Después de que el peine de frecuencia óptica hiciera su debut como regla para la luz, seguidos de spin-offs, incluyendo el astrocomb para medir la luz de las estrellas y un sistema de peine similar a un radar para detectar fugas de gas natural. Y ahora, Los investigadores han desvelado la "bomba agrícola" para medir, Ejem, eructos de vaca.

La bomba agrícola 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 de NIST para medir simultáneamente las emisiones de metano, amoníaco, dióxido de carbono y vapor de agua de la atmósfera alrededor de un corral de engorde de ganado vacuno en Kansas. El aparato NIST, un sistema de dos peines, identifica los gases traza basándose en los tonos exactos y las cantidades de luz infrarroja absorbida por la atmósfera cuando la luz del peine se envía de un lado a otro a través de caminos al aire libre.

Descrito en Avances de 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 al lado del corral de engorde. La luz láser se amplificó y filtró 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 ganado, son la mayor fuente estadounidense de metano antropogénico, un importante gas de efecto invernadero, y el amoniaco es un contaminante atmosférico importante.

Las mediciones capturaron las emisiones tanto de los procesos digestivos del ganado como del estiércol en el suelo. La 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 agrícola para el metano fueron comparables a los de un sensor comercial que muestreó el aire en 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 de entrada. Además, la agricultura puede medir muchos gases simultáneamente, lo cual es un desafío para los sistemas convencionales.

Finalmente, mientras que los sensores comerciales midieron niveles de fondo precisos más rápido, la bomba agrícola capturó con mayor precisión las plumas a favor del viento y luego podría caracterizar mejor las fuentes de gas, según el papel. La mayor precisión será fundamental para las futuras mediciones planificadas de metano de vacas distribuidas escasamente en un pastizal. que es un problema mucho más desafiante.

La concordancia de las técnicas antiguas y nuevas inspira confianza en que la bomba agrícola se puede utilizar para cuantificar con precisión los gases en contextos agrícolas. sugiere el documento. Las ventajas de la bomba agrícola incluyen la sensibilidad a una amplia gama de luz infrarroja, alta precisión, detección sin calibración de varios gases a la vez, y flexibilidad de la configuración de medición. La combinación de dos peines con diferentes espacios de "dientes" para identificar los colores exactos de la luz hace que el análisis sea más preciso.

La estimación de 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, dando lugar a grandes incertidumbres en los modelos de emisión de gases de efecto invernadero, según el papel. 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 hacer una medición de pastos, donde el ganado come pastos nativos, ", Dijo el físico del NIST Brian Washburn." La alimentación diferente, más actividad microbiana en suelos de pastizales que consumen metano, puede significar una menor producción de metano atmosférico en los pastos que en el corral de engorda. El ganado pasa alrededor del 75% de su vida en el pasto, por lo que esta medida sería más representativa de la producción neta de metano. Esta también sería una medida más difícil, ya que tendría lugar en un área más grande, unos 500 metros por 500 metros, con menos animales, alrededor de 40 cabezas ".

Los investigadores sugieren que la bomba agrícola puede apoyar la agricultura de precisión (el uso de nueva tecnología para aumentar los rendimientos) midiendo muchos gases simultáneamente en grandes escalas espaciales. haciendo posible diseñar fincas más limpias y productivas.