Automatische Bestimmung des pH-Werts des Bodens zur Optimierung von Ernteerträgen

Das dem thailändischen Landwirtschaftsministerium unterstellte Büro für landwirtschaftliche Forschung und Entwicklung (OARD) wurde mit der Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktivität. Dies umfasst die Überwachung der Zustands des landwirtschaftlich genutzten Bodens und somit des Ertrags von Ernten, z. B. von Jasminreis.

Wichtige Indikatoren für die Bodengesundheit sind sein Ionengehalt und pH-Wert. Diese geben an, ob Nährstoffe für den Anbau von Pflanzen vorhanden sind. In Testlaboren in ganz Thailand überwacht das Personal der Regierungsbehörde diese Parameter und rät Landwirten bei Bedarf zum Ergreifen von Korrekturmassnahmen.

Ein aufwendiger Prozess

Angesichts von bis zu 60 Bodenproben, die jeden Tag im OARD-Testlabor Regional 4 eingehen, ist der Durchsatz eine entscheidende Grösse. Im Jahr 2016 kündigte die thailändische Regierung eine Industrie 4.0-Initiative an, in deren Rahmen die Einführung von Automatisierungslösungen gefördert werden sollte. Infolgedessen investierte das Labor schon bald und mit grossem Erfolg in automatische Instrumente für Atomabsorptionsspektroskopie (AAS). Die manuellen pH-Geräte verursachten jedoch auch Engpässe, da ein Wissenschaftler für die Vorbereitung und Messung der Proben einen gesamten Arbeitstag aufwenden musste.

Zur Steigerung der Effizienz wurden die Lösungen von METTLER TOLEDO zur automatischen pH-Messung eingeführt, wodurch der Zeitaufwand auf ein Achtel des vorherigen Werts verringert werden konnte.

Eine automatische Alternative

Die Wissenschaftler des OARD-Testlabors Regional 4 wandten sich zur Vereinfachung ihrer pH-Messungen an METTLER TOLEDO. Der Prozess umfasst die Auflösung der Bodenproben von etwa 10 Gramm in 10 mL Wasser, Verrühren und die Messung selbst. Im Zuständigkeitsbereich des Regional 4-Labors ist der Boden eher lehmig und lässt sich nicht homogenisieren. Ausserdem müssen die Sensoren zwischen den Messungen gründlich gereinigt werden, wodurch sich der Arbeitsaufwand zusätzlich erhöht.

Damit diese Messungen mit maximaler Effizienz durchgeführt werden können, schlugen die Spezialisten von METTLER TOLEDO ein SevenExcellence™ pH-Messgerät mit einem InLab^® Expert Pro-ISM-Sensor und einem InMotion™ Autosampler vor. Das neue System wird durch die LabX® Laborsoftware gesteuert, wodurch die Laborwissenschaftler für andere Aufgaben entlastet werden.

Da auf das Rack des InMotion-Autosampler 69 Proben passen, können die Wissenschaftler die Proben vorbereiten und sich dann anderen Aufgaben zuwenden. Die in LabX definierten Arbeitsanweisungen gewährleisten ein gründliches Mischen der Probe vor der Messung. Durch den InMotion Überkopfrührer wird verhindert, dass sich die Probe vor der Analyse absetzt. Darüber hinaus verringern die robuste Bauweise des InLab Expert-Sensors und sein PEEK-Schaft das Risiko einer Beschädigung durch grosse Partikel oder Verschmutzungen in der Probe. Dieser Sensor ist somit deutlich langlebiger als die ursprünglich verwendete Elektrode aus Glas. Damit die Prozesse reibungslos ablaufen, wird der Sensor zwischen den Messungen automatisch gereinigt.

Seit der Installation des neuen Systems wurde die Kapazität für pH-Messungen im OARD-Testlabor Regional 4 deutlich erhöht. Während ein einzelner Wissenschaftler bei durchgängiger Arbeit zuvor 40 bis 60 Proben pro Tag verarbeiten konnte, können sich die Mitarbeiter nun nach nur einer Stunde Vorbereitung anderen Aufgaben widmen. Da die Daten vollständig in der LabX-Datenbank erfasst werden, gehören Übertragungsfehler der Vergangenheit an. Die Labormitarbeiter haben somit die Sicherheit, dass ihre Empfehlungen an die Landwirte bei der nächsten Ernte Früchte tragen werden.

Know-how