Presné merania atmosféry priamo nad farmou môžu pomôcť poľnohospodárom v boji proti klimatickým zmenám.
Mliečne farmy produkujú veľké množstvo mlieka a hnoja. Mlieko si nájde cestu k spokojnému spotrebiteľovi ako osviežujúci nápoj, jogurtové pochúťky či chutný syr, ale hnoj, ktorý nepokrýva polia, nie je až taký populárny. Farmári hromadia hnojovicu do umelých nádrží, nazývaných hnojné lagúny, kde ho anaeróbne mikróby rozkladajú na metán, silný skleníkový plyn. Metán zachytáva v atmosfére obrovské množstvo tepla, čím prispieva približne k jednej štvrtine klimatických zmien. Tráviaci trakt kravy tiež produkuje metán a uvoľňuje ho, keď si krava odgrgne, či plyn vylúči opačným otvorom. Množstvo vyprodukovaného metánu závisí od počtu kráv, ich stravy, počasia a od vlhkosti hnoja.
Hoci je nutné metán výrazne redukovať, taktiež je potrebné zachrániť poľnohospodárstvo, takže pokles stavov hovädzieho dobytka nepripadá do úvahy. V súčasnosti sú všetky maštale otvorené, kvôli lepšiemu prístupu vzduchu a teda výpočty únikov vzduchu a následné prepočítavanie uniknutých emisií cez koeficienty môžu byť zložité. Odhady, koľko metánu vyprodukuje farma, sú preto často neisté. Merania uskutočnené satelitom alebo lietadlom (zahraničie) poukazujú najpresnejšie odhady, no tieto nástroje sú drahé a nie vždy fungujú na úrovni jednotlivých fariem.
Testovanie na farmách
Doktorand Gonzalez-Rocha spolu s prof. Venkatramom a prof. Hopkinsovou sa preto rozhodli podieľať na vývoji leteckých robotických systémov, ktoré dokážu kvantifikovať emisie metánu priamo nad farmou. Na dosiahnutie tohto cieľa vyvinul Gonzalez-Rocha metódu na zistenie odhadov prúdenia vetra z odchýliek pohybu drona spôsobených vetrom. Tento algoritmus bol prispôsobený systému „vzduchového jadra“ založeného na dronoch, ktorý vyvinuli prof. Collins a postgraduálna študentka Zi Zhu.
Vzduchové jadro je podobné ľadovému jadru, keď je z ľadovca vytiahnutá zátka, ktorá môže odhaliť zmeny v zložení atmosféry v priebehu času. Kombináciou možností merania rýchlosti vetra a jadra vzduchu môžu drony pomôcť odhaliť, lokalizovať a odhadnúť emisie metánu v jemných priestorových mierkach, ktoré by sa inak ťažko riešili pomocou štandardných techník merania zloženia vetra a vzduchu. Schopnosť dronov vznášať sa a manévrovať v obmedzených prostrediach (čo je pre konvenčné lietadlá s pevnými krídlami ťažké), tiež poskytuje nové možnosti na získanie cielených pozorovaní skleníkových plynov v nižších vrstvách atmosféry.
Gonzalez-Rocha testuje drony na poľnohospodárskych prevádzkach kalifornskej univerzity a na mliečnych farmách v Kalifornii, kde ich používa na meranie koncentrácií metánu v rôznych vzdialenostiach po vetre od zdrojov emisií. Pochopenie toho, ako sa menia koncentrácie metánu na rôznych miestach po vetre, je rozhodujúce pre kvantifikáciu zdrojov emisií.
Aj keď sú tieto techniky vyvinuté prostredníctvom v počiatočnom štádiu, stále existuje veľký potenciál na zlepšenie presnosti meraní pomocou dronov. Pokračujúca práca skúma systém jadra vzduchu s viacerými vstupmi na odber vzoriek zloženia vzduchu vo viacerých výškach súčasne, keď sa dron pohybuje cez oblak metánu. Výskumníci sa domnievajú, že poľnohospodári by mohli túto metódu a technológiu začať používať v priebehu nasledujúcich 5 až 10 rokov.
Na Slovensku vyvinul tím mladých vedcov pod vedením doc. Ing. Vladimíra Cvikloviča, PhD. z Technickej fakulty Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre drony, ktoré majú monitorovať stav živín v plodinách, choroby, škodcov či zaburinenie, v živočíšnej výrobe zas pohyb a zdravie zvierat a taktiež hnojenie rastlín. Ing. Marián Kišev vytvoril kalibrovaný systém merania plynov na báze mikrokontrolérov s veľmi nízkou hmotnosťou a minimálnou spotrebou elektrickej energie. Výsledkom je svetový unikát, ktorý má za sebou už aj prvé merania. Týmto tempom by sme sa mohli veľmi rýchlo zaradiť medzi prvé krajiny, ktoré využili tento postup.
Ing. ANDREA MREKAJOVÁ, PhD., NPPC – Výskumný ústav živočíšnej výroby Nitra
