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NISTとカンザス州立大が「アグリコム」開発、牛の温室効果ガス排出を高精度測定

NISTとカンザス州立大が「アグリコム」開発、牛の温室効果ガス排出を高精度測定

光周波数コムが「光の定規」としてデビューして以来、「アストロコム」(星光測定)、レーダー型コムシステム(天然ガス漏洩検知)など派生技術が登場。今回、牛のゲップ(メタン等)測定用「アグリコム」が発表されました。農業プロセス最適化で温室効果ガス削減に貢献します。

2コムシステムで複数ガス同時高精度測定

NISTとカンザス州立大(KSU)の研究者たちが、NISTのアグリコム(2コムシステム)を用いて、カンザス州の肉牛肥育場周辺大気からメタン、アンモニア、二酸化炭素、水蒸気を同時測定。コム光をオープンエアパスで往復させ、大気による赤外線吸収の正確な色合いと量から微量ガスを特定。

携帯型システムで肥育場実測、従来センサと比較検証

トレーラー内に携帯システム設置、レーザー光を特定ガス向けに増幅・フィルタリング。約300頭収容ペンの風上・風下で各100mパス測定。家畜(主に牛)由来排出は人為的メタン最大源、アンモニアは重要大気汚染物質として着目。

牛の消化プロセスと地面の糞尿由来排出を捕捉。メタン・アンモニア濃度をppmレベルで測定、精度25ppb。メタン結果は商用センサ(フィードロット周辺複数吸気口でサンプリング)と合致。アンモニアは粘着性で従来吸引式システムでは測定困難だが、アグリコムは同時多成分測定も可能。

商用センサがバックグラウンドレベル高速測定に優れる一方、アグリコムは風下プルームをより精密に捕捉し、ガス源特性把握に優位。この高精度が、放牧牛(より広域・少頭数)からのメタン測定という次段階課題で鍵に。

精密農業支援へ、放牧地測定へ展開予定

新旧手法の一致でアグリコムの農業現場定量化への信頼性確保。利点:広範囲赤外線感度、高精度、校正不要多成分同時検出、測定セットアップ柔軟性。「歯」の間隔が異なる2コムペアリングで更なる精度向上。

家畜管理慣行・牛個体差・飼料影響(全国インベントリ未反映)でメタン推定には大きな不確実性。カンザス肥育場牛は干草とコーンサイレージ混合飼料。

「次はKSUと放牧地測定。在来草摂取+草地土壌微生物活動でメタン生成量減の可能性。牛の75%人生は放牧地なので、より代表的な正味メタン生成量把握に。500m×500m、約40頭でより困難な測定に」とNIST物理学者Brian Washburn氏。

研究者たちはアグリコムが精密農業——新技術で収量向上——を支えると提案。広域で多ガス同時測定可能にし、よりクリーンで生産的な農場設計を可能に。

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