“Agricomb” Mengukur Beberapa Emisi Gas Dari ... Sapi
Setelah sisir frekuensi optik memulai debutnya sebagai penggaris cahaya, diikuti oleh spin-off, termasuk "astrocomb" untuk mengukur cahaya bintang dan sistem sisir mirip radar untuk mendeteksi kebocoran gas alam. Sekarang, para peneliti telah meluncurkan "agricomb" untuk mengukur "sendawa sapi." Agricomb dapat membantu mengoptimalkan proses pertanian untuk mengurangi produksi gas rumah kaca yang memerangkap panas.
Para peneliti dari National Institute of Standards and Technology (NIST) dan Kansas State University (KSU) menggunakan agricomb NIST untuk secara bersamaan mengukur emisi metana, amonia, karbon dioksida, dan uap air dari atmosfer di sekitar tempat penggemukan sapi potong di Kansas. Aparatus NIST — sistem dua sisir — mengidentifikasi jejak gas berdasarkan warna yang tepat dan jumlah cahaya inframerah yang diserap oleh atmosfer saat cahaya sisir dikirim bolak-balik melintasi jalur udara terbuka.
Sistem portabel dipasang di dalam trailer yang diparkir di sebelah feedlot. Sinar laser secara khusus diperkuat dan disaring untuk menargetkan gas tertentu. Para peneliti mengukur gas di sepanjang dua jalur 100 meter baik melawan arah angin maupun melawan arah angin dari kandang yang berisi sekitar 300 sapi. Eksperimen tersebut berfokus pada metana dan amonia karena emisi dari peternakan, terutama sapi, adalah sumber terbesar metana yang disebabkan oleh manusia di AS, gas rumah kaca utama; dan amonia merupakan polutan atmosfer yang penting.
Pengukuran menangkap emisi dari proses pencernaan ternak dan dari kotoran di tanah. Agricomb mengukur konsentrasi metana dan amonia pada tingkat bagian per juta dengan presisi 25 bagian per miliar. Hasil agricomb untuk metana sebanding dengan hasil dari sensor komersial yang mengambil sampel udara di beberapa saluran masuk di sepanjang tepi tempat pemberian pakan. Sistem sisir sangat berguna untuk amonia karena gas ini lengket dan sulit diukur dengan sistem yang menarik udara ke dalamnya. Selain itu, agricomb dapat mengukur banyak gas secara bersamaan, yang merupakan tantangan bagi sistem konvensional.
Akhirnya, sementara sensor komersial mengukur tingkat latar belakang yang tepat lebih cepat, agricomb lebih tepat menangkap gumpalan angin dan kemudian dapat mengkarakterisasi sumber gas dengan lebih baik, menurut para peneliti. Peningkatan presisi akan sangat penting untuk pengukuran metana yang direncanakan di masa mendatang dari sapi-sapi yang tersebar jarang di padang rumput, yang merupakan masalah yang jauh lebih menantang.
Kesepakatan teknik lama dan baru menginspirasi keyakinan bahwa agricomb dapat digunakan untuk mengukur gas secara akurat dalam konteks pertanian. Keuntungan dari agricomb termasuk kepekaan terhadap berbagai cahaya inframerah, presisi tinggi, deteksi bebas kalibrasi dari beberapa gas sekaligus, dan fleksibilitas pengaturan pengukuran. Memasangkan dua sisir dengan jarak "gigi" yang berbeda untuk mengidentifikasi warna cahaya yang tepat membuat analisis menjadi lebih presisi.
Memperkirakan emisi metana dari ternak merupakan tantangan karena variasi dalam praktik pengelolaan dan karakteristik ternak di peternakan komersial. Selain itu, apa yang dimakan ternak mempengaruhi emisi tetapi tidak diperhitungkan dalam inventaris nasional, yang menyebabkan ketidakpastian besar dalam model emisi gas rumah kaca, menurut para peneliti. Ternak di tempat pemberian pakan Kansas memakan campuran jerami dan silase jagung.
“Untuk masa depan, rencana kami adalah bekerja sama dengan KSU untuk melakukan pengukuran padang rumput, di mana ternak memakan rumput asli,” kata fisikawan NIST Brian Washburn. “Pakan yang berbeda, ditambah aktivitas mikroba di tanah padang rumput yang mengkonsumsi metana, mungkin berarti produksi metana atmosfer yang lebih sedikit di padang rumput daripada di tempat pemberian pakan. Ternak menghabiskan sekitar 75% dari hidup mereka di padang rumput, sehingga pengukuran ini akan lebih mewakili produksi metana bersih. Ini juga akan menjadi pengukuran yang lebih sulit, karena akan dilakukan di area yang lebih luas, sekitar 500 meter kali 500 meter, dengan lebih sedikit hewan — sekitar 40 ekor.”
Para peneliti menyarankan agricomb dapat mendukung pertanian presisi — penggunaan teknologi baru untuk meningkatkan hasil — dengan mengukur banyak gas secara bersamaan pada skala spasial yang besar, sehingga memungkinkan untuk merancang pertanian yang lebih bersih dan lebih produktif.
