Validación de un protocolo de medición de carbono activo con un colorímetro de bajo costo, libre y abierto en suelos agrícolas de Mendoza

Colaboradores: Cremades, Pablo Director/a; Castro Videla, Fernando Co-director/a; Ginebra Aguilar, Milagros Integrante del jurado; Maure Russó, Eva Marien Integrante del jurado; Mesa Arzalluz, Ignacio Integrante del jurado;

Nombre de la carrera: Ingeniería en Recursos Naturales Renovables

Institución: Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias

Título al que opta: Ingeniero/a en Recursos Naturales Renovables

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Resumen en Español:

La gestión de la calidad del suelo representa un gran desafío para los pequeños agricultores
debido al elevado costo que tienen los análisis de laboratorio convencionales y al conocimiento técnico y científico necesario para la interpretación de sus resultados. Para abordar estas necesidades, se han desarrollado protocolos sencillos que adaptan instrumentos basados en los principios del paradigma del hardware científico abierto y de bajo costo. Esto ha permitido democratizar el acceso al instrumental científico y medir diversos parámetros edafológicos para evaluar la calidad del suelo, entre ellos, el carbón orgánico del suelo (COS).
La fracción activa del COS también llamado carbono oxidable por permanganato (POXC), consiste en la porción de la materia orgánica del suelo (MOS) que está directamente disponible para el desarrollo de la actividad microbiana. Este parámetro sirve como indicador a corto plazo de los cambios de calidad del suelo y es sensible a las prácticas culturales en los agroecosistemas.
El objetivo de esta tesis fue validar un protocolo de medición de carbono activo en suelo utilizando un colorímetro de bajo costo diseñado y desarrollado a partir de tecnologías libres. Para ello, se construyó el “Colorímetro FCA" siguiendo la documentación disponible en el repositorio Gitlab de libre acceso de la Red de tecnologías libres para ciencia y educación de América Latina (reGOSH).
El colorímetro construido se utilizó para medir carbono activo en muestras de fincas ubicadas en tres zonas productivas de Mendoza obtenidas en el marco del proyecto “Laboratorio Agroecológico Abierto". Las mediciones se realizaron con dos protocolos diferentes para compararlos entre sí. Además, se validó el protocolo con el dispositivo mediante comparaciones con un espectrofotómetro de laboratorio estándar.
El desempeño del dispositivo en la medición de carbono activo fue satisfactorio luego de realizar una serie de ajustes durante la fase experimental de la tesis. En cuanto a los protocolos evaluados, ambos son sencillos y no requieren de instrumentación costosa. No obstante, el protocolo que mejor se adaptó fue el propuesto originalmente por Weil y adaptado por Culman. Además, los instrumentos desarrollados a partir de tecnologías libres no tuvieron diferencias significativas con el espectrofotómetro en los valores de carbono activo.
Los resultados obtenidos en este trabajo resaltan la relevancia de utilizar herramientas científicas y abiertas ya que fomentan el acceso equitativo a análisis de suelo y permiten contar a pequeños productores con datos confiables para evaluar sus prácticas. Además, aporta conocimientos científicos desde la Ingeniería en Recursos Naturales Renovables y sustenta el empleo de herramientas construidas bajo el paradigma de hardware científico abierto teniendo aplicabilidad directa en el control y manejo de los suelos agrícolas.

Resumen en Inglés:

Soil quality management poses a significant challenge for small-scale farmers due to the high cost associated with conventional laboratory analyses and the technical expertise required to interpret the results. To address these needs, instruments based on the principles of opensource and low-cost scientific hardware have been developed, aiming to democratize access to scientific tools. These instruments enable the measurement of various soil parameters to assess soil quality, including soil organic carbon (SOC).
The active fraction of SOC, also known as permanganate-oxidizable carbon (POXC), represents the portion of soil organic matter (SOM) readily available for microbial activity. This parameter serves as a short-term indicator of soil quality changes and is responsive to agricultural practices in agroecosystems.
The objective of this thesis was to validate a protocol for measuring active carbon in soil using a low-cost colorimeter designed and developed from open-source technologies. To achieve this, the "FCA Colorimeter" was constructed following the documentatio n available on the open-access reGOSH Gitlab repository.
Using the open source colorimeter, active carbon was measured in samples from farms located in three productive areas of Mendoza, collected within the framework of the "Open Agroecological Laboratory" project. Measurements were performed using two different protocols for comparison. Additionally, the device was validated through comparisons with a standard laboratory spectrophotometer.
The colorimeter successfully measured active carbon; however, adjustments were required to improve measurements. Regarding the evaluated protocols, both are straightforward and do not require expensive equipment. Nevertheless, the protocol proposed by Weil and adapted by Culman proved to be the most suitable. Furthermore, open source colorimeters showed no significant differences in predicted active carbon values with those obtained with the spectrofotometer.
The results of this study underscore the importance of using scientific and open instruments, as they promote equitable access to soil analyses with reliable results. Additionally, they contribute scientific insights from the field of Renewable Natural Resources Engineering and support the use of tools built under the open science hardware paradigm, with direct applicability in the control and management of agricultural soils.

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Disciplinas:
Ciencias ambientales

Descriptores:
CARBONO - COLORIMETRÍA - CALIDAD DEL SUELO - HARDWARE DEL COMPUTADOR - CARBÓN ORGÁNICO - AGROECOSISTEMA - PROTOCOLOS - MENDOZA (ARGENTINA : PROVINCIA) - ESPECTROFOTOMETRO - CARBONO LÁBIL - AGROECOLOGÍA - AGRICULTURA SOSTENIBLE

Palabras clave:
Carbono activo - Carbono oxidable por permanganato - Repositorio Gitlab - Laboratorio Agroecológico Abierto - POXC - Tecnologías libres

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Cómo citar este trabajo: Cano, Fabricio Martín. (2023). Validación de un protocolo de medición de carbono activo con un colorímetro de bajo costo, libre y abierto en suelos agrícolas de Mendoza: (Tesina de grado). Mendoza, Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias . Dirección URL del informe: https://bdigital.uncu.edu.ar/19913. Fecha de consulta del artículo: 24/11/24.

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