Osmotische tensiometer met sterk verbeterd bereik (Osmotic Tensimeter with a Strongly improved Range) (TST4019)

Doel van het project is het ontwikkelen van een osmotische tensiometer. Tensiometers worden toegepast om de effectieve waterpotentiaal', een maat voor de wateraanzuigende werking, van de grond te meten. Is de potentiaal te groot dan kunnen planten geen water uit de grond halen; is zij te klein dan gaan ze rotten. In de huidige tensiometers, een afgesloten cel gevuld met water dat via een poreuze wand in contact staat met de grond, wordt de capillaire zuigspanning gemeten. De druk in de cel wordt gemeten met een transducer. Het meetbereik is beperkt tussen 0 bar (druk in de cel 1 bar) en 0.9 bar (druk in de cel 0.1 bar). Bij een zuigspanning > 0.9 bar, wordt de druk in de cel < 0.1 bar, en begint het water te ontgassen en te koken. De hoogste waarde waarbij planten nog water kunnen opnemen is 16 bar. Men wil graag meters hebben waarmee tot een zuigspanning van 20 bar gemeten kan worden.
De osmotische tensiometer lijkt sterk op de gewone. De poreuze wand is nog steeds doorlaatbaar voor water maar niet meer voor grotere moleculen door het aanbrengen van een mesoporeus anorganisch membraan (anorganisch gamma-Al₂O₃, poriën psi=4 nm, op een drager van poreus alpha-Al₂O₃; poriën psi=80 nm). Als men in zo'n cel een oplossing in water van grote moleculen (b.v. polyethyleenglycol; PEG) brengt, zijn er t.o.v. zuiver water osmotische drukverschillen tot 20 bar mogelijk. Als men de cel in contact brengt met grond zal er weer capillaire aanzuiging van water uit de cel plaatsvinden; alle praktische zuigspanningen kunnen nu gemeten worden zonder kookverschijnselen t.g.v. de osmotische voorspanning. Tot voor kort waren de benodigde technologie en materialen niet beschikbaar.

Een prototype is inmiddels ontwikkeld. Vervolgonderzoek is nodig voor:

1. Theorie uitwisselingsprocessen tussen bodem en meter voor optimalisatie; relatie semi-permeabel gedrag en de structuur van het (door UT geleverde) keramisch membraan.
2. Theoretisch model voor de osmotische druk met verschillende moleculen; keuze van het osmotische medium.
3. Vormgeving van de tensiometer en het contact met het meetmilieu.
4. Lange duur gedrag in de praktijk (LUW deed reeds enige lange duur proeven).

Twee bedrijven en vier non-profit organisaties.

Prof.dr.ir. H. Verweij
Universiteit Twente
Faculteit der Chemische Technologie
Laboratorium Anorganische Chemie
Postbus 217
7500 AE ENSCHEDE