Californië is de grootste melkproducerende staat van het land en de thuisbasis van bijna 1,8 miljoen melkkoeien. Californië is ook heet, speciaal voor koeien, die moeite hebben om koel te blijven als het warm weer wordt. En als koeien het te warm krijgen, hun melkproductie daalt. Ernstige oververhitting kan een bedreiging vormen voor de gezondheid van koeien en hun vermogen om drachtig te worden en kalveren te voldragen.

Melkveehouders gebruiken ventilatoren en sproeiers om koeien in hun stallen te koelen, maar er is een grote behoefte aan betere opties. Bestaande systemen verbruiken veel energie en water, wat kostbaar is voor de boeren. En klimaatverandering verhoogt de temperatuur en zet de watervoorziening van Californië onder druk.

Met financiering van de California Energy Commission, we behoren tot de dierwetenschappers en ingenieurs die samenwerken bij UC Davis om nieuwe innovaties te testen en te meten hoe deze het elektriciteits- en waterverbruik beïnvloeden, evenals de gezondheid en het gedrag van koeien. We evalueren ook de kosten van deze technologieën en hun potentieel voor grootschalige toepassing in commerciële zuivelfabrieken in Californië.

De dreiging van hitte

De dagtemperaturen zijn regelmatig meer dan 72 graden Fahrenheit gedurende meer dan vijf maanden van het jaar in Central Valley in Californië, de belangrijkste zuivelregio van de staat. Boven deze drempel koeien beginnen de hitte te voelen. Koeien zijn bijzonder gevoelig voor warm weer:hun lichaamstemperatuur is 101,5 graden Fahrenheit, drie graden hoger dan de mens, en ze creëren een grote hoeveelheid warmte wanneer ze voer in hun maag afbreken en melk produceren.

Als de buitentemperatuur stijgt, het wordt voor koeien steeds moeilijker om lichaamswarmte af te geven aan de buitenomgeving. Terwijl ze hun lichaamstemperatuur proberen te reguleren, hun ademhalingsfrequenties beginnen te stijgen. Dan beginnen ze te kwijlen en ademen met hun mond open, net als honden die hijgen. Als ze zichzelf niet kunnen koelen, hun lichaamstemperatuur zal stijgen. Dit worden allemaal beschouwd als tekenen van hittestress. Zodra het intreedt, koeien zullen minder melk produceren. Ze kunnen moeite hebben om zwanger te worden en te blijven, en in ernstige gevallen kan overlijden.

Als de zomerhitte omhoog schiet, mensen kunnen in een zwembad springen of zich binnen terugtrekken onder de airconditioning en opluchting voelen, tenminste totdat we onze elektriciteitsrekeningen zien. Melkkoeien hebben deze luxe niet. Om koeien te koelen, melkveehouders gebruiken een combinatie van schaduw, ventilatoren en water, meestal als de koeien in hun stallen zijn. De koeien worden zachtjes besproeid terwijl ze eten, meestal vier tot vijf uur per dag, en terwijl ze wachten om gemolken te worden.

Deze strategieën helpen koeien hun lichaamstemperatuur te reguleren, maar verbruiken grote hoeveelheden water en elektriciteit. De gemiddelde melkveehouderij in Californië besteedt $ 140, 000 jaarlijks op nutsbedrijven.

Verder, deze systemen kunnen onvoldoende zijn tijdens extreme hittegolven. Tijdens een traject in 2017, De temperaturen in de Centrale Vallei van Californië bereikten 53 dagen op rij pieken van meer dan 90 graden Fahrenheit. Langdurige hete perioden zoals deze verhogen het aantal gevallen van hittestress bij melkvee.

Andere manieren om te koelen met water

Ons onderzoek vergelijkt vier verschillende systemen voor het koelen van koeien. Twee ervan maken gebruik van verdampingskoelingsprocessen, die profiteren van het feit dat wanneer water verandert van een vloeistof in een gas, het neemt veel warmte op. Dit proces zorgt voor koelere, meer vochtige lucht, maar kan ook worden gebruikt om vloeibaar water te koelen.

Onze eerste koeltechnologie maakt gebruik van matten die ongeveer 10 cm onder de zandbodem liggen begraven waar de koeien liggen. Water stroomt door de matten en neemt door geleiding de warmte van de koeien op. Het verwarmde water stroomt vervolgens naar een apparaat dat een Sub-Wet Bulb Evaporative Chiller wordt genoemd, waar het wordt gekoeld met behulp van een zeer efficiënt verdampingskoelproces en teruggevoerd naar de matten om meer warmte van de koeien te absorberen. Doordat de chiller door middel van verdamping koel water produceert, het is bij uitstek geschikt voor warme en droge klimaten zoals Californië.

De tweede technologie maakt gebruik van gerichte directe verdampingskoeling, soms aangeduid als een "moeraskoeler, " en stoffen kanalen om koele lucht over de koeien te blazen in de gebieden waar koeien eten en rusten. Moeraskoelers zijn eenvoudige systemen die werken door warme, droge lucht boven water om het af te koelen.

Ter vergelijking, we testen ook twee koelsystemen die traditioneel sproeiwater en ventilatoren gebruiken, vergelijkbaar met de huidige technologie op de meeste melkveebedrijven in Californië. Echter, met één systeem werken we aan het verminderen van het waterverbruik en het verbeteren van de koeling door de ventilator dichter bij het sproeiwater te plaatsen om verdamping van het lichaam van de koe te bevorderen. Terwijl het water van de koeien verdampt, het neemt warmte mee. Om water te besparen, we testen ook om het water voor een kortere periode te sproeien.

Tijdens onze eerste testfase, we hebben alle vier de behandelingen getest op 32 koeien bij UC Davis en gegevens verzameld over hun ademhalingsfrequenties, lichaamstemperatuur, melkgift en gedrag, evenals het weer, waterverbruik en energieverbruik. Er wordt gewerkt aan data-analyse. We verwachten dat we ten minste één optie zullen identificeren die koeien even effectief zal koelen als de huidige opties, maar bespaart ook water, energie of beide. Komende zomer testen we op een melkveebedrijf in Central Valley de meest effectieve en efficiënte technologie tegen de traditionele spuit- en ventilatoraanpak.

Het vinden van betere manieren om melkkoeien koel te houden is een hoge prioriteit voor deze industrie, maar ook voor het welzijn van de koe. We hopen dat onze bevindingen Californische melkveebedrijven kunnen helpen hun productiviteit te verbeteren en koeien veilig en koel te houden, terwijl het Californië helpt om zijn energie- en klimaatdoelstellingen te halen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.