Efficiënt CO2 doseren is meer dan rekenen

CO2 in kassen komt tot nu toe vooral uit de verbranding van aardgas in ketels en WKK's. Omdat de glastuinbouw in 2040 klimaatneutraal wil zijn en geen fossiele brandstoffen meer wil gebruiken, moet alle CO2 tegen die tijd uit andere bronnen komen.

Om daar efficiënt mee om te kunnen gaan, is inzicht in de wijze waarop planten CO2 opnemen een belangrijk hulpmiddel. Hoe de fotosynthese verloopt - het proces waarbij planten CO2 en water omzetten in suiker en zuurstof - is afhankelijk van een aantal randvoorwaarden.

Fotosynthese

Arie de Gelder, senioronderzoeker kasklimaat en energie bij Wageningen University & Research (WUR), legt uit dat de fotosynthese plaatsvindt in een licht- en donkerreactie. In de lichtreactie zet het bladgroen (chlorofyl) licht om in chemische energie. Die gebruiken de bladgroenkorrels (chloroplast) om in de donkerreactie CO2 om te zetten in suiker. Dat gebeurt onder invloed van het Rubisco-enzym.

Dit enzym kan niet alleen CO2, maar ook zuurstof binden, wat niet gewenst is, omdat dat niet bevorderlijk is voor de groei en leidt tot het vrijkomen van CO2 en ammoniak. In hoeverre Rubisco CO2 of zuurstof bindt, hangt onder andere af van de verhouding tussen kooldioxide en zuurstof in de lucht.

Uit onderzoek is gebleken dat het simpelweg verhogen van het CO2-gehalte niet de oplossing is. Een hoog CO2-aanbod leidt namelijk tot een vermindering van het aantal en de geleidbaarheid van de huidmondjes, waardoor de Rubiscoactiviteit afneemt.

Verrood licht (rond de 700 nanometer/nm) kan zorgen voor een groter aantal huidmondjes en door blauw licht (tussen 440 en 490 nm) gaan zij verder open. Daarbij is een CO2-concentratie van 400 tot 600 parts per million (ppm) in de kas in het algemeen het meest effectief in de zomer en bij assimilatiebelichting 600 tot 800 ppm.

Goede balans

Voor opname van CO2 door het gewas spelen verder het CO2-gehalte in de buitenlucht, de tijd en plaats van toediening (onder of tussen het gewas), de ventilatie, de relatieve vochtigheid en de verdeling over de kas een rol. Voor de fotosynthese is bij de meeste gewassen een kastemperatuur van 25 tot 28 graden Celsius optimaal.

'Om een goede balans te creëren, is het goed om de temperatuur bij veel licht op te laten lopen, omdat CO2 dan veel effect heeft', zegt De Gelder. 'En het is zaak om het verlies door ventilatie in de gaten te houden, omdat de opname te klein kan worden voor de groei door het doseren van minder CO2 dan nodig is om het verlies te compenseren.'

Henk Kalkman, senior adviseur tomaat en komkommer bij Delphy, licht toe dat binnen het programma Kas als Energiebron een rekentool is ontwikkeld om efficiënt CO2 te kunnen doseren. De tool berekent het te verwachten CO2-verlies door de temperatuur, de relatieve vochtigheid (RV) en het CO2-gehalte buiten en in de kas met elkaar te vergelijken.

Een van de opvallende veranderingen van de afgelopen dertig jaar is dat de CO2-concentratie in de buitenlucht is gestegen van gemiddeld 300 naar 400 ppm. De tool laat zien dat een hogere temperatuur en RV in de kas het CO2-verlies kan verminderen.

Laag ventilatievoud

Uit WUR-onderzoek in de tomatenteelt is gebleken dat CO2 zich goed door de kaslucht verdeelt en dat de verticale verschillen bij een laag ventilatievoud klein zijn, onafhankelijk van dosering onder of tussen het gewas. Door de ondergrens voor het CO2-gehalte in de zomer te verhogen van 400 naar 425 ppm, kan de productie toenemen met een halve kilo tomaten per vierkante meter. In de winter bestaat juist het gevaar van te veel CO2 in de kas, dat gemakkelijk kan ontstaan bij het gebruik van fossiele brandstoffen, wat schade aan de gewassen kan veroorzaken.

Om efficiënt CO2 te kunnen doseren, pleit Kalkman voor een nauwkeuriger CO2-meting voor het gebied tussen de 300 en 500 ppm. Een dynamischer regeling voor de doseercapaciteit tussen 50 en 200 kg/ha/uur is wat hem betreft wenselijk. Een CO2-optimizer, een programma dat inzichtelijk maakt wat CO2-doseren kost en wat het oplevert en die daarbij ook het ventilatievoud en het CO2-setpoint in de kas meeneemt, is al op de markt.

Maar bewustwording door te kijken naar het gebruik van de afgelopen jaren kan volgens Kalkman ook al helpen. 'Door verbeterpunten door te voeren in het kasklimaat, de rassenkeuze en de teelt- en ventilatiestrategie aan te passen zijn een lager CO2-verlies en hogere opbrengsten mogelijk.'