In-flight laboratory and emerging sensors for GHG detection in livestock farming

Abstract

Il settore dell’allevamento di bovini è una delle principali fonti di emissioni di gas a effetto serra (GHGs) come derivanti da metano (CH4), protossido di azoto (N2O) e anidride carbonica (CO2) con un’emissione totale stimata di 4,6 Gt CO2e all’anno (Ripple et al., 2014). Quasi i due terzi delle emissioni GHG prodotte dal settore zootecnico avvengono all’interno dell’azienda agricola e si verificano in tutte le fasi della produzione, in particolare dalle fermentazioni ruminali, gestione degli effluenti e dalla coltivazione dei campi. Circa un terzo deriva dalla produzione di altri fattori produttivi. Il monitoraggio delle emissioni a livello di azienda agricola è limitato da diversi fattori, primo fra tutti la disponibilità di tecnologie low cost in grado di rilevare le emissioni. Le attività saranno volte a progettare e realizzare centraline smart (FlyLab) dotate di sensori di nuova concezione per identificare e monitorare i punti di emissione di NH3,CH4, CO2, PM2.5 e PM10 negli allevamenti. Per lo svolgimento della ricerca saranno allestite centraline (FlyLab) che verranno installate a terra e a bordo di un drone specificamente customizzato (SAPR) con caratteristiche idonee ad ospitare il sistema di sensoristica ottica ed elettrochimica. Il sistema sarà in grado di misurare le concentrazioni dei gas target in tempo reale e trasferire i dati su web-cloud. Le centraline a terra saranno geolocalizzate, mentre il velivolo sarà dotato di un sistema di posizionamento GPS GNSS RTK con precisione centimetrica che consentirà la geolocalizzazione dei dati raccolti e la mappatura delle fonti di emissione su scala aziendale. Il potenziale di questa tecnologia emergente, sarà impiegata per effettuare valutazioni rapide e su larga scala dell’entità delle emissioni intorno agli edifici aziendali, in particolare ai locali di stabulazione, stoccaggio degli effluenti, terreni agricoli e sul pascolo. Le misure saranno valutate incrociando i dati raccolti dal “sistema drone” con misurazioni di riferimento ottenute con centraline installate a terra. L’elaborazione delle misure fornirà in tempo reale le emissioni dell’azienda agricola fornendo all’allevatore uno strumento di valutazione per intervenire tempestivamente e in modo localizzato con opportune misure di mitigazione. Alle attività̀ di progetto sarà dato risalto grazie a un piano di comunicazione e di disseminazione dei risultati, che prevede la preparazione di materiale informativo sia in forma di pubblicazioni divulgative e di articoli tecnici sia in forma di video.