As fazendas leiteiras produzem grandes quantidades de duas coisas:leite e cocô. O leite encontra seu caminho em iguarias como chocolate quente e sanduíches de queijo grelhado, mas o cocô só se acumula.
Os produtores de leite transformam a bagunça em lagoas artificiais chamadas lagoas de estrume, onde micróbios anaeróbios o decompõem em metano, um poderoso gás de efeito estufa. O metano retém 80% mais calor na atmosfera do que o dióxido de carbono, contribuindo para cerca de um quarto das mudanças climáticas até hoje. O trato digestivo da vaca também produz metano e o libera quando a vaca arrota.

Cerca de 50% do metano que a Califórnia emite vem de fazendas leiteiras. A fim de atender às metas climáticas rigorosas, o estado propôs maneiras de regular as emissões de metano dos laticínios. Mas esses esforços se deparam com um grande problema:atualmente não há uma maneira confiável para os produtores de leite medirem a quantidade de metano produzida em suas fazendas.

A quantidade de metano produzida depende do número de vacas, sua dieta, o clima e quão úmido o esterco é armazenado. As estimativas de quanto metano uma fazenda produz são, portanto, incertas. As medições feitas por satélite ou aeronave retornam as estimativas mais precisas, mas essas ferramentas são caras e nem sempre funcionam no nível de fazendas individuais.

O pós-doutorando da UC Riverside, Javier Gonzalez-Rocha, quer mudar isso. Ele está trabalhando com o professor de engenharia mecânica Akula Venkatram e a professora de ciências ambientais Francesca Hopkins para desenvolver sistemas robóticos aéreos que podem quantificar as emissões de metano diretamente sobre uma instalação de laticínios específica.

Para atingir esse objetivo, Gonzalez-Rocha desenvolveu um novo método para extrair estimativas de velocidade do vento de distúrbios ao movimento de drones causados ​​pelo vento. Este algoritmo foi adaptado a um sistema de "núcleo aéreo" baseado em drone desenvolvido pelo professor de engenharia ambiental Don Collins e pelo estudante de pós-graduação Zihan Zhu.

Um núcleo de ar é semelhante a um núcleo de gelo, um bloco de gelo retirado de uma geleira que pode revelar mudanças na composição atmosférica ao longo do tempo. Ao combinar a velocidade do vento e os recursos de medição do núcleo do ar, os drones podem ajudar a detectar, localizar e estimar as emissões de metano em escalas espaciais finas, de outra forma difíceis de resolver usando técnicas padrão de medição de vento e composição do ar. A capacidade dos drones de pairar e manobrar em ambientes restritos, onde é difícil operar aeronaves convencionais de asa fixa, também oferece novas possibilidades para obter observações direcionadas de gases de efeito estufa na baixa atmosfera.

O trabalho liderado por Gonzalez-Rocha e Zhu em breve produzirá novas descobertas abordando a confiabilidade das medições atmosféricas baseadas em drones em comparação com os sensores convencionais de vento e composição do ar.

Gonzalez-Rocha está testando os drones no local de operações agrícolas da UCR e em fazendas leiteiras na Califórnia, onde os está usando para medir as concentrações de metano em diferentes distâncias a favor do vento das fontes de emissão. Compreender como as concentrações de metano variam em diferentes locais a favor do vento é fundamental para quantificar as fontes de emissão.

Embora as técnicas desenvolvidas por Gonzalez-Rocha e Zhu estejam em estágio inicial, ainda há um grande potencial para melhorar a precisão das medições baseadas em drones. O trabalho em andamento está explorando um sistema de núcleo de ar com várias entradas para amostrar a composição do ar em várias alturas simultaneamente à medida que o drone se move por uma pluma de metano. Os pesquisadores acreditam que estão no caminho certo para os agricultores usarem essa tecnologia nos próximos 5 a 10 anos.