The authors would like to thank the staff of the Department of Animal Science&#8217;s Dairy Center for their conscientious care of the experimental cows used to generate data for this study.

대표적인 결과에 설명 된 실험에 관여하는 동물은 펜실베니아 주립 대학 동물 관리 및 사용위원회의 지침에 따라 마음에 든다고했다. 위원회는 검토하고 실험과 연구에서 수행 모든 절차를 승인했다. 이러한 동물 및식이 조성 정보 및 실험 설계 사항으로서,이 실험 12의 전체 출판물에서 찾을 수있다. 참고 : 장비 및 실험을 수행 자료 표를 참조하는 데 필요한 용품의 목록. 1. 실험 설계 <ol><li> 실험 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 얻습니다. 이 동물에게 고통을 발생하지 않습니다 및 USDA 분류 C (약간 또는 순간적인 통증이나 고통 또는 전혀 통증이나 고통)로 분류되는 비 침습적 절차입니다. 마취가 필요하지 않습니다. </li><li> 그대로 (즉, 비 유관) 소를 선택수유 단, 연령, 우유 생산에 기초 실험. 때문에 정맥을 통해 반추위 가스의 잠재적 인 누설 AHCS와 유관 소를 사용하지 마십시오. 이 문제를 완화하기위한 장치는 현재 테스트중인하지만 결과는 여기에보고되지 않습니다. </li><li> 크로스 오버 디자인 (즉, 라틴 방진, 예를 들어) 사용되면, 잔류 효과에 대한 균형 잡힌 복제 된 디자인, 치료의 수에 따라 8 ~ 12 소를 사용합니다. 예를 들어, 4 트리트먼트 테스트하는 경우, 8 소 등 복제 된 4 × 4 디자인 재판을 얻을 것입니다. 실험 이러한 유형의 최소 권장 기간은 최초의 치료 적응을위한 14~21일 및 데이터 수집을위한 칠일에, 21~28일입니다. </li><li> 무작위 블록 디자인이 사용되는 경우, 처리 당 12-15 소를 사용합니다. 데이터 수집을 시작하기 전에 2 주간 공변량 기간을 포함한다. 이 실험의 권장 기간은 처음 2 주 무관으로, 8-12주입니다치료에 대한 적응을위한 G. </li><li> ISO 11784 또는 11785 호환 RFID 식별 태그로 각각의 실험 동물을 착용. </li></ol> 동물의 2. 교육 AHCS를 사용하는 <ol><li> 실험을 시작하기 전에, 소가있는 시설에 AHCS 이동합니다. 젖소의 시력 내에서 단위를 놓습니다. 적어도 2 일 동안이 장치를 둡니다. </li><li> 동물이 좋아하는 먹이 공급을 준비합니다. 70 % 그라운드 옥수수, 27 % 건조 당밀, 및 3 % 대두유의 혼합물 (AS-된다 중량 기준)이 성공적으로 실험실에서 사용되었지만 다양한 피드, 젖소를 유도하려고 시도 할 수있다. 에어 필터와 AHCS의 공급 전달 시스템을 방해 할 수 있습니다 스티커 및 먼지 피드를 피하십시오. 이는 사료 펠릿되는 것이 바람직하다. </li><li> 그들에게 미끼 공급에 익숙해하기 위해서는 그들이하는 데 사용되는 사료의 상단에 배치하여 모든 동물 사료 소량의 (소수)을 얻었다. </li><li> 아주 천천히 약 1.5 미터 FR에 AHCS 이동동물을 OM. </li><li> 양동이에 미끼 공급의 약 1kg을 놓고 동물의 냄새와 먹이 공급을 맛볼 수 있습니다. 점차적으로 스트레칭과 AHCS 공급 저점으로 도달하기 위해 동물을 강제 AHCS 장치의 공급 저점으로 양동이를 이동합니다. </li><li> AHCS 먹이 통에 양동이에서 미끼 공급의 일부를 덤프 천천히 소쪽으로 AHCS 장치를 이동합니다. 훈련의 어느 시점에, 소가 걱정하거나 두려워하게되면, 멀리 그녀의 단위를 이동하고 다른 시간 또는 하루에 다시 시도하십시오. </li><li> 동물 익숙하고 AHCS 유닛 (즉, 미끼 공급)에 의해 흥분 될 때까지 며칠 동안 훈련을 반복합니다. 동물 AHCS에 익숙해 질 수없는 경우, 실험이 시작되기 전에 다른 동물로 교체하고 위의 절차에 따라 새로운 동물을 훈련. </li></ol> AHCS 3. 교정 주 : CO 2 센서의 농도 범위가 0 % 내지 5이고;채널 4 센서의 범위는 0 % 2입니다. 검출 하한은 메탄 20 PPM 및 CO 2는 50ppm이다. 검출 한계는 동물 시설에서 이러한 가스의 안전 높은 배경 수준보다 훨씬 더 때문에 메탄과 이산화탄소의 높은 배경 수준에 대한 어떤 우려가 없습니다. <ol><li> 최대의 정확도를 위해, 각각의 가스의 측정 실험의 끝이 교정 절차를 시작에서 5 회 및 3 회 수행한다. </li><li> 다음 가스를 사용 (재료 표 참조) 스팬 가스와 100 % N 2 (순수 99.999 %) 0.15 %, CH 4, 1 % CO 2 (등급 인증 마스터 클래스, ± 2 %의 정확도를) 제로 가스. </li><li> 2 제로 가스의 L, 및 스팬 가스 혼합물의 2 L와 다른 가방 샘플 가방을 채 웁니다. 완전히 수축 가방을 사용하십시오. 교정의 날에 새로운 가스와 가방을 채 웁니다. </li><li> 사용 필요한 경우, 이하 1 년 후 가방을 교체합니다. </li><li> 가스를 가지고가스 측정 실험이 일어나는 장소 표준. 동물과 측정이 밀폐 된 시설에서 (즉., 낙농 헛간) 발생하는 경우, 전체 교정 과정 중에 헛간 팬을 켜십시오. 이것은 백그라운드 공기 중의 메탄 농도의 영향을 최소화 할 필요가있다. </li><li> AHCS을 ON 적어도 30 분 동안 교정하기 전에 따뜻한 보자. 전면 패널 안쪽에 교정 튜브의 마개를 제거합니다. 교정 튜브에 물이없는 것을 확인합니다. 필요한 경우, 물을 제거합니다. 물이 가스 농도 센서를 파괴 할 것이다. </li><li> 교정 튜브 N 2 샘플 가방 (제로 가스)를 연결합니다. 흐름을 허용하는 샘플 가방 시계 반대 방향으로 1 전체 회전에 플라스틱 밸브를 풉니 다. </li><li> &quot;CALIBRATE&quot;하는 AHCS의 인스트루먼트 컨트롤 패널에있는 &quot;런 - 교정&quot;노브를 돌립니다. 이 가방에서 샘플을 펌핑 시작합니다. 흐름이 시작되면 키를 눌러다음 10 초 동안 &quot;교정&quot;버튼을 길게 놓습니다. </li><li> 용량의 약 10 % 수축 할 샘플 가방 기다립니다. 완전히 가방을 버리지 말 것, 그것은 센서가 손상 될 수 있습니다. 가방 용량의 약 10 %가되면, &quot;RUN&quot;다시 &quot;실행 - 교정&quot;노브를 돌립니다. </li><li> 샘플 가방을 닫고 교정 튜브에서 분리합니다. 2 분을 기다린 후, 교정 튜브에 스팬 가스 혼합물 가방을 연결합니다. </li><li> 단계를 반복 3.7. </li><li> 흐름은, 프레스를 시작하고 출시 후 3 초 동안 &quot;교정&quot;버튼을 누른 후. </li><li> 단계를 반복 3.10. </li><li> 샘플 가방을 닫고 교정 튜브에서 분리합니다. 교정 튜브에 마개를 교체합니다. 주 : 캘리브레이션이 완료되면, &quot;인자&quot;값이 웹 페이지에서 데이터 탭에 나타날 것이다. 요인의 변동 계수는 3 % 및 CH 4 및 CO 2, R 1 % 미만이어야espectively. 이 범위 내에 있지 않은 경우, 보정을 반복합니다. </li></ol> 4. 이산화탄소 복구 테스트 <ol><li> 각 가스 측정 실험 전에 CO 2 복구 테스트 적어도 한번 (CO 2의 3 릴리스 실린더 = 1)를 수행한다. 연속 응용 프로그램에서는 한 달에 한 번 복구 테스트를 수행합니다. </li><li> 이산화탄소 복구 테스트 밸브가 꺼져 있는지 확인하십시오 (밸브 출구 노즐에 수직이다). 릴리스 시스템에 새로운 이산화탄소 실린더를 부착하고 꽉 밸브를 시계 방향으로 돌립니다. </li><li> 레벨 및 질량 스케일을 제로. 정확한지 확인하기 위해 규모에 전체 릴리스 시스템을 놓습니다. ON / OFF 밸브를 열고 노즐을 종료 CO 2를 들으면서 빨리 다시 닫습니다 테스트 CO 2가 흐르는 확인합니다. CO 2가 흐르는 &quot;whishing&quot;소리가 있어야한다. </li><li> 공급 통에 이산화탄소 실린더 홀더를 연결합니다. N에서흐름에, 동물 공급기에 호흡 / 근처에 가지 않도록. 사람들은 또한 공급 장치에 숨을해서는 안된다. </li><li> 방출 시스템과 CO 2 실린더 무게. 초기 질량 등이 질량을 기록한다. 모든 이산화탄소 방출의 시작에서 현재 로컬 시간을 기록한다. </li><li> 이산화탄소 실린더를 놓고 이산화탄소 실린더 홀더 (공급 골)에 시스템을 해제하고 매니 폴드에 노즐을 지시. 공급 장치에 흡입하지 말 것. </li><li> CO 2를 해제하고 해제의 시작 시간을 기록하는 ON / OFF 밸브를 켭니다. 위로 몇 피트 떨어져 공급 장치에서 3 분을 기다립니다. 3 분 후, 릴리스의 ON / OFF 밸브 및 기록 정지 시간을 끄십시오. </li><li> 급 지대에서 이산화탄소 실린더 플러스 릴리스 시스템을 제거합니다. 릴리스 시스템에서 이산화탄소 실린더를 풀어하지 마십시오. 따뜻한 물 (37-43 ℃)의 욕조에 이산화탄소 실린더를 잡습니다. 물에 만 실린더가 아닌 전체 릴리스 시스템을 놓습니다. </li><l이산화탄소 실린더가 예열되면 I&gt;, 물에서 제거하고 그것에서 모든 물을 닦아 건조 천을 사용하십시오. 방출 시스템과 CO 2 실린더의 무게를 측정하고,이 같은 최종 질량을 기록한다. </li><li> 다음 릴리스하기 전에 적어도 3 분을 기다립니다. 3 분의 대기 시간 동안 기기 근처에 어떤 동물이나 사람을 허용하지 않습니다. 90g CO 2 실린더는 3 개 이상의 버전이있는 경우 약 3 출시 그래서 복수의 실린더를 사용하여 제공 할 것이다. 실린더가 비어있을 때, 빈 실린더 무게 및 전술 한 바와 같이, 새로운 실린더 계속할. </li><li> 반복 시간, 초기 질량, 각 릴리스의 최종 질량을 중지, 새로운 시작 시간을 표시, 4.3 4.9을 통해 적어도 3 번 단계를 반복합니다. </li><li> 최종 릴리스 후, 동물이 장치에 액세스 할 수 있도록하기 전에 적어도 3 분을 기다립니다. 완료되면, 릴리스 시스템에서 이산화탄소 실린더를 풉니 다. </li></ol> 5. 가스 측정 참고 : 이전에가스 측정, (주 이내) 최근 AHCS의 교정이 필요합니다. , 3 단계를 참조하십시오 AHCS 4, CO 2 복구 테스트의 교정. 동물의 RFID 태그가 제자리에 있는지 확인합니다. <ol><li> AHCS까지 전원을 30 분 동안 두십시오은 측정을하기 전에 워밍업합니다. </li><li> 위치 AHCS 그래서 헛간 팬 공기 흐름은 먹이 통에 입력 할 수 있습니다. 2 분을 기다립니다. 피드 배달 버튼을 누르면 3 초 공급의 약 50g을 제공하기 위해 개최. 시각적으로 사료 공급 통에 전달 된 것을 확인합니다. </li><li> 소 앞에 AHCS 롤. 실험 노트에 시간을 기록한다. 이 제품은 동물의 RFID 태그를 읽습니다. </li><li> 이송 통 연속적 동물의 머리를 유지하려고 시도하도록 간격, 5 분에 걸쳐 샘플링 피드 5 번 더 추가 제공한다. 여분의 사료 (먹이 통에 동물의 머리를 유지하기 위해) 필요한 경우, 실험 노트에 기록해 둡니다. </li><li> 아니E : 피드 / 펠렛은 일반적으로 5 분의 개별 측정 기간을 얻기 위해 6 방울의 총 (300g / 측정 이벤트)에 대해 한 번 매 50 초 전달됩니다. AHCS 연속적 흡기 매니 폴드에 동물의 머리의 상대적인 거리를 모니터링하기 위해 적외선 센서를 구비한다. 이 데이터는이어서 동물의 머리 위치에 없었다 이러한 측정 데이터는 버려진 기간을 식별하는 데 사용된다. </li><li> 5 분의 샘플링 기간이 만료되면 헛간 팬 공기 흐름이 공급 통에 입력 할 수 있도록, 멀리 동물 및 위치 장치에서 AHCS 당깁니다. 시스템을 통해 공기를 세척하고 배경 공기 조성 데이터를 수집하기 위해 2 분을 기다립니다. </li><li> 반복하여 동물 용 5.5을 통해 5.2 단계를 반복합니다. </li><li> 24 시간 먹이주기 동안 8 번 반복 샘플링은 3 일 동안의 시간에서 스 태거. 다음 샘플링 일정을 성공적으로 사용되었습니다 : 0900, 1500, 2100 시간 (샘플링 1 일), 0300, 1200 및 1700 시간 (샘플링 2 일), 그리고 0000 및 0500 시간 (샘플링 3 일). 이 샘플링 일정은 동물마다 샘플링 기간 당 8 샘플을 제공합니다. 샘플링 시간은 수유 및 착유 시간에 따라 달라질 수 있습니다. 주의 : 가스 샘플링이 완료되면, 웹 페이지로부터 배출 데이터를 검색한다. </li></ol>

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	<li>Hristov, A. N., Gerber, P. J., Henderson, B., Makkar, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mitigation of greenhouse gas emissions in livestock production &#8211; A review of technical options for non-CO2 emissions. , (2013).</li><li>Steinfeld, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Livestock&#8217;s long shadow &#8211; Environmental issues and options. , (2006).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2009. , (2011).</li><li>Makkar, H. P. S., Vercoe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Quantification of methane emission from ruminants, FAO/IAEA Publication. , 138 (2007).</li><li>Williams, S. R. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Background+matters+with+the+SF6+tracer+method+for+estimating+enteric+methane+emissions+from+dairy+cows:+A+critical+evaluation+of+the+SF6+procedure.">Background matters with the SF6 tracer method for estimating enteric methane emissions from dairy cows: A critical evaluation of the SF6 procedure.</a> Anim. Feed Sci. Technol. 170 (3-4), 265-276 (2011).</li><li>Storm, I. M. L. D., Hellwing, A. L. F., Nielsen, N. I., Madsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+measuring+and+estimating+methane+emission+from+ruminants.">Methods for measuring and estimating methane emission from ruminants.</a> Animals. 2, 160-183 (2012).</li><li>Hristov, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitigation+of+methane+and+nitrous+oxide+emissions+from+animal+operations:+I.+A+review+of+enteric+methane+mitigation+options.">Mitigation of methane and nitrous oxide emissions from animal operations: I. A review of enteric methane mitigation options.</a> J. Anim. Sci. 91 (9), 5045-5069 (2013).</li><li>Zimmerman, P., Zimmerman, S., Utsumi, S., Beede, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+user-friendly+online+system+to+quantitatively+measure+metabolic+gas+fluxes+from+ruminants.">Development of a user-friendly online system to quantitatively measure metabolic gas fluxes from ruminants.</a> J. Dairy Sci. 94, 760 (2011).</li><li>Hammond, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methane+emissions+from+growing+dairy+heifers+estimated+using+an+automated+head+chamber+(GreenFeed)+compared+to+respiration+chambers+or+SF6+techniques.">Methane emissions from growing dairy heifers estimated using an automated head chamber (GreenFeed) compared to respiration chambers or SF6 techniques.</a> Adv. Anim. Biosci. 4 (Pt 2), 391 (2013).</li><li>Huhtanen, P., Krizsan, S., Cabezas Garcia, E. H., Hetta, M., Gidlund, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+and+between+cow+variability+of+enteric+CH4+and+total+CO2+emissions.">Repeatability and between cow variability of enteric CH4 and total CO2 emissions.</a> Adv. Anim. Biosci. 4 (Pt 2), 588 (2013).</li><li>Zimmerman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+system+for+monitoring+and+reducing+ruminant+methane+production.">Method and system for monitoring and reducing ruminant methane production.</a> US patent. , (2011).</li><li>Branco, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+technical+cashew+nut+shell+liquid+on+rumen+methane+production+and+lactation+performance+of+dairy+cows.">Effect of technical cashew nut shell liquid on rumen methane production and lactation performance of dairy cows.</a> J. Dairy Sci. 98, 4030-4040 (2015).</li><li>Dorich, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short+communication:+Use+of+a+portable+automated+opencircuit+gas+quantification+system+and+the+sulfur+hexafluoride+tracer+technique+for+measuring+enteric+methane+emissions+in+Holstein+cows+fed+ad+libitum+or+restricted.">Short communication: Use of a portable automated opencircuit gas quantification system and the sulfur hexafluoride tracer technique for measuring enteric methane emissions in Holstein cows fed ad libitum or restricted.</a> J. Dairy Sci. 98, 2676-2681 (2015).</li><li>Hristov, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+inhibitor+persistently+decreased+enteric+methane+emission+from+dairy+cows+with+no+negative+effect+on+milk+production.">An inhibitor persistently decreased enteric methane emission from dairy cows with no negative effect on milk production.</a> Proc Nat Acad Sci USA. , (2015).</li></ol>

저자 패트릭 R. 짐머만과 스콧 R. 짐머만은 C-잠금, Inc.의 공동 소유자이다 (래피드 시티, SD), GreenFeed (AHCS)의 제조자는이 문서에서 설명.

AHCS 시스템 CH 4, CO (2)의 질량 유량 측정 용 인클로저 동적 기법 챔버 시스템 및 추적 기술의 요소를 결합한다. 일의 과정 동안, 그 평균 총 일일 가스 질량 플럭스를 정의하는 각각의 동물로부터 복수의 샘플을 수집한다. 동물을 식별하고 미끼의 정확한 양을 제공하기 위해 RFID 리더는 AHCS에 포함된다. 동물 공급기에 머리를 배치하기 시작 RFID 태그를 읽습니다. 동물이 확인되면 그 날의 특정 시간에 미끼 보상을받을 자격이있는 경우, AHCS 결정 (방목 또는 프리 스톨 축사 응용 프로그램). 각 동물의 구경 (적외선 센서에 기초하여 결정)의 시작과 끝 시간은 자동적으로 기록된다. 미끼 전달 시스템은 주기적으로 하루 동안 AHCS에 동물을 유인하기 위해 사용된다. 일반적으로 탄압 공급은 펠릿과 잔디, 알팔파, 곡물 농축액, 당밀, 식물성 기름을 포함 할 수있다.동물 방문 AHCS는, 팬 (약 26 L / 분의 속도로)의 머리 위에 공기를 끌어 동안, 흡기 매니 폴드 (4) CH 2 CO 방출 스위핑. 공기의 유속은 공기 포집 관의 중간에 핫 필름 풍속계 연속적으로 측정된다. 공기의 연속 서브 샘플을 추출 후 두 개의 비 분산 적외선 분석기, 하나의 CO 2 센서와 CH 4 일에 2 차 샘플 필터로 라우팅됩니다. AHCS 역시 공기 온도, 습도, 먹이 강하 시스템 전압, 대기압, 프로판 유량 및 헤드 위치를위한 센서를 추가로 포함한다. 방목 시스템 목장 및 트레일러 탑재 버전은 컵 풍속계 (현지 풍속)과 바람 바람개비 (바람의 방향)를 포함한다. 모든 센서 데이터는 자동으로 및 독립적으로 작동 할 수있게 AHCS, 로컬 데이터 로거 및 컴퓨터에 저장된다. 센서 데이터는 내부 표준 USB (범용 직렬 버스) 메모리 스틱에 저장됩니다. AHCS 데이터일반적으로 그들은 영구적으로 기록하는 외부 서버로, 한 번 시간당, 인터넷 링크를 통해 전송됩니다. 인터넷 연결이있는 사용자는 원격으로 AHCS에 로그인하여 장치를 제어, 유혹 일정을 수정하고, 역사와 실시간 데이터뿐만 아니라 리뷰를 검토하고 AHCS 기능을 모니터링 할 수 있습니다. 전반적으로, 펜실베니아 주립 대학에서 실시한 실험 AHCS 시스템은 CH 4와 CO 제휴 스톨 헛간에 보관 젖소에서 배출량에 대한 신뢰성있는 추정치를 제공하는 것을 보여 주었다. 호흡 챔버를 통해 AHCS의 장점은 동물이 제한하고 자연 환경에서 (즉., 목장에서), 또는 자유 (자유 스톨 헛간에서) 이동할 수 있습니다되지 않는 것입니다. AHCS 또한 기존의 호흡 챔버보다 구축 비용이 저렴. 이 상대적으로 낮은 비용은 특히 개발 도상국의 메탄 저감 연구를 위해 중요하다. SF 6 추적과 비교연구 방법은 AHCS 작동하고 복잡하고 고가의 분석 장비를 필요로하지 않는 단순하다. 아마도 (방목 또는 자유 스톨 축사 환경에서 사용 특히) 챔버와 SF 6의 방법에 비해 AHCS의 가장 명백한 단점은, 동물이 자발적으로 장치에 접근하기 때문에 가스 측정 이벤트가 동물의 방문에 의존한다는 것이다 . 하루 내에서 이러한 동물의 방문 또는 메탄 생산의 낮의 리듬을 대표하지 않을 수 있습니다. 따라서, 어플리케이션에서 동물 방문 AHCS 자발적, 샘플링주기는 충분히 길게 될 또는 충분한 횟수를 반복해야한다. 펜실베니아 주립대 사용 타이 실속 애플리케이션은 24 시간주기 동안 공급 수와 가스 측정의 시간 분포를 제어함으로써 이러한 문제를 완화시킨다. (위의 프로토콜에 표시된대로) 먹이주기 동안 트림 가스의 충분한 샘플링은 representati 중요하다소의 반추위에서 메탄 생산의 추정을했습니다. AHCS를 사용하여 측정시 동물에 공급 미끼 공급량은 전체 분석 (즉, 동물에 의해 소비되는 사료의 총량에 첨가되어야 함) 때문에 발광 강도 피드 단위당 DMI 정확하게 될 수에서 고려되어야 추정했다. 정상 공급 조건 미끼 피드 반추위 발효의 총 젖소의 DMI와 그 효과 5 % 이하를 나타내며, CH 4의 생산은 작다. 그것은 AHCS (및 기타 유사한 시스템) 동물의 hindgut에서 메탄 생산을 측정하지 않는 것을 알 수있다. Hindgut 발효 그러나, 반추 동물 (7)에 총 4 CH 배출량의 약 3 %를 기여한다. 경험에 기초하여, AHCS를 사용 장용성 반추위 가스 생산을 측정하는 여러 가지 중요한 구성 요소가있다 : (1) 동물 탄압 피드 (및 AHCS)에 적응되어야하고 t를 갖는다그것에 다가 AHCS 공급기를 사용하기 위해 추천 O, (2) 동물의 머리가 안정적인 가스 배출 데이터를 수집하기 위하여 공급기에 완전히 삽입 될 수 있고, (3) AHCS 보정 절차가 반드시 따라야한다 (4) 개별 동물 샘플링 사이 배경 CH 4, CO 2 데이터를 수집 할 수있는 충분한 시간을 갖는 특히 tie- 또는 자유 실속 축사에서, 중요하고, (5)는 (충분한 데이터가 샘플링주기에서 수집하는 것이 중요 24 시간주기를 커버하는) 그렇게 생성 AHCS 배출 데이터는 4 또는 CO 배출량 동물에 의한 실제 일주 CH 대표. 설립 메탄 측정 기술 대 AHCS와 비교 테스트는 위의 결론을 지원합니다. 예를 들어, 성장 낙농 암소와 연구 AHCS가 AHCS에 의해 생성 된 가축 및 배출 추정치 CH 4 배출량을 추정 할 수 있었다 비교할 수 있다고 결론을 내렸다호흡 챔버 (9)에 의해 얻어진 값. 이들 저자는 AHCS 유닛의 배치를 지적 복제 신중 측정 얻어지는 충분한 수를 보장하기 위해 고려되어야한다. 경험에 기초하여, 8 샘플링 이벤트, 24 시간 먹이주기 (상기 프로토콜 참조)를 커버하는 3 일의 기간에 걸쳐 지그재그 기체 배출의 정확한 측정 및 데이터의 상대적 변화 (즉, 허용 가능한 정밀도)을 획득하기에 충분하다. 수유 젖소와 연구에서는 AHCS에 의해 측정 된 메탄 배출량은 호흡 챔버에서 동물 변동 사이에 도출 된 문헌 값과 유사 있다고 결론을 내렸다 (11~12%의 CV; 0.64-0.81의 반복성) 내에 있었다 범위는 호흡 챔버 (10)에 대해 보도했다. 수유 소와 최근에 출판 된 연구에서, AHCS는 (SF 6 16.0 1백11%에 대 14.1-22.4 %) (13) SF (6) 방법보다 작은 CV를 생산 </&gt; SUP. 30 % (P &lt;0.001)에 의해 억제되었다 메탄 생산을 반추위하는 48 수유 젖소와 펜실베니아 주립 대학에서 실시한 12 주간의 실험에서, 우리는 AHCS과 SF (6) 방법은 유사한 메탄 방출 결과를 생산 결론 : 319~481그램 / 하루에 소 (평균 = 374g / D; SEM = 15.9, CV = 13 %)과 3백45~4백8​​5g / 하루에 소가 (평균 = 396g / D; SEM = 29.8, CV = 23 AHCS와 SF 6, 각각 14 %). 결론적으로, 정확하지만, 반추위에서 메탄 생산을 측정하기위한 실제적인 기술에서 온실 가스 감축 노력의 성공을 위해 매우 중요하다. AHCS 4와 CO 2 배출량 쇠고기와 낙농 가축의 장내 채널의 안정적이고 정확한 견적을 제공하는 입증 된 자동 가스 측정 시스템입니다.

동물 생산은 간접적으로 또는 (예를 들어, 사료 생산 활동과 숲의 전환에서 목초지로 또는 (장내 발효 및 분뇨 관리에서, 예를 들어) 직접 메탄과 아산화 질소를 생성, 온실 가스 (GHG) 전 세계 배출량의 중요한 소스를 나타냅니다 농경지). 글로벌 온실 가스 배출에 대한 가축 기여 예상 사용되는 분석 방법의 경계에 따라 약 7 1 2 18 % 다릅니다. 미국에서는 가축 2009 년 3 전체 온실 가스 배출량의 3.1 %를 차지. 장내 메탄은 가축에서 온실 가스 배출에 가장 큰 기여. 따라서, 동물의 과학자들은 반추 동물에서 장내의 CH 4의 생산을 감소 완화 기술을 발견에 연구를 집중했다. 많은 경우에, 결과는 부적절한 실험 디자인 O로 의심 과학적 가치가R 측정 기술 1. 따라서, 측정 방법의 정확도 및 정밀도는 매우 GHG 저감 연구의 중요한 구성 요소이다. 문학의 큰 몸은 최근 4-7 년이 주제에 게시되었습니다. 그리고 머리 챔버, 호흡 챔버 (매우 정확하지만 제한된 적용과), 추적 가스 (SF 6 육 불화 황)을 포함하여 장내의 CH에게 반추 동물에서 4 생산을 측정하기위한 몇 가지 설정 방법이 있습니다. 호흡 챔버가 반추위 가스 배출량을 측정하는 &quot;금 표준&quot;으로 간주되고 있지만, 그 주된 단점은 재판에있는 동물의 수는 일반적으로 인해 특정 연구 시설 이용 가능한 챔버들의 한정된 수에 제한된다는 점이다. 장용성 CH 4 생산을 측정하는 가장 실용적이고 널리 사용되는 기술은 더 최근에, 자동 헤드 챔버 시스템 (AHCS, GreenFeed) 즉 C SF 6 추적 가스 방법이며반추 동물 (8)의 호흡과 트림 가스로부터 모니터 CH 4와 CO 2 질량 플럭스. SF 6 기술과 AHCS 배출량을 사용 모두 무료 방목 조건 또는 자유 -와 넥타이 실속 축사에서 동물의 큰 숫자에서 분석한다. CH 4 비율 : SF 6 기술은 연속적 SF 6 투과 호기 가스 시료의 동물, 컬렉션의 반추위 내에 삽입 관 및 가스의 분석으로부터 방출 추적 가스로서 SF 6을 이용한다. AHCS 또한 추적 가스 (프로판)의 사용을 기반으로 자동화, 헤드 챔버 형 시스템이다. 동물의 이상 공급 및 동작 조건에서 제한하고, 광범위 한 동물 취급 (가스 수집 및 SF 6 분석을위한) 특별 분석 기술과 장비를 필요로하는 SF 6 추적 방법으로하는 호흡 챔버 법에 비해 AHCS 비입니다 -intrusive하고 저렴취득 및 조작합니다. AHCS의 주요 단점 및 가스 측정시 동물의 건조 물질 섭취량의 5 %까지 나타낼 수 미끼 사료의 사용 (예 : 초식 동물들이 자발적으로 장치를 방문해야 시스템과 같은 애플리케이션에서) 대표성 샘플링을 포함 이벤트. 최근 비교 실험 AHCS가 호흡 챔버 또는 SF 6 기술 9,10을 사용하여 추정 된 것과 비교 배출량을 생산한다는 결론을 내렸다. 독립형 AHCS 시스템은 손으로 용이하게 수송 할 수있는 자율적 인 또는 필드 동작 및 장거리 여행시에 태양 전지 패널 (혹은 기타 전원)를 구비 한 트레일러에 장착 될 수있는 자동 급지 장치의 주위에 견고한 구성된다. 상기 시스템은 동물의 무선 주파수 식별 시스템 (RFID), 탄압 시스템, 공기 조화 및 측정 시스템, 가스 추적 시스템, 전자 통신 시스템, 및 데이터 처리 시스템 (&lt;를 포함강한&gt; 그림 1). 더 자세한 내용은 원래의 특허 문서 11에서 찾을 수있다. 아래에서 설명하는 예 AHCS 작업 프로토콜은 타이 스톨 헛간에 보관 젖소를 수유입니다. 절차는 비슷 시설에 수용 소 (비 수유 젖소, 암소, 또는 육우)의 다른 카테고리에 적용 할 수있다. 이 실험의 목적은 CH 4 및 CO 반추 동물에서의 배출량 측정 AHCS의 원리 및 동작을 증명하는 것이다.

<table><tbody><tr><td>AHCS</td><td>1</td><td>C-Lock, Inc.</td><td></td></tr><tr><td>Zero, 100 N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>1</td><td>Air Liquide</td><td>4 m&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt; sized tanks filled with&amp;nbsp; 13,790 kPa</td></tr><tr><td>Span, 0.15% CH&lt;sub&gt;4 &lt;/sub&gt;and 1% CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>1</td><td>Air Liquide</td><td>4 m&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt; sized tanks filled with 13,790 kPa</td></tr><tr><td>Gas sampling bag</td><td>2</td><td>SKC, Inc.</td><td>FlexFoil&amp;reg; PLUS Breath-gas analysis bags</td></tr><tr><td>Gas regulator</td><td>2</td><td>Scott Gasses</td><td></td></tr><tr><td>CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; cylinder</td><td>6</td><td>JT</td><td>90 g CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; tanks</td></tr><tr><td>Mass scale</td><td>1</td><td>A&amp;amp;D EJ6100</td><td>&gt;4 kg, with 0.1 g resolution</td></tr><tr><td>Propane cylinder 485 ml</td><td>1</td><td>Coleman</td><td></td></tr><tr><td>ISO 11784/11785 button ear tag</td><td>40</td><td>Allflex USA</td><td>One tag per animal</td></tr><tr><td>Alleyway (for free-stalls, tie-stalls)</td><td>2</td><td>Behlen Country</td><td>One alleyway per unit</td></tr><tr><td>30 m AC extension cord</td><td>1</td><td>HDX</td><td></td></tr><tr><td>A container with warm water (37-43 &amp;deg;C)</td><td>1</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Stopwatch (sec)</td><td>1</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

the use of an automated system (greenfeed) to monitor enteric methane and carbon dioxide emissions from ruminant animals

반추 동물 (들여진 또는 야생)은 자신의 소화 기관과 보관시 비료의 분해 장내 발효를 통해 메탄 (CH 4)을 방출한다. 이러한 프로세스는 온실 가스 (GHG) 동물 생산 시스템에서 배출의 주요 소스입니다. 장내의 메탄을 측정하는 기술은 (그러나 제한 적용으로, 매우 정확 호흡 챔버) 다양한 간접적 인 방법으로 직접 측정에 따라 다릅니다 (실용적 탐지기, 레이저 기술,하지만 변수 정확도). 육 불화 황을 (SF 6) 추적 가스 방법은 일반적으로 동물의 과학자들에 의해 그리고 최근 장내의 메탄 생산을 측정하는 데 사용됩니다, 자동 헤드 챔버 시스템 (AHCS) (GreenFeed, C-잠금, 주식, 래피드 시티의 응용 프로그램, 이 실험의 초점 SD)가 성장되었다. AHCS은 질량 플럭스 CH (4)과 이산화탄소 (CO 2)를 모니터링하기위한 자동화 시스템반추 동물의 호흡. 전형적인 AHCS 작업에서 피드를 유혹 소량 매일 AHCS 여러 번에 유혹 개별 동물에 분배된다. 동물 AHCS 방문 같이, 팬 시스템은 흡기 다기관으로 동물의 총구 지난 공기를 끌어 지속적인 기류 속도를 측정하는 공기 파이프를 통해 수집. 공기의 서브 - 샘플을 4, CH 2 CO 농도의 연속 측정을위한 비 분산 적외선 센서로 파이프 밖으로 펌핑된다. 호흡 챔버 또는 SF 6 AHCS의 필드 비교는 AHCS이, 반복 가능하고 정확한 메탄 방출 결과를 AHCS에 그 동물의 방문을 방출 추정 반추위 가스 생산의 낮의 리듬을 대표 있도록 충분한 것으로 증명하고있다. 여기, 우리는 AHCS의 사용은 4 플럭스 제어 다이어트 또는 기술 수준의 캐슈 너트 보충 다이어트를 부여 젖소에서 CO 2와 CH를 측정하기 위해 보여쉘 액체.

<img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52904/52904fig1.jpg" /> 그림 1 : 반추 동물의 메탄 생산을 측정하는 자동 헤드 챔버 시스템 (AHCS, GreenFeed)의 구성 요소. 반추위에서 메탄 생산은 기판에 의존하는 미생물 처리 7. 동물 공급과 감소 된 후 메탄과 이산화탄소 증가의 생산은 그 이후. 그림 2 (흐리스토프, 펜실베니아 주립 대학에 의해 게시되지 않은 데이터) 약 0600 시간에서 젖소 공급 임의로에서 메탄 생산의 증가를 보여줍니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/52904/52904fig2.jpg" /> 그림 2 :; 흐리스토프, 펜의 데이터 예의 일주 CH AHCS (오차 막대를 사용하여 매일 한 번 공급 측정 된 젖소에서 4 배출량은 SE를 나타냅니다nsylvania 주립 대학). 이 그림에 오차 막대는 (복수 트림주기 포함) 샘플링 이벤트 기간 동안 메탄 배출의 변화를 나타냅니다. 이는 어떤 경우에 (0400 및 0900 시간 정도), 가변성은 호기 가스 중의 CH 4의 농도를 변화로 인해 더 큰 것을 알 수있다. 그것은 메탄 배출량 (이 예에서는 약 0600 시간이었다) 공급 후 증가 된 것이 분명하다. 다이어트 건조 물질 섭취량 (DMI) kg 당 표현하면 평균 메탄 배출 (예., 13 측정 이벤트의 평균)이 소에서 727 ± 22.9 g / 일, 또는 26g / ㎏이었다. 4 배출 AHCS을 사용하여 측정 수유 젖소의 그룹에서 채널의 범위를 설명하기 위해, 우리는 메탄으로 기술 수준의 캐슈 너트 쉘 액체를 이용 펜실베이니아 주립 대학에서 실시한 최근의 크로스 오버 디자인 재판에서 데이터를 포함<html> 저감 제 (표 1). 재판은 8 수유 홀스타인 젖소 및 21 일 각각 2 실험 기간으로했다. 메탄 데이터는 각 기간의 마지막 주에 수집되었다. 메탄 배출 데이터는 1주기에 한하지 암소로부터 수집하고, 그 젖소 용 데이터는 실험의 상세 2. 브란 외. (12)에서 찾을 수있다 기간에 사용되지 않았다. 이 연구에서 평균 이산화탄소 배출량은 하루 18,000g / 소, 또는 634g / kg의 DMI 이상이었다. 암소의이 그룹의 평균 메탄 배출량은 523g / 일 또는 4 배출량은 370 이상 처리 수단 (19.1 ± 0.43 g / kg의 DMI) (7)의 데이터 집합에 대해보고 된 평균 채널과 유사 20g / ㎏ DMI이었다. 컨트롤과 비교하여 표 1에 제시된 연구에서, 기술 등급 캐슈 너트 껍질 액을 약 5 % (P = 0.08) (12)에 의해 소의 반추위에서 메탄 생성을 감소하는 경향이 있었다. e_content &quot;&gt; <img alt="표 1" src="/files/ftp_upload/52904/52904table1.jpg" />

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The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

21.7K 조회수.  Pennsylvania State University. Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

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Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

연구

환경과학

Automated Gel Size Selection to Improve the Quality of Next-generation Sequencing Libraries Prepared from Environmental Water Samples

Next-generation sequencing of environmental samples can be challenging because of the variable DNA quantity and quality in these samples. High quality DNA libraries are needed for optimal results from next-generation sequencing. Environmental samples such as water may have low quality and quantities of DNA as well as contaminants that co-precipitate with DNA. The mechanical and enzymatic processes involved in extraction and library preparation may further damage the DNA. Gel size selection enables purification and recovery of DNA fragments of a defined size for sequencing applications. Nevertheless, this task is one of the most time-consuming steps in the DNA library preparation workflow. The protocol described here enables complete automation of agarose gel loading, electrophoretic analysis, and recovery of targeted DNA fragments. 
In this study, we describe a high-throughput approach to prepare high quality DNA libraries from freshwater samples that can be applied also to other environmental samples. We used an indirect approach to concentrate bacterial cells from environmental freshwater samples; DNA was extracted using a commercially available DNA extraction kit, and DNA libraries were prepared using a commercial transposon-based protocol. DNA fragments of 500 to 800 bp were gel size selected using Ranger Technology, an automated electrophoresis workstation. Sequencing of the size-selected DNA libraries demonstrated significant improvements to read length and quality of the sequencing reads.

This manuscript describes an automated gel size selection approach for purifying DNA fragments for next-generation sequencing. The Ranger Technology provides complete automation of the entire process of agarose gel loading, electrophoretic analysis, and recovery of targeted DNA fragments allowing for high-throughput and high quality next-generation sequencing libraries.

자동 젤 사이즈 선택은 환경 물 샘플에서 준비 차세대 시퀀싱 라이브러리의 질을 향상시키기 위해

Next-generation sequencing of environmental samples can be challenging because of the variable DNA quantity and quality in these samples. High quality DNA ...

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. However, on the road, ambient and driving conditions can vary over a wide range, sometimes causing emissions to be higher than those measured in the laboratory. For this reason, the European Commission has developed a complementary Real-Driving Emissions (RDE) test procedure using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) to verify gaseous pollutant and particle number emissions during a wide range of normal operating conditions on the road. This paper presents the newly-adopted RDE test procedure, differentiating six steps: 1) vehicle selection, 2) vehicle preparation, 3) trip design, 4) trip execution, 5) trip verification, and 6) calculation of emissions. Of these steps, vehicle preparation and trip execution are described in greater detail. Examples of trip verification and the calculations of emissions are given.

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

The European Commission has developed a Real-Driving Emissions (RDE) test procedure to verify pollutant emissions during real-world vehicle operation using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). This paper presents the experimental procedures required by the newly-adopted RDE test.

유럽에서 실시간 구동 배출량 (RDE) 규제를위한 휴대용 배기 가스 측정 시스템 (PEMS)의 구현

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental changes. Repeated sampling to monitor these changes in forest soils is a relatively new practice that is not well documented in the literature and has only recently been broadly embraced by the scientific community. The objective of this protocol is therefore to synthesize the latest information on methods of soil resampling in a format that can be used to design and implement a soil monitoring program. Successful monitoring of forest soils requires that a study unit be defined within an area of forested land that can be characterized with replicate sampling locations. A resampling interval of 5 years is recommended, but if monitoring is done to evaluate a specific environmental driver, the rate of change expected in that driver should be taken into consideration. Here, we show that the sampling of the profile can be done by horizon where boundaries can be clearly identified and horizons are sufficiently thick to remove soil without contamination from horizons above or below. Otherwise, sampling can be done by depth interval. Archiving of sample for future reanalysis is a key step in avoiding analytical bias and providing the opportunity for additional analyses as new questions arise.

Repeated soil sampling has recently been shown to be an effective way to monitor forest soil change over years and decades. To support its use, a protocol is presented that synthesizes the latest information on soil resampling methods to aid in the design and implementation of successful soil monitoring programs.

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier 1-3. Increasingly, AD is being used in industrial, agricultural, and municipal waste(water) treatment applications 4,5. The use of AD technology allows plant operators to reduce waste disposal costs and offset energy utility expenses. In addition to treating organic wastes, energy crops are being converted into the energy carrier methane 6,7. As the application of AD technology broadens for the treatment of new substrates and co-substrate mixtures 8, so does the demand for a reliable testing methodology at the pilot- and laboratory-scale.
Anaerobic digestion systems have a variety of configurations, including the continuously stirred tank reactor (CSTR), plug flow (PF), and anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) configurations 9. The CSTR is frequently used in research due to its simplicity in design and operation, but also for its advantages in experimentation. Compared to other configurations, the CSTR provides greater uniformity of system parameters, such as temperature, mixing, chemical concentration, and substrate concentration. Ultimately, when designing a full-scale reactor, the optimum reactor configuration will depend on the character of a given substrate among many other nontechnical considerations. However, all configurations share fundamental design features and operating parameters that render the CSTR appropriate for most preliminary assessments. If researchers and engineers use an influent stream with relatively high concentrations of solids, then lab-scale bioreactor configurations cannot be fed continuously due to plugging problems of lab-scale pumps with solids or settling of solids in tubing. For that scenario with continuous mixing requirements, lab-scale bioreactors are fed periodically and we refer to such configurations as continuously stirred anaerobic digesters (CSADs).
This article presents a general methodology for constructing, inoculating, operating, and monitoring a CSAD system for the purpose of testing the suitability of a given organic substrate for long-term anaerobic digestion. The construction section of this article will cover building the lab-scale reactor system. The inoculation section will explain how to create an anaerobic environment suitable for seeding with an active methanogenic inoculum. The operating section will cover operation, maintenance, and troubleshooting. The monitoring section will introduce testing protocols using standard analyses. The use of these measures is necessary for reliable experimental assessments of substrate suitability for AD. This protocol should provide greater protection against a common mistake made in AD studies, which is to conclude that reactor failure was caused by the substrate in use, when really it was improper user operation 10.

Laboratory-scale anaerobic digesters allow scientists to research new ways of optimizing existing applications of anaerobic biotechnology and to evaluate the methane producing potential of various organic wastes. This article introduces a generalized model for the construction, inoculation, operation, and monitoring of a laboratory-scale continuously stirred anaerobic digester.

시스템 설치 및 기본 작업 : Biogas로 유기 폐기물을 변환하는 혐기성 소화조를 지속 - 흔들

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier ...

생체공학

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based on the diffusion theory. A known volume of air overlaying a defined soil area is enclosed within a parallelepiped cover (named &#34;chamber&#34;), for a defined period of time. During this enclosure period, gases (methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)) move from soil pore air near their microbial source (i.e., methanogens, nitrifiers, denitrifiers) to the chamber headspace, following a natural concentration gradient. Fluxes are then estimated from chamber headspace concentration variations sampled at regular intervals throughout the enclosure and then analyzed with gas chromatography. Among the techniques available for GHG measurement, the static closed chamber method is suitable for plot experiments, as it does not require large homogenously treated soil areas. Furthermore, it is manageable with limited resources and can identify relationships among ecosystem properties, processes, and fluxes, especially when combined with GHG driving force measurements. Nevertheless, with respect to the micrometeorological method, it causes a minimal but still unavoidable soil disturbance, and allows a minor temporal resolution. Several phases are key to the method implementation: i) chamber design and deployment, ii) sample handling and analyses, and iii) flux estimation. Technique implementation success in paddy fields demands adjustments for field flooding during much of the cropping cycle, and for rice plant maintenance within the chamber headspace during measurements. Therefore, the additional elements to be considered with respect to the usual application of non-flooded agricultural soils consist of devices for: i) avoiding any unintended water disturbance that could overestimate fluxes, and ii) including rice plants within the chamber headspace to fully consider gases emitted through aerenchyma transportation.

The overall goal of this protocol is to measure greenhouse gas emissions from paddy fields using the static closed chamber technique. The measurement system needs specific adjustments due to the presence of both a permanent water layer in the field and of the plants within the chamber headspace.

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope facilities. This protocol has been used to effectively evaluate many different bedding materials, environmental variables (temperature, humidity), and potential mitigation treatments that can improve air quality in commercial deep-bedded mono-slope facilities. The model is dynamic and allows researchers to easily collect many chemical and physical measurements from the bedded pack. Weekly measurements, collected over the course of six to seven weeks, allows sufficient time to see changes in air quality measurements over time as the bedded pack matures. The data collected from the simulated bedded packs is within the range of concentrations previously measured in commercial deep-bedded mono-slope facilities. Past studies have demonstrated that 8 - 10 experimental units per treatment are sufficient to detect statistical differences among the simulated bedded packs. The bedded packs are easy to maintain, requiring less than 10 minutes of labor per bedded packs per week to add urine, feces, and bedding. Sample collection using the gas sampling system requires 20 - 30 minutes per bedded pack, depending on the measurements that are being collected. The use of lab-scaled bedded packs allows the researcher to control variables such as temperature, humidity, and bedding source that are difficult or impossible to control in a research or commercial facility. While not a perfect simulation of &#34;real-world&#34; conditions, the simulated bedded packs serve as a good model for researchers to use to examine treatment differences among bedded packs. Several lab-scale studies can be conducted to eliminate possible treatments before trying them in a research or commercial-sized facility.

A protocol has been developed to measure gases, odors, and nutrient composition in lab-scaled bedded manure packs, which can be used to study ways to improve air quality in commercial cattle facilities using deep-bedded manure packs.

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

공학

돼지 폐기물 바이오 가스로부터의 바이오 메탄 억제를 위한 미세조류 배양

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

저자 스포트라이트: 바이오메탄 생산 향상을 위한 미세조류 생명공학 확장 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

요약

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이 비디오의 챕터

정적 챔버를 사용하여 농업 토양에서 온실 가스 유출 측정

자동 젤 사이즈 선택은 환경 물 샘플에서 준비 차세대 시퀀싱 라이브러리의 질을 향상시키기 위해

유럽에서 실시간 구동 배출량 (RDE) 규제를위한 휴대용 배기 가스 측정 시스템 (PEMS)의 구현

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

시스템 설치 및 기본 작업 : Biogas로 유기 폐기물을 변환하는 혐기성 소화조를 지속 - 흔들

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

메탄 배출량의 정량화를위한 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

자동화 시스템 (GreenFeed)의 사용 반추 동물의 장내 메탄과 이산화탄소 배출량을 모니터링하려면

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자동 젤 사이즈 선택은 환경 물 샘플에서 준비 차세대 시퀀싱 라이브러리의 질을 향상시키기 위해

유럽에서 실시간 구동 배출량 (RDE) 규제를위한 휴대용 배기 가스 측정 시스템 (PEMS)의 구현

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

시스템 설치 및 기본 작업 : Biogas로 유기 폐기물을 변환하는 혐기성 소화조를 지속 - 흔들

메탄과 아산화 질소 용 정전기에 의하여 벼 분야에서의 평가 폐쇄 챔버 Headspace 내 식물 유지

냄새 및 가스 농도 깊은 방출 실험실 스케일 모델 침대 팩 비료

메탄 배출량의 정량화를위한​​ 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

메탄 배출량의 정량화를위한 설계 및 전체 흐름 샘플링 시스템 (FFS)의 사용