Depois que o pente de frequência óptica fez sua estreia como uma régua de luz, spinoffs se seguiram, incluindo a astrocomba para medir a luz das estrelas e um sistema de pente semelhante a um radar para detectar vazamentos de gás natural. E agora, pesquisadores revelaram a "agricomba" para medir, ahem, vaca arrota.

A agricomba pode ajudar a otimizar os processos agrícolas para reduzir a produção de gases de efeito estufa que retêm o calor.

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade Estadual do Kansas (KSU) usaram a agricomba do NIST para medir simultaneamente as emissões de metano, amônia, dióxido de carbono e vapor de água da atmosfera em torno de um confinamento de gado de corte no Kansas. O aparelho NIST - um sistema de dois pentes - identifica gases traço com base nas tonalidades e quantidades exatas de luz infravermelha absorvida pela atmosfera quando a luz do pente é enviada para frente e para trás através de caminhos ao ar livre.

Descrito em Avanços da Ciência , a demonstração foi o primeiro uso de favos de frequência em um ambiente agrícola. O sistema portátil foi montado dentro de um trailer estacionado próximo ao confinamento. A luz do laser foi especialmente amplificada e filtrada para atingir gases específicos.

Os pesquisadores mediram gases ao longo de dois caminhos de 100 metros, tanto a favor do vento quanto a favor do vento, de currais contendo cerca de 300 vacas. O experimento se concentrou em metano e amônia porque as emissões da pecuária, principalmente gado, são a maior fonte de metano antropogênico dos EUA, um grande gás de efeito estufa, e a amônia é um importante poluente atmosférico.

As medições capturaram as emissões dos processos digestivos do gado e do esterco do solo. A agricomba mediu as concentrações de metano e amônia em níveis de partes por milhão com uma precisão de 25 partes por bilhão. Os resultados da agricomba para metano foram comparáveis ​​aos de um sensor comercial que amostrou o ar em entradas múltiplas ao longo das bordas do confinamento. O sistema de pente foi particularmente útil para a amônia porque esse gás é pegajoso e difícil de medir com sistemas baseados em injetores. Além disso, a agricomba pode medir muitos gases simultaneamente, o que é desafiador para sistemas convencionais.

Finalmente, enquanto os sensores comerciais mediam níveis precisos de fundo com mais rapidez, a agricomba capturou com mais precisão as plumas a favor do vento e poderia caracterizar melhor as fontes de gás, de acordo com o jornal. O aumento da precisão será crítico para futuras medições planejadas de metano de vacas esparsamente distribuídas em uma pastagem, que é um problema muito mais desafiador.

A concordância das velhas e novas técnicas inspira confiança de que a agricomba pode ser usada para quantificar gases com precisão em contextos agrícolas, o papel sugere. As vantagens da agricomba incluem sensibilidade a uma ampla gama de luz infravermelha, alta precisão, detecção sem calibração de vários gases de uma vez, e flexibilidade da configuração da medição. O emparelhamento de dois pentes com espaçamentos diferentes de "dentes" para identificar cores exatas de luz torna a análise mais precisa.

Estimar as emissões de metano do gado é um desafio devido às variações nas práticas de manejo e nas características do gado em fazendas comerciais. Além disso, o que o gado come afeta as emissões, mas não é contabilizado nos inventários nacionais, levando a grandes incertezas nos modelos de emissão de gases de efeito estufa, de acordo com o jornal. O gado no confinamento do Kansas comia uma mistura de feno e silagem de milho.

"Para o futuro, nosso plano é trabalhar com a KSU para fazer uma medição de pastagem, onde o gado come capim nativo, "O físico do NIST Brian Washburn disse." O feed diferente, além da atividade microbiana em solos de pastagens que consomem metano, pode significar menos produção de metano atmosférico na pastagem do que no confinamento. O gado passa cerca de 75% de sua vida no pasto, portanto, essa medição seria mais representativa da produção líquida de metano. Esta também seria uma medição mais difícil, uma vez que ocorreria em uma área maior, cerca de 500 metros por 500 metros, com menos animais, cerca de 40 cabeças. "

Os pesquisadores sugerem que a agricomba pode apoiar a agricultura de precisão - o uso de novas tecnologias para aumentar a produtividade - medindo muitos gases simultaneamente em grandes escalas espaciais, tornando possível projetar fazendas mais limpas e produtivas.