‘Agricomb’ mide más emisiones de gases de … vacas

Agricomb podría ayudar a optimizar los procesos agrícolas para reducir la producción de gases de efecto invernadero que atrapan el calor.

Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad Estatal de Kansas (KSU) utilizaron la bomba agrícola del NIST para medir simultáneamente las emisiones de metano, amoníaco, dióxido de carbono y vapor de agua de la atmósfera alrededor de un comedero para ganado de carne en Kansas. El aparato NIST, un sistema de dos peines, identifica trazas de gases basándose en el tono exacto y la cantidad de luz infrarroja absorbida por la atmósfera a medida que la luz del peine se envía de un lado a otro a través de caminos abiertos.

Descrito en Avances en la ciencia, la demostración fue el primer uso de peines de frecuencia en un entorno agrícola. El sistema portátil se instaló dentro de un remolque estacionado cerca del corral de engorde. La luz láser se ha amplificado y filtrado especialmente para apuntar a gases específicos.

Los investigadores midieron los gases a lo largo de dos trayectos de 100 metros tanto a barlovento como a favor del viento desde corrales que contenían unas 300 vacas. El experimento se centró en el metano y el amoníaco porque las emisiones del ganado, principalmente el ganado, son la fuente más grande de metano antropogénico en los Estados Unidos, un importante gas de efecto invernadero, y el amoníaco es un contaminante atmosférico importante.

Las mediciones capturaron las emisiones tanto de los procesos digestivos del ganado como del estiércol de la tierra. Agricomb midió las concentraciones de metano y amoníaco a niveles de partes por millón con una precisión de 25 partes por mil millones. Los resultados de la bomba de metano fueron comparables a los de un sensor comercial que toma muestras de aire de múltiples entradas a lo largo de los bordes del corral de engorde. El sistema de peine fue particularmente útil para el amoníaco porque este gas es pegajoso y difícil de medir con sistemas basados ​​en inyectores. Además, la bomba agrícola puede medir muchos gases al mismo tiempo, lo que es un desafío para los sistemas convencionales.

Finalmente, mientras que los sensores comerciales midieron niveles de fondo precisos más rápido, la bomba agrícola capturó plumas de sotavento con mayor precisión y, por lo tanto, podría caracterizar mejor las fuentes de gas, según el documento. La mayor precisión será fundamental para las mediciones de metano planificadas en el futuro de vacas distribuidas escasamente en un pastizal, que es un problema mucho más desafiante.

El acuerdo entre las técnicas antiguas y las nuevas inspira confianza en que la agricultura se puede utilizar para cuantificar con precisión los gases en entornos agrícolas, sugiere el documento. Las ventajas de la bomba agrícola incluyen sensibilidad a una amplia gama de luz infrarroja, alta precisión, detección sin calibración de múltiples gases simultáneamente y flexibilidad de la configuración de medición. La combinación de dos peines con diferentes distancias de «dientes» para identificar los colores exactos de la luz hace que el análisis sea más preciso.

Calcular las emisiones de metano del ganado es un desafío debido a las variaciones en las prácticas de manejo y las características del ganado en las granjas comerciales. Además, lo que come el ganado afecta las emisiones, pero no se contabiliza en los inventarios nacionales, lo que genera grandes incertidumbres en los patrones de emisión de gases de efecto invernadero, según el documento. El ganado en el corral de engorda de Kansas comió una mezcla de heno y ensilado de maíz.

«Para el futuro, nuestro plan es trabajar con KSU para tomar una medida de los pastos donde el ganado come pastos nativos», dijo el físico del NIST Brian Washburn. «La alimentación diferente, así como la actividad microbiana en los pastizales que consumen metano, pueden significar una menor producción de metano atmosférico en los pastos que en los corrales de engorda. El ganado pasa alrededor del 75% de su vida en los pastos, por lo que esta medida sería más representativa. producción de metano. Esta también sería una medición más difícil, ya que ocurriría en un área más grande, de unos 500 metros por 500 metros, con menos animales, unas 40 cabezas «.

Los investigadores sugieren que agricomb puede apoyar la agricultura de precisión (el uso de nuevas tecnologías para aumentar los rendimientos) midiendo muchos gases simultáneamente en grandes escalas espaciales, lo que hace posible diseñar granjas más limpias y productivas.

Este trabajo fue financiado en parte por la National Science Foundation, el programa ARPA-E MONITOR, William and Joan Porter Endowment y Habiger Heritage Fund.