Nadat de optische frequentiekam zijn debuut maakte als liniaal voor licht, spin-offs volgden, inclusief de astrokam om sterrenlicht te meten en een radarachtig kamsysteem om aardgaslekken op te sporen. En nu, onderzoekers hebben de "agricomb" onthuld om te meten, ahum, koeien boert.

De agricomb kan helpen bij het optimaliseren van landbouwprocessen om de productie van broeikasgassen die warmte vasthouden te verminderen.

Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de Kansas State University (KSU) gebruikten NIST's agricomb om tegelijkertijd de uitstoot van methaan te meten, ammoniak, koolstofdioxide en waterdamp uit de atmosfeer rond een voederplaats voor vleesvee in Kansas. Het NIST-apparaat - een systeem met twee kammen - identificeert sporengassen op basis van de exacte tinten en hoeveelheden infrarood licht die door de atmosfeer worden geabsorbeerd wanneer het kamlicht heen en weer wordt gestuurd over paden in de open lucht.

Beschreven in wetenschappelijke vooruitgang , de demonstratie was het eerste gebruik van frequentiekammen in een agrarische omgeving. Het draagbare systeem was opgesteld in een trailer die naast de feedlot geparkeerd stond. Het laserlicht werd speciaal versterkt en gefilterd om specifieke gassen te richten.

Onderzoekers hebben gassen gemeten langs twee paden van 100 meter, zowel tegen de wind in als tegen de wind in van hokken met ongeveer 300 koeien. Het experiment was gericht op methaan en ammoniak omdat de uitstoot van vee, voornamelijk vee, zijn de grootste Amerikaanse bron van antropogeen methaan, een belangrijk broeikasgas, en ammoniak is een belangrijke luchtverontreinigende stof.

De metingen legden emissies vast van zowel de spijsverteringsprocessen van het vee als de mest op de grond. De agricomb mat zowel methaan- als ammoniakconcentraties op deeltjes-per-miljoen-niveaus met een precisie van 25 delen per miljard. De agricomb-resultaten voor methaan waren vergelijkbaar met die van een commerciële sensor die de lucht bemonsterde bij meerdere inlaten langs de randen van de feedlot. Het kamsysteem was vooral nuttig voor ammoniak omdat dit gas plakkerig is en moeilijk te meten met op inlaat gebaseerde systemen. In aanvulling, de agricomb kan veel gassen tegelijk meten, wat een uitdaging is voor conventionele systemen.

Eindelijk, terwijl de commerciële sensoren sneller nauwkeurige achtergrondniveaus meten, de agricomb ving pluimen met de wind nauwkeuriger op en kon dan de gasbronnen beter karakteriseren, volgens het papier. De verhoogde precisie zal van cruciaal belang zijn voor geplande toekomstige metingen van methaan van dun verspreide koeien in een weiland, wat een veel uitdagender probleem is.

De overeenstemming van de oude en nieuwe technieken wekt vertrouwen dat de agricomb kan worden gebruikt om gassen nauwkeurig te kwantificeren in agrarische contexten, de krant suggereert. Voordelen van de agricomb zijn onder meer gevoeligheid voor een breed scala aan infraroodlicht, hoge precisie, kalibratievrije detectie van meerdere gassen tegelijk, en flexibiliteit van de meetopstelling. Het koppelen van twee kammen met verschillende afstanden van "tanden" voor het identificeren van exacte lichtkleuren maakt de analyse nauwkeuriger.

Het schatten van methaanemissies van vee is een uitdaging vanwege variaties in managementpraktijken en veekenmerken in commerciële boerderijen. In aanvulling, wat het vee eet, beïnvloedt de emissies, maar wordt niet vermeld in nationale inventarissen, wat leidt tot grote onzekerheden in modellen voor de uitstoot van broeikasgassen, volgens het papier. Het vee op de weidegrond in Kansas at een mengsel van hooi en kuilgras.

"Voor de toekomst is ons plan om samen met KSU een weidemeting uit te voeren, waar het vee inheemse grassen eet, "NIST-natuurkundige Brian Washburn zei. "De verschillende voeding, plus microbiële activiteit in graslandbodems die methaan verbruiken, kan leiden tot minder atmosferische methaanproductie in de wei dan in de weide. De runderen brengen ongeveer 75% van hun leven in de wei door, dus deze meting zou meer representatief zijn voor de netto methaanproductie. Dit zou ook een moeilijkere meting zijn, omdat het over een groter gebied zou plaatsvinden, ongeveer 500 meter bij 500 meter, met minder dieren, ongeveer 40 hoofden."

De onderzoekers suggereren dat de agricomb precisielandbouw kan ondersteunen - het gebruik van nieuwe technologie om de opbrengsten te verhogen - door veel gassen tegelijkertijd te meten over grote ruimtelijke schalen, waardoor het mogelijk wordt om schonere en productievere boerderijen te ontwerpen.