Перспективы применения дронов для контроля выбросов метана молочными хозяйствами

В молочных хозяйствах массу навоза накапливают в специализированных хранилищах, лагунах, где анаэробные микробы расщепляют ее с выделением метана, парникового газа. Метан улавливает в атмосфере на 80% больше тепла, чем углекислый газ, что может привести к климатическим изменениям. В ЖКТ коров также вырабатывается метан, животные выделяют его при отрыгивании.

Согласно данным автора, около 50% выбросов метана в Калифорнии приходится на молочные фермы. Для достижения строгих задач по контролю изменений климата государство предложило способы регулирования выбросов метана хозяйствами. Но эти усилия сталкиваются с серьезной проблемой: в настоящее время специалисты на местах не располагают надежным способом оценки уровня метана, производимого в хозяйствах. Оно зависит от поголовья, рациона, погоды и степени влажности хранящегося навоза, поэтому оценки являются неточными. Измерения, сделанные с помощью спутников или самолетов, дают достоверные данные, но эти инструменты дороги и не всегда работают на уровне отдельных хозяйств.

Исследователь из Калифорнийского университета Хавьер Гонсалес-Роча с коллегами занят разработкой беспилотных роботизированных систем, которые смогут количественно определять выбросы метана непосредственно над конкретным предприятием.

С этой целью Гонсалес-Роча разработал новый метод, адаптированный к системе "воздушного ядра" (на базе работ с беспилотниками профессора инженерной экологии Дона Коллинза и аспирантки Зиханы Чжу).

Дроны могут помочь обнаруживать, локализовать и оценивать выбросы метана в мелких пространственных масштабах, которые в противном случае было бы трудно изучить с помощью стандартных методов измерения состава воздуха. Способность дронов зависать и маневрировать в стесненных условиях, где обычными самолетами работать сложно, также открывает новые возможности для проведения целевых наблюдений за парниковыми газами в нижних слоях атмосферы.

Работа, которую ведут Гонсалес-Роча и Чжу, вскоре даст новые результаты, касающиеся надежности атмосферных измерений с помощью дронов по сравнению с обычными датчиками ветра и состава воздуха.

Гонсалес-Роча тестирует дроны на сельскохозяйственной площадке UCR и на молочных фермах Калифорнии, где он использует их для измерения концентрации метана на разных расстояниях по ветру от источников выбросов. Понимание того, как концентрации метана варьируются в разных точках с подветренной стороны, имеет важное значение для количественной оценки.

Хотя методы Гонсалес-Роча и Чжу пока находятся только в начале разработки, они имеют высокий потенциал. Текущая работа заключается в отборе проб на нескольких высотах, когда беспилотник движется над метановым шлейфом. Ученые считают, что в ближайшие несколько лет технологию можно будет широко использовать.

Перевела Алиса Романенко (РГАУ-МСХА) – зооинженер, агроном-плодовод, переводчик английского языка в профессиональной сфере.