Bepalen hoeveel organisch materiaal er in de grond zit met de gloeiverliesmethoden

Bepalen hoeveel organisch materiaal er in de grond zit met de gloeiverliesmethoden

Al het organisch materiaal bevat een combinatie van koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O) atomen, zoals bijvoorbeeld cellulose (C₆H₁₀O₅). Doordat het organisch materiaal koolstof bevat, is het brandbaar. De anorganische, mineralen deeltjes in de aarde zijn niet brandbaar. Dit komt omdat het geen koolstof bevat. Zand is bijvoorbeeld gemaakt van kwarts, een mineraal dat uit silicium (Si) en zuurstof bestaat.

De brandbaarheid van het organisch materiaal en de onbrandbaarheid van het anorganisch materiaal kan gebruikt worden om te bepalen hoeveel organisch materiaal de aarde bevat. Normaal wordt deze test in een laboratorium gedaan, met speciale ovens die heel heet kunnen worden. Wanneer we zelf deze test doen, dan zal de uitkomst minder precies zijn dan een professionele test, maar vaak goed genoeg om een beeld te krijgen van de eigenschappen van de grond.

Testen hoeveel organisch materiaal er in de grond zit

Het is eenvoudig om zelf te bepalen hoeveel organisch materiaal er in de grond zit. Om het percentage organisch materiaal in de grond te bepalen, wegen we een grond sample voor en na het te verbranden. Officieel wordt deze test de "gloeiverliesmethode" genoemd. Hieronder vertellen we hoe je deze test op een veilige en accurate manier kan doen. 

Benodigdheden

Wanneer je zelf gaat bepalen hoeveel organisch materiaal er in de aarde zit, dan is het belangrijk om veilig te werken. Dit begint met het kiezen van veilige materialen. Controleer voor elke test dat het materiaal in goede staat is en dat het op de correcte manier is aan gesloten. Om dit te kunnen doen is het belangrijk alle handleidingen en veiligheidsvoorschriften van de materialen te lezen voordat je begint.

Benodigdheden om de grond samples voor te bereiden

Voordat de werkelijke test begint, moet er een grond sample genomen worden en moet het sample gedroogd worden. Wanneer je diepere grond lagen wilt testen, dan kan je een schep nodig hebben. Verder heb je een schoon potje of reageerbuisje nodig om de grond tijdelijk in te doen. Wanneer je meerdere samples gaat nemen, dan kan het handig zijn om de bakjes te labelen.

De nieuwe grond samples bevatten altijd vocht. Dit moet er eerst uit gehaald worden voordat de werkelijke test begint. Hiervoor heb je een bakplaat nodig, bekleed met aluminium folie. Ook heb je een gewone keukenoven nodig.

Benodigdheden voor de verbranding

Voor de werkelijke test heb je voor elk sample een smeltkroes nodig. Dit is een bakje van keramisch materiaal of van metaal. Het bakje is bestand tegen hoge temperaturen van meer dan 400 graden Celsius. Deze bakjes worden in laboratoriums gebruikt, maar ook door sieraden makers, om edelmetalen mee te smelten. Een speciale tang om de smeltkroes te verplaatsen komt ook van pas.

Tijdens de test gaan we het organisch materiaal verbranden. We willen dan een volledige verbranding, waarbij er dus geen roet vrij komt. Het is belangrijk om een brander te gebruiken die voldoende zuurstof naar de vlam zuigt, zodat er een blauwe vlam ontstaat. Je kunt het beste een bunsenbrander of teclubrander gebruiken. Deze branders hebben gas nodig om te werken, de brander staat 1 tot 2 uur aan. Het is dus belangrijk dat er voldoende gas aanwezig is om het hele experiment af te ronden. Ook is het belangrijk dat de brander en de gasfles op de juiste manier aangesloten zijn en op een veilige plek, om ongelukken te voorkomen. Zoals eerder gezegd is het belangrijk om de handleiding van de materialen te lezen, zodat je zeker weer dat alles op de juiste manier is aangesloten en op de juiste manier bediend wordt.

De smeltkroes moet 1 tot 2 uur boven de vlam gehouden worden. Hiervoor kun je het beste een driepoot met een gaasje gebruiken. Het is belangrijk om na te gaan dat de driepoot en het gaasje het gewicht van de smeltkroes aan kunnen.

Om erachter te komen hoeveel organisch materiaal er in de aarde zit, moeten er een paar simpele berekeningen gedaan worden. Hiervoor heb je een precieze weegschaal nodig. Het liefst een met een nauwkeurigheid van 0,01 gram. Daarnaast kan het handig zijn om een (digitale) rekenmachine bij de hand te hebben en iets om notities op te maken.

Bunsenbrander, teclubrander
Bunsenbrander of teclubrander
driepoot
Driepoot met gaas.
smeltkroes
Smeltkroes

Het verzamelen en voorbereiden van de grond samples

Het is belangrijk om vooraf te bedenken waarvoor je de informatie uit deze test gaat gebruiken. Wanneer je bijvoorbeeld een nieuwe boom gaat planten, maar nog niet precies weet waar, kan het handig zijn om een sample te nemen van elke mogelijke plaats. Ook kan het dan handig zijn om op verschillende dieptes een sample te nemen, bijvoorbeeld op een diepte van 0,25 meter, 1 meter en 1,5 meter. Uiteindelijk heb je per sample 5 gram gedroogde grond nodig, wanneer je een eetlepel grond per sample verzameld, dan heb je meer dan genoeg om mee te werken.

Grond bevat onder natuurlijke omstandigheden altijd water. Wanneer we de grond gaan verbranden, kan dit water een vertekend beeld geven. Het is daarom belangrijk om de grond eerst te drogen. Hiervoor spreidt je de grond uit op een bakplaat. Zorg ervoor dat elk sample zijn eigen bakplaat heeft, om te voorkomen dat ze door elkaar gaan. Om de bakplaat te beschermen is het handig om deze te bekleden met aluminium folie. Zorg er voor dat de oven en de bakplaat schoon zijn, zodat de samples niet vervuild worden met etensresten of vet.

De samples moeten ongeveer 24 uur gedroogd worden, op 105 graden Celsius. Als de samples erg nat zijn, wanneer het water eruit druipt, dan is het beter om een tijd van 48 uur aan te houden. Kies een “normale” ovenstand, zoals boven- onderwarmte. Vermijd hete lucht standen, omdat deze de kleine deeltjes weg kunnen blazen. Hierdoor kan het zijn dat de uitslag van de test niet accuraat is.

aarde drogen
Spreidt de grond zo dun mogelijk uit, om het goed te laten drogen.
grond sample drogen
Laat de aarde een hele dag op 105 graden Celsius in de oven drogen.

De Gloeiverliesmethode

Wanneer de samples gedroogd zijn en de brander is geïnstalleerd, kan de werkelijke gloeiverlies test beginnen. Hiervoor moet er eerst 5 gram grond in de smeltkroes gedaan worden. Het is belangrijk om zo nauwkeurig mogelijk te meten, omdat we met kleine verschillen werken. Wanneer je meer grond gebruikt, dan duurt de verbranding langer.

grond wegen
De eerste stap is om precies 5 gram grond af te meten.

De volgende stap is om de brander aan te steken. Doe dit in een goed geventileerde ruimte, op een stabiele ondergrond. De gebruiksaanwijzing van de brander vertelt je hoe je de luchttoevoer kan instellen, zodat er een blauwe vlam ontstaat. Wanneer de brander mooi brand, kan de driepoot met daarop de smeltkroes over de vlam worden geschoven. Zorg ervoor dat alles stabiel staat, zodat er geen ongelukken kunnen gebeuren. 

proefopstelling, veiligheid
Zorg ervoor dat de proefopstelling op een veilige plek staat en correct is aangesloten.

Licht gekleurde aarde, waarvan je op het oog al kan zien dat er weinig organisch materiaal in zit, is na een uur uitgebrand. Wanneer de aarde een donkere kleur heeft, zoals potgrond, zit er erg veel organisch materiaal in de aarde. In dit geval is het beter om de grond 2 uur te laten branden.

gloeiverliesmethoden, loss on ignition
De aarde ziet er aan het begin van de 60 minuten nog bruin of zwart uit.
gloeiverliesmethode, loss on ignition
Na 1 á 2 uur branden is het organisch materiaal verbrand en is de aarde lichter van kleur.

Na 1 tot 2 uur is (bijna) al het organisch materiaal verbrand. Doof na de verbranding de vlam en sluit het gas af. Laat de smeltkroes staan, totdat deze is afgekoeld. De opstelling is erg heet, zorg er dus voor dat deze niet wordt aangeraakt.

Na enkele uren is de smeltkroes volledig afgekoeld. Het is dan tijd om de grond opnieuw te wegen. Probeer dit weer zo precies mogelijk te doen, door alle grond uit de smeltkroes te halen.

grond wegen
Probeer de afgekoelde aarde zo precies mogelijk te wegen.

De berekening

De hoeveelheid organisch materiaal in de grond wordt uitgedrukt in een percentage. Met het gewicht voor de verbranding, 5 gram, en het gewicht na de verbranding kun je dit eenvoudig berekenen. Hiervoor gebruik je de formule: ( (gewicht voor verbranding - gewicht na verbranding) / gewicht voor verbranding ) * 100 = percentage organisch materiaal

Als voorbeeld nemen we een sample dat voor het verbrande 5 gram was, zoals hierboven beschreven. Na het verbranden was er 4 gram grond over. Om erachter te komen hoeveel organisch materiaal er verbrand is, beginnen we met gewicht voor verbranding - gewicht na verbranding. Dit geeft 5 - 4 = 1. Vervolgens delen we dit verschil door het gewicht van voor de verbranding, dus 1 / 5 = 0,2. Om het percentage organisch materiaal in de grond te krijgen vermenigvuldigen we dit komma getal met 100, dus 0,2 * 100 = 20. Deze grond bevat dus 20% organisch materiaal, en 80% anorganisch, mineraalrijk materiaal.

organisch materiaal, grond, berekenen
Als laatste bereken je hoeveel procent organisch materiaal er in de grond zit.

Veiligheid

Wanneer er met een brander wordt gewerkt is het belangrijk om veilig te werken. Door voorzorgsmaatregelen te nemen, is dit een leuk en veilig experiment. Denk er bijvoorbeeld aan om een brandblusser in de buurt te zetten. Ga ook na of de omgeving veilig is, rondrennende kinderen en huisdieren kunnen beter in een andere kamer worden gezet. Loshangende kleding of brandbare woonaccessoires kunnen ook voor problemen zorgen. Ook is het belangrijk dat je weet wat je moet doen als iemand zich brand. Kortom, speel alle mogelijke horror scenario’s in je hoofd af, zodat je er zeker van bent dat je dit experiment op een veilige manier kunt doen.

verbranding
Zorg ervoor dat niemand de hete opstelling aan raakt, om ongelukken te voorkomen.
brand
Hou vliegende objecten, kinderen, huisdieren, brandbare kleding en andere gevaren op afstand.

Zie je tijdens de verbranding roet of rook ontstaan, dan vindt er geen volledige verbranding plaats. Waarschijnlijk is de vlam niet heet genoeg of is er te weinig zuurstof in de ruimte. Draai de vlam dan uit en probeer na te gaan waar het mis gaan.

onvolledige verbranding, rook, root
Wanneer je rook of roet ziet, dan vindt er geen volledige verbranding plaats, controlleer dan de opstelling.

De haken en ogen aan de gloeiverliesmethode

Elk experiment, zelfs de experimenten van de meest getalenteerde onderzoekers, hebben limitaties. Vandaar dat je in onderzoeksartikelen bijna nooit uitspraken, zoals “de aarde is rond” zal zien. In plaats daarvan zal een onderzoeker eerder iets als “de huidige resultaten suggereren dat de aarde rond is”. Dit doen ze omdat elke onderzoeksmethoden fouten kan bevatten, die nu nog niet zijn ontdekt. 

De test die we op deze pagina hebben beschreven kan op bepaalde punten fout gaan, waardoor de uitkomst minder exact is dan we zouden willen. Voor de meeste hobby kwekers maakt het niet uit of de uitkomst van de test enkele procenten boven of onder de werkelijkheid ligt. Wanneer je op een professionelere manier gaat kweken, wanneer je plantenvoeding of bodemverbeteraars wilt gebruiken die gevoelig zijn voor de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem of wanneer je het experiment voor een school project gaat gebruiken, dan kan het handig zijn om rekening te houden met de haken en ogen van deze test. Hieronder hebben we er een aantal opgenoemd, maar er zijn er waarschijnlijk nog veel meer.

Allereerst zijn de meeste huis-tuin-en-keukenweegschalen niet heel exact. Daardoor kan het zijn dat je 5,4 gram of 4,8 gram grond. Wanneer er héél veel of juist héél weinig organisch materiaal in de grond zit, kunnen deze tienden een groot verschil maken.

Als tweede is er de kwaliteit van de verbranding. In een laboratorium wordt een speciale oven gebruikt waarvan we zeker zijn dat er een volledige verbranding plaats vindt. Thuis, met onze enkele vlam, hebben we minder controle over de volledigheid van de verbranding. Hierdoor kan het zijn dat er nog deeltjes roet over blijven of stukjes organisch materiaal die niet volledig verbrand zijn. Dit kan ervoor zorgen dat de test aangeeft dat er minder organisch materiaal in de grond zit dan dat er werkelijkheid is.

Als laatste weten we niet zeker of er toch nog water verloren is gegaan tijdens de verbranding. Zelfs in het laboratorium is dit een probleem. Het is namelijk moeilijk om te bepalen of de grond volledig is opgedroogd voordat het experiment begint. Ook is het zo dat sommige klei soorten water op zo’n manier vast houden dat het alleen vrij komt bij hele hoge temperaturen. In het laboratorium wordt er daarom vaak gekozen om de temperatuur van de verbrandingsoven onder de 500 graden Celsius te houden. Over de temperatuur van onze enkele vlam hebben we veel minder controle. Het is daarom mogelijk dat het sample zo heet wordt dat dit water verloren gaat.

Al deze limitaties kunnen voor kleine verschillen tussen de gemeten hoeveelheid en de werkelijke hoeveelheid organisch materiaal in de grond zorgen. Voor de meeste hobby kwekers is dit geen probleem. Om de uitkomsten preciezer te maken, kun je net als echte onderzoekers ervoor kiezen om niet één test te doen, maar de test meerdere malen te herhalen. Je herhaalt de verbrandingstest dan een aantal keren, met samples die op dezelfde plaats zijn genomen. Wanneer je van elk sample het percentage organisch materiaal hebt bepaald, kun je kijken of er grote afwijkingen zijn. Zit er meer dan 5% verschil tussen de verschillende testen, dan is er waarschijnlijk bij een van de testen iets mis gegaan. Wanneer er kleine verschillen zijn, dan ligt de werkelijke hoeveelheid organisch materiaal waarschijnlijk ergens in het midden. Je zou dan het gemiddelde van de verschillende proeven kunnen nemen, om dichter bij de werkelijkheid te komen.

Advies nodig?

Wanneer je er zelf niet uit komt, kun je via info@foodplanting.com of via de DisQus hieronder gratis om advies vragen. Zorg ervoor dat je zo veel mogelijk informatie geeft, zodat we je zo goed mogelijk kunnen helpen.

Bronnen en verder lezen