalt, Verdichtung, Häcksellänge und Gärsubstrat auf die Dynamik der Vergärung wird systematisch untersucht.
Die Beteiligung von JOANNEUM RESEARCH hat in den Silierversuchen die Betreuung und Wartung der entwickelten Messanlage sowie die Unterstützung bei Auswertung, Darstellung und Interpretation der Messdaten im Fokus. Zugleich wird das Verständnis zur Leistungsfähigkeit opto-chemischer Messtechnik unter realen landwirtschaftlichen Einsatzbedingungen verbessert. Mittel- bis langfristig könnten sich aus dem Projekt Werkzeuge zur Qualitätskontrolle von Silagen, die von Landwirten angewendet werden können, ergeben.
Praxisrelevanz
- Das Prozessverständis zur Dynamik der Vergärung von (Gras-) Silage wird durch die permanente und räumlich aufgelöste Überwachung der Sauerstoffkonzentration deutlich verbessert werden.
- Die aerobe Stabilität von Gärfutter gewinnt speziell bei größeren Siloeinheiten und/oder steigenden Temparturen an Bedeutung. Erkenntnisse über die Eindringgeschwindigkeit und Dynamik der Veratmung des verderbanregenden Sauerstoffs in einmal geöffneten Silagen sind von hoher Bedeutung für die Planung der Verfütterung bzw. die \"Ernährungssicherheit\" des Viehbestandes.
Aus Sensortechnolgischer Sicht:
- Vertiefung des Verständnisses für die wesentlichen Kenngrößen (zeitliches und räumliches Profil der Sauerstoffkonzentration) für eine Qualitätskontrolle der Silage
- Schärfung des Anforderungsprofils für opto-chemische Sensoren in Silagen
Aus den Erkenntnissen könnte mittelfristig ein kostengünstiges, vom Landwirt leicht handzuhabendes Werkzeug zur flächendeckenden Qualitätskontrolle von Silagefutter resultieren. Damit ließe sich einerseits die Effizienz der Ressourcennutzung steigern (Vermeidung unnötiger Entsorgung vermeintlich verdorbener Silage) als auch die Ernährungssicherheit des Viehbestandes erhöhen (Vermeidung der Verfütterung tatsächlich verdorbener Silage).