BR112012026452B1

BR112012026452B1 - método para gerenciar e aparelho para monitorar emissões de metano de um ruminante

Info

Publication number: BR112012026452B1
Application number: BR112012026452-4A
Authority: BR
Inventors: Patrick R. Zimmerman; Scott Zimmerman
Original assignee: C-Lock Inc.
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2020-08-25
Also published as: EP2558855A2; WO2011130538A3; WO2011130538A2; AU2011239541B2; AU2011239541A1; NZ602979A; CA2796450C; EP2558855B1; CA2796450A1; US8307785B2; BR112012026452A2; US20110192213A1; EP2653031A1; EP2558855A4

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA MONITORAR E REDUZIR A PRODUÇÃO DE METANO DE RUMINANTE Um método e sistema para reduzir as emissões de metano de ruminantes. O método inclui fornecer um distribuidor de alimentos para alimentação de ruminantes com suplementos de nutrientes, e o distribuidor de alimentos inclui um analisador de gás onde um ruminante coloca a sua cabeça. O método inclui determinar se um ruminante em particular acessou o distribuidor de alimentos tal como por leitura de um identificador a partir de uma etiqueta de orelha RFID e acionando o distribuidor de alimentos para fornecer uma ração de suplemento de nutrientes controlando metano. O método inclui utilizar o analisador de gás para determinar os níveis de dióxido de carbono e de metano e operar uma estação de análise de dados para determinar uma razão de metano para dióxido de carbono e modificar o tipo ou a quantidade de suplemento de nutrientes para o ruminante para a alimentação seguinte para controlar a produção de metano ou alcançar um objetivo de produção do animal, tal como pela operação de uma tremonha com compartimentos de suplemento. A unidade pode ser monitorada de maneira remota e controlada através de uma conexão de Internet.

Description

MÉTODO PARA GERENCIAR E APARELHO PARA MONITORAR EMISSÕES DE METANO DE UM RUMINANTE

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS RELACIONADOS

.[0001] Esse pedido reivindica o beneficio do Pedido Provisório Norte-Americano N° 61/342.644, depositado em 16 de abril de 2010, e do Pedido Provisório Norte-Americano N° 61/401.466, depositado em 13 de agosto de 2010, e o pedido é uma continuação parcial do Pedido de Patente Norte-Americano N° 12/469.882, depositado em 21 de maio de 2009, que reivindica o beneficio do Pedido Provisório Norte-Americano N° 61/055.933 depositado em 23 de maio de 2008, e do Pedido Provisório Norte-Americano N° 61/209.179 depositado em 04 de março de 2009, todos os quais estão incorporados aqui por referência nas suas totalidades.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção refere-se a métodos de monitoramento de emissões de gases de ruminantes e de utilização da informação para reduzir as emissões de metano de ruminantes, para aumentar a eficiência de produção de ruminantes, e para monitorar a saúde dos animais individuais.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0003] O dióxido de carbono é um componente principal do metabolismo de todos os animais vertebrados. Animais respiram ar. O oxigênio no ar é capturado nos pulmões pela hemoglobina no sangue. O sangue oxigenado é distribuido para as células ao longo do animal onde ele supre blocos de construção chaves para as células, e o oxigênio é utilizado para metabolizar ou "queimar" os compostos de carbono, suprindo a energia necessária para os processos celulares. O dióxido de carbono produzido durante esse metabolismo aeróbico é em seguida transportado de volta para os pulmões com sangue desoxigenado e respirado como dióxido de carbono (e poucos outros produtos de resíduos gasosos) na respiração do animal. Além dos pulmões, os animais ruminantes têm um compartimento do trato digestivo chamado de rúmen que abriga micróbios que processam a grama na ausência de oxigênio. Essa fermentação anaeróbica produz grandes quantidades de proteína microbial. O resultado final é que os ruminantes são capazes de converter material com proteína vegetal muito baixa em blocos de construção que são subsequentemente assimilados pelo ruminante como o alimento e o resíduo microbial passa através do trato digestivo.

[0004] Como a fermentação do material de forragem no rúmen é totalmente concluída na ausência de oxigênio, grandes quantidades de metano e de dióxido de carbono são formadas. Esses gases se formam no rúmen e criam uma pressão que precisa ser liberada. Na medida em que um animal ruminante (tal como uma vaca) exala, os conteúdos gasosos são forçados a partir do rúmen para o esôfago onde é exalado (eructado-arrotado) antes de uma exalação. Essas eructações ou arrotos não são opcionais. Para um animal bem alimentado, eles precisam ocorrer aproximadamente a cada quarenta segundos ou o animal irá inchar. A maioria dos gases produzidos no rúmen é eructada através do nariz do animal. Uma quantidade pequena é dissolvida no sangue e muito daquilo é liberado através dos pulmões. O processo é ecologicamente significativo porque ele permite que os animais ruminantes utilizem forragem de qualidade relativamente baixa como alimento e a processe de forma anaeróbica, criando subprodutos nutritivos e proteína microbial que são utilizados pelo animal para produzir carne e leite de alta qualidade. Os fluxos de gases de ruminantes são influenciados pela genética do animal, composição do alimento, consumo e comportamento. Consequentemente, as mudanças em qualquer um desses parâmetros são prováveis de serem rapidamente refletidas nos fluxos de metano e de dióxido de carbono que são emitidos durante a respiração e eructações do animal ruminante.

[0005] As medições de rotina de fluxos de emissão de metano e de dióxido de carbono do ruminante e de fluxos de outros gases metabólicos, se possível e com custo-benefício, iriam prover indicadores muito sensíveis para monitorar e regular a função do animal. Isso seria muito parecido com utilizar a análise de exaustão do motor para monitorar o desempenho e regular o fluxo de combustível, tempo de combustão, e as misturas de ar para manter o desempenho ideal de um motor de carro. As mudanças nos fluxos de metano e de dióxido de carbono poderiam informar o gerenciamento da composição de alimentação ideal, a eficiência genética do alimento de animais individuais, e as mudanças na saúde e no comportamento do animal. Além disso, as emissões de metano, apesar de necessárias, ainda representam uma perda de potencial significativo da eficiência de alimentação de aproximadamente cinco a dez por cento da admissão bruta de energia do animal. Aquilo equaliza até cerca de um terço até cerca de meia libra de ganho de peso potencial perdido por dia. Portanto, as mudanças no gerenciamento que reduza os fluxos de metano podem também resultar potencialmente em uma redução líquida de diversos dólares em custos de alimentação por animal por dia.

[0006] Em CAFOs (operações de alimentação animal concentrada) modernas, alto volume, de margem baixa, milhares de animais são acolhidos e alimentados em quarteirões muito próximos com uma força mínima de trabalho. Sob essas condições, é difícil ou impossível monitorar individualmente a saúde de cada animal. No entanto, as observações intensivas e o monitoramento individualizado podem ser importantes economicamente. Por exemplo, muitas doenças se forem não diagnosticadas e tratadas rapidamente podem rapidamente criar epidemias dentro de um rebanho confinado. Os novos equipamentos em laticínios modernos podem ser utilizados para monitorar a produção de leite e de outras características físicas para cada animal. No entanto, até que um problema seja detectado nos produtos finais de um metabolismo do animal, geralmente é tarde demais para evitar a perda de um indivíduo ou para impedir a proliferação de doença para os outros no rebanho. É claro, novas tecnologias são necessárias para monitorar de maneira eficiente cada indivíduo em grandes populações confinadas sob condições de superlotação.

[0007] Independentemente do monitoramento da doença, a percepção do operador das mudanças de comportamento animal individual que estão refletidas em mudanças de comportamento de pastagem e da atividade animal pode ser importante economicamente. Por exemplo, a literatura de pesquisa indica que quando um animal entra no cio (cio), a ingestão de pasto diminui e a atividade geral de movimento dela aumenta. Essas mudanças sinalizam o momento ideal para inseminação do animal para obter a gravidez. Essas mudanças de comportamento portanto são também prováveis de estarem refletidas rapidamente nos fluxos de metano e nas razões de emissão de dióxido de carbono e de metano. Similarmente, as mudanças na qualidade ou na composição do alimento que podem ocorrer quando os ingredientes de alimentação são modificados ou quando o gado é movido para novos pastos são prováveis de impactar tanto nos fluxos quanto nas razões de emissões de gás metabólico.

[0008] Em confinamentos ocidentais, o grão do destilador, que é um subproduto da produção de metanol a partir do milho, é um alimento preferido. No entanto, as fábricas de etanol geralmente utilizam os compostos contendo enxofre para limpar e desinfetar as instalações das fábricas. O resíduo a partir desses compostos pode contaminar um grão do destilador. Quando o gado de confinamento consome subsequentemente o grão, o sulfeto de hidrogênio é produzido no rúmen. Se não for percebido imediatamente, o resultado é geralmente a morte do animal. O monitoramento de rotina da respiração do animal para detectar sulfeto de hidrogênio poderia, portanto, levar à detecção precoce do alimento contaminado e impedir grandes perdas econômicas para a indústria da CAFO.

[0009] O monitoramento individual para avaliar continuamente o desempenho do animal em pastagens naturais pode ser igualmente problemático. É geralmente difícil para produtores e operadores avaliarem a qualidade e a quantidade da forragem disponível em pastos e para determinar quantitativamente as mudanças na forragem que ocorre na medida em que a pastagem ocorre. A literatura documentou que mudanças na qualidade da forragem são refletidas em mudanças de fluxos de metano e de dióxido de carbono a partir de ruminantes. Portanto, os fluxos de monitoramento podem potencialmente informar produtores para maximizar a eficácia da pastagem e manter a produtividade sustentável.

[0010] Em pastagens naturais, os animais geralmente não são facilmente abordados e manuseados. Além disso, os animais de pastagem desenvolveram os mecanismos de comportamento para esconder a vulnerabilidade dos predadores potenciais. Portanto, as observações diagnósticas de rotina e comparativas de animais para avaliar a saúde e o desempenho são relativamente difíceis e custosas. O monitoramento automatizado de gases metabólicos poderia informar os gerentes de mudanças na saúde de animais individuais. Em algumas pastagens naturais, as substâncias tóxicas, tais como alguns compostos de enxofre, podem se acumular na vegetação e nos suprimentos de água. Estas substâncias podem resultar na mortalidade de ruminantes. Então, o monitoramento da rotina dos gases metabólicos em particular, tal como sulfeto de hidrogênio, que são produzidos por um animal poderia alertar os produtores para mitigar os impactos adversos para o rebanho.

[0011] O metano é também um gás de efeito estufa potente (GHG) com um potencial de GHG de aproximadamente 25 vezes aquele do dióxido de carbono. Alguns cientistas estimam que a pecuária contribua com até trinta e sete por cento do orçamento total global de metano (CH4). As operações da produção de laticínios e de carne são, portanto, identificadas como um produtor global muito grande de GHGs, com o maior componente das suas pegadas de emissão resultando a partir da produção do metano nos rumens de animais. Consequentemente, a comunidade global de CAFO firmou um compromisso de reduzir o impacto de GHG que resulta a partir da produção de produtos animais tal como carne e leite.

[0012] A emissão de metano a partir das fontes bovinas, das quais a maioria é através de arroto, pode reduzir significativamente através da modificação da dieta do gado e de outras ações de gerenciamento. As tentativas de redução da emissão de metano envolvem tipicamente utilizar blocos de nutrientes ou de outros suplementos de alimento enquanto outros esforços foram concentrados na modificação da composição genética do rebanho animal. Até o momento, os esforços para medir e remediar potencialmente essa fonte de GHG a partir de ruminantes não foram considerados viáveis ou amplamente implementados em parte devido aos altos custos relacionados para monitorar a emissão de CH4 a partir de ruminantes em coordenação ou concomitantemente com a medição da utilização do suplemento.

[0013] Antes da invenção descrita aqui, foi impraticável realmente monitorar as mudanças na produção de GHG animal que resulta a partir de tais esforços. As dificuldades e custo da tecnologia atual, mesmo para os cientistas envolvidos nesta pesquisa, tornaram impraticáveis e sem custo-benefício para realizar mais do que poucas medições durante período de tempo relativamente curto para somente poucos animais e somente em configurações de pesquisa controladas rigidamente. Portanto, como é difícil verificar que os planos de mitigação resultam realmente na redução de emissões de metano para a atmosfera, foram tentados poucos projetos para gerar os créditos de carbono ou de créditos de redução de gás de efeito estufa para venda em mercados voluntários. Igualmente, o desenvolvimento de programas de redução de GHG para emissões de ruminantes nos mercados regulados de GHG de países também foi inibido devido à falta técnicas de monitoramento e de verificação adequadas.

[0014] A perda de metano é uma perda de energia significativa para o animal. Globalmente, isso é equivalente a trilhões de dólares de eficiência de dieta perdida. Os nutricionistas de animais sabem que os percursos metabólicos no rúmen podem ser modificados pela dieta para reduzir a produção de metano e para processar o alimento de maneira mais eficiente. Diversos suplementos alimentares estão disponíveis, e, em muitos casos, o custo do suplemento de nutriente é facilmente excedido pelos ganhos de peso do animal, tornando a utilização de suplementos atraentes para produtores de ruminantes tal como a indústria de gado. Consequentemente, a redução de emissões de metano por ruminantes pode ajudar animais a se tornarem mais produtivos por unidade de forragem ou alimentação enquanto também reduz as emissões de metano indesejáveis. Quando animais comem forragem de baixa qualidade, na verdade leva mais tempo para passar através do seu intestino. Então, quanto mais baixa for a qualidade da forragem, mais tempo o animal levará para digerir a forragem, e isso resultará em ganho de peso inferior porém mais produção de metano. No entanto, como o monitoramento de mudanças no desempenho de metano sob condições de campo reais foi difícil ou impossível de ser alcançado no passado, não é prático modificar a composição da forragem para minimizar as perdas de metano nem para monitorar e modificar os fatores genéticos que influenciam a produção do metano de ruminante. Um sistema que pode monitorar as mudanças nas emissões de metano relativas poderia prover, portanto, importantes informações para produtores de ruminantes em relação às condições de forragem e de pastagem ideais. Além disso, como animais alimentados com um processo de dieta altamente energética que se alimentam mais rapidamente, eles produzem mais metano por tempo de unidade, porém muito menos metano por unidade de produção de carne ou de leite. Assim sendo, pode ser importante também medir o metano e o dióxido de carbono a partir do rúmen, bem como dióxido de carbono a partir da respiração do animal a fim de diferenciar processos de rúmen dos processos catabólicos e respiratórios e para medir as suas emissões com relação às medições de produção animal, tal como ganho de peso animal e/ou produção de leite animal.

[0015] A Patente Norte-Americana N° 5.265.618 revela um sistema que mede o fluxo de emissões de gás metabólico a partir de gado ou de outros animais. O sistema não requer que os animais sejam confinados em uma câmara ou baia. Um animal cujas emissões de gás metabólicas são medidas é primeiro alimentado com um tubo de permeação (ou seja, um tubo de metal com um disco plástico permeável a gás em uma extremidade). Dentro do tubo tem um sinalizador que é inerte fisiologicamente. O tubo de permeação é preenchido com o sinalizador líquido pressurizado, que lentamente permeia na forma gasosa através do disco plástico. A fim de medir os gases metabólicos respiratórios e produzidos pelo rúmen, um recipiente de amostra, tal como um recipiente evacuado ou uma coleira inflável, é colocado no animal. Um tubo de amostra de diâmetro pequeno é anexado a partir do recipiente de amostra até um cabresto e encerra em algum ponto próximo da boca do animal. Quando o animal respira, ele exala gases metabólicos bem como o sinalizador. Uma amostra de ar contendo tanto os gases metabólicos quanto o gás sinalizador é em seguida coletada através do tubo da amostra. Como a taxa de permeação do sinalizador é conhecida e constante, a razão do fluxo de um dado gás metabólico para o fluxo do gás sinalizador é igual à razão das razões de mistura dos respectivos gases na amostra de ar é coletada. A taxa de fluxo de gás metabólico a partir do rúmen do animal é em seguida calculada prontamente pela medição do gás metabólico e das razões de mistura do sinalizador na amostra deste modo coletada. Essa técnica não é bem adequada para medições precisas de fluxos de dióxido de carbono, pois as concentrações são relativamente altas e variáveis. Além disso, essa técnica é difícil de ser empregada para gases metabólicos tal como sulfeto de hidrogênio ou compostos orgânicos oxigenados que se degradam durante a armazenagem em recipientes de amostra. Esse sistema também requer que o manuseio e o treinamento substanciais do animal sejam eficazes. Ademais, não é prático para animais que não toleram um cabresto, que pode incluir grandes percentagens de um rebanho de ruminantes. Também, o sistema pode prover somente valores de tempo integrado que representam os processos respiratórios e catabólicos de rúmen médios. O sistema não pode ser utilizado para rastrear mudanças de curto prazo nem pode isolar os processos de rúmen a partir dos processos respiratórios relacionados com o catabolismo.

[0016] Os esquemas para converter a eficiência metabólica aumentada de ruminante em deslocamentos de GHG negociáveis não foram viáveis financeiramente. Apesar de blocos minerais, outros suplementos de nutrientes eficazes e antibióticos de modificação de rúmen e ionóforos são eficazes para reduzir a produção de metano e em muitos casos custar somente poucos centavos por dia, no valor atual de deslocamentos de gás de efeito estufa (GHG), conformidade, documentação, e custos de monitoramento excedem o valor dos deslocamentos de GHG que podem ser gerados. Também, os animais alimentados com forragem de baixa qualidade têm taxas inferiores de emissão de metano por unidade de tempo do que os animais alimentados com dietas de alta qualidade. No entanto, a emissão de metano como uma função de entrada de energia bruta é muito superior para um animal alimentado com forragem de baixa qualidade comparado com um animal alimentado com uma dieta de alta qualidade. Consequentemente, o metano por unidade de produção de animal é muito superior para forragens de baixa qualidade e mal digeridas quando comparado com animais alimentados com uma dieta digestível de alta qualidade. Os nutrientes específicos, que faltam na forragem de baixa qualidade pode ser suplementados através da utilização de alimentadores de nutrientes para estimular a digestibilidade, resultando em eficiência aumentada e emissões de metano inferiores por unidade da produção animal. Portanto, pode ser desejável documentar mudanças relativas nas taxas de emissão de metano e nem sempre pode ser necessário para medir os fluxos de metano por unidade de tempo. Isto é, mudanças nas razões de metano comparadas com dióxido de carbono para respiração bem como para gás de rúmen por unidade de produção podem prover a informação necessária para documentar as mudanças de desempenho animal que levam às reduções de metano quantificáveis e podem gerar créditos de carbono.

[0017] No entanto, a medição de emissões de metano e de dióxido de carbono a partir do rúmen e a diferenciação desse fluxo a partir das medições de dióxido de carbono resultantes do catabolismo durante períodos de tempo mais curtos são necessários a fim de rastrear os fluxos de energia através de um ruminante em particular e para documentar a eficiência de produção de carne e de leite de uma maneira que facilite o tratamento interativo para aperfeiçoar a eficiência produtiva e emissões inferiores de metano por unidade de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] Uma ou mais modalidades da invenção proveem uma implementação de uma estação de monitoramento animal que pode medir emissões de metano e/ou emissões de dióxido de carbono e/ou de outros gases metabólicos tal como hidrogênio e sulfeto de hidrogênio. As mudanças nas razões de metano comparadas com o dióxido de carbono podem ser utilizadas para indicar mudanças de eficiência metabólica, e essas razões de emissões medidas e mudanças de eficiência metabólicas podem estar marcadas em algumas modalidades juntamente com dados adicionais que são armazenadas subsequentemente para um animal individual e/ou em uma base de rebanho na memória ou na armazenagem de dados do sistema. Ainda, esses dados podem ser encaminhados para um computador em que os modelos numéricos ou outros cálculos podem ser desempenhados (por exemplo, com os programas ou módulos de software executados pelo computador) para transformar os dados em fluxos de metano, fluxos de dióxido de carbono, e fluxos de outros gases metabólicos que podem ser medidos na estação de monitoramento do animal. Além disso, tanto um sinalizador interno (ou seja, a partir do animal) ou um externo (ou seja, a partir de uma fonte externa) pode ser incorporado no sistema. Neste caso, cabrestos ou outros dispositivos podem não ser necessários, e os animais podem não requerer manuseio nem confinamento enquanto o fluxo de metano e dióxido de carbono e de outros fluxos de gases metabólicos é medido diretamente a partir de cada animal.

[0019] Por exemplo, em uma modalidade exemplificativa mas não limitativa da presente invenção, as emissões gasosas de um ruminante são monitoradas, emissões de metano são determinadas, e o suprimento de alimento do ruminante é ajustado ou suplementado ou o ruminante é de alguma maneira tratado para reduzir as emissões de metano. Em algumas modalidades, os instrumentos de infravermelho não dispersos monitoram dióxido de carbono e o metano emitido por um ruminante. Alternativamente, as medições de emissões de metano e de dióxido de carbono e de outros gases metabólicos são obtidas utilizando métodos tais como sensores de estado sólido, espectroscopia de absorção de laser de diodo sintonizável (TDLAS), espectroscopia infravermelha de transformação de Fourier de percurso aberto (FTIR), outros métodos baseados em infravermelho, detecção de ionização de chama/cromatografia de gás miniaturizada (GC/FID), espectroscopia de massa de reator de transferência de próton, espectroscopia de cavidade de anel inferior, ou outras espectrometrias de massa miniaturizada. Em outros casos, pode ser determinado ainda através da coleta de amostras de gás periódica, tanto em recipientes quanto em substratos sólidos ou líquidos, submetidos à análise posterior utilizando cromatografia de gás ou utilizando muitas outras técnicas analíticas disponíveis.

[0020] A informação obtida, portanto, pode ser considerada por programas/módulos de software executados por um ou mais computadores/processadores no sistema juntamente com estatísticas animais disponíveis a partir de uma base de dados armazenada em memória de sistema ou de alguma maneira acessível (por exemplo, via conexões com fio ou sem fio para uma rede de comunicações digital tal como a Internet ou uma intranet ou similares) e/ou a partir da informação associada com uma etiqueta RFID anexada ao ruminante, que pode incluir informação de hereditariedade, por exemplo, se o animal está desmamado, a sua idade, a sua temperatura corporal interna, o seu peso e outros parâmetros fisiológicos, informações genéticas animais, e similares (por exemplo, a etiqueta RFID pode ter memória legível ou pode prover um identificador que pode ser utilizado para recuperar essa informação a partir do sistema, ou de alguma maneira disponível/acessível, armazenagem ou memória de dados). Métodos alternativos para identificação de animais individuais podem incluir padrões de olho/retina, códigos de barra impressos a laser ou códigos alfanuméricos, reconhecimento de padrão facial, gases ou compostos químicos emitidos na respiração ou a partir de outras partes do animal. Baseado na informação de emissão e em outras informações sobre o ruminante, um ou mais programas ou módulos de software determinam uma prescrição ou mistura de suplemento (por exemplo, suplementos e quantidades específicas de cada suplemento escolhido). O sistema pode ser em seguida acionado de modo que uma de uma pluralidade de suplementos e/ou uma quantidade em particular de um suplemento ou de uma pluralidade de suplementos é oferecido ao ruminante pela operação de uma estação de alimentação (por exemplo, os sinais de controle transmitidos pelo controlador/operador do sistema de monitoramento e de redução de metano para dispositivos de distribuição de suplemento/alimento da estação de alimentação).

[0021] Alternativamente, a informação animal pode ser utilizada para determinar a frequência e/ou a quantidade de um alimento de suplemento ou qualquer "isca" a ser suprida pelo alimentador a fim de atrair o animal, para identificar o animal, e para atraí-lo para colocar a sua boca e narinas na proximidade da admissão de ar do alimentador de modo que as emissões de gás metabólicos do animal possam ser medidas de maneira qualitativa e/ou quantitativa. Alternativamente, o sistema de amostragem de gás metabólico pode ser integrado em uma unidade de bebedouro, um distribuidor mineral, uma lambida de sal, um alimentador de suplemento, ou um distribuidor de isca, de modo que o animal coloque o seu nariz e boca em uma posição para resultar em uma medição de metano, de dióxido de carbono, e/ou de outros gases metabólicos emitidos a partir do animal.

[0022] Em um método de uma modalidade exemplificativa da presente invenção, um ruminante se apresenta em uma estação de alimentação em que são medidos o dióxido de carbono e metano emitidos pelo ruminante na sua respiração. Outras medições podem ser tomadas também e encaminhadas para o registrador de dados. Esses dados podem ser providos pelos sensores individuais e armazenados em um ruminante e em base de dados de monitoramento de metano. Em outros casos, esses dados podem ser derivados a partir de sinais lidos da etiqueta RFID da orelha do animal e lida no registrador de dados. Em algumas modalidades, pelo menos uma determinação é feita sobre a produção de metano pelo animal (por exemplo, por um modulo de monitoramento de metano executado pelo computador/processador para determinar as emissões/produção de metano e/ou para processar as razões de emissão de metano e de dióxido de carbono para determinar uma eficiência metabólica atual para o animal). As determinações adicionais que podem ser feitas incluem a identificação de um ou mais suplementos ou uma mistura de suplementos e uma quantidade ou quantidades desses para oferecer ao ruminante para reduzir a emissão de metano determinada que pudessem ser esperadas para ocorrer subsequentemente caso a dieta do ruminante não seja modificada. Os dados coletados na estação de medição animal podem ser armazenados em um registrador de dados interno ou eles podem ser transmitidos através de uma conexão com fio ou via um sinal sem fio para uma localização remota para processamento.

[0023] De acordo com um aspecto, uma estação de alimentação de metano de ruminante pode ser construída e instrumentada para funcionar em diversos modos. Em um exemplo, a estação de alimentação inclui um cobertura de proteção para restringir os efeitos do vento e/ou para servir para concentrar a respiração do animal. Neste caso, um animal, tal como uma vaca, iria inserir a sua cabeça em uma abertura. Na medida em que o animal se aproxima da estação de monitoramento, um sensor pode ser utilizado para ler uma etiqueta de orelha (por exemplo, uma etiqueta incluindo um chip ou etiqueta RFID) para determinar a identidade do animal. Informações adicionais podem ser entregues também tal como a idade e o tipo do animal. Baseado nestas informações, uma mistura de nutriente específica poderia ser liberada pela operação seletiva de distribuidores de alimentação da estação de alimentação. Em uma modalidade útil, a mistura é designada para reduzir a produção de metano pelo ruminante. As determinações que controlam o tipo e a quantidade de nutrientes desempenhados pelos módulos de software executados pelo(s) computador(es) do sistema podem ser baseados na entrada a partir de sensores montados dentro da estação de alimentação e com base na proximidade da estação de alimentação. A informação coletada poderia incluir um peso animal a fim de determinar o ganho de peso animal, as razões de emissão de metano e de dióxido de carbono enquanto na/perto da estação de alimentação para determinar a eficiência metabólica do animal, e/ou medições adicionais tão úteis para documentar o desempenho e para gerar CERCs (Créditos de Redução de Emissão de Carbono).

[0024] Em um exemplo, a unidade é projetada para operar baseada na informação coletada no campo. Em outros exemplos, o instrumento pode ser programado de maneira remota e operado por um computador remoto contendo dados residentes ou a unidade de monitoramento do animal pode ser operada de maneira remota e manualmente por um operador humano. Em um exemplo, o humano pode acessar o monitor de gás metabólico do animal e observar a sua operação via um link de vídeo remoto e operar a unidade remotamente em um exemplo acessando a unidade específica via a Internet. O operador em seguida pode utilizar o software projetado especialmente para monitorar e controlar a unidade de monitoramento do animal. Em uma modalidade, o operador pode utilizar um telefone do tipo smart-phone tal como um DROID™ disponível por Motorola, um BLACKBERRY® disponível por Research in Motion Limited, ou qualquer telefone celular com capacidade aperfeiçoada como uma interface de operação. Em outro exemplo, o operador pode utilizar um computador laptop ou um computador padrão de escritório com uma conexão de Internet para monitorar e operar remotamente o sistema de medição do animal.

[0025] Em outro exemplo, além da medição das razões de metano e de dióxido de carbono na respiração do animal, a inserção da cabeça do animal em um chapéu de alimentação, baia, estação de alimentação ou estação de bebedouro desencadeia a liberação de um sinalizador em particular de taxa de fluxo. O sinalizador é preferencialmente em algumas modalidades um gás inerte tal como hexafluoreto de enxofre, butano, propano ou outro composto químico que é medido com a instrumentação instalada na estação de alimentação. A diluição do sinalizador é utilizada para corrigir as medições de metano e de dióxido de carbono para os efeitos de diluição atmosférica. Desta maneira, o fluxo de metano e de dióxido de carbono pode ser determinado além das razões de metano metabólico e de dióxido de carbono.

[0026] Em outro exemplo ou modalidade, a respiração do animal é utilizada como um sinalizador de diluição atmosférica. Como a respiração de um ruminante é saturada com água, as mudanças no vapor de água medidas por um sensor em particular provido na estação de alimentação são às vezes utilizadas para documentar a mistura. Alternativamente, a mistura poderia ser determinada monitorando outros gases ou compostos que ocorrem naturalmente na respiração do ruminante tal como alcoóis de baixo peso molecular e ácidos orgânicos. A partir dessa informação, os fluxos absolutos de metano poderiam ser medidos/determinados por software/hardware provido em uma modalidade do sistema de monitoramento do ruminante. Em outra modalidade, os ciclos diurnos de ruminação são capturados confinando os animais fora do alimentador até momentos específicos do dia. Por exemplo, um animal poderia tipicamente se aproximar do sistema GreenFeed ou da estação de alimentação em um momento específico do dia. O sistema poderia ser programado/controlado de modo que nenhum suplemento fosse provido a menos que o animal se aproximou em um momento diferente. Neste caso, um estímulo visual ou de áudio às vezes é provido pelo sistema GreenFeed quando ele está "ao vivo" para distribuir o suplemento de nutriente (ou alimentação atraente). O sistema é, portanto, programado para capturar os processos dos ruminantes em momentos diferentes ao longo do ciclo diurno e, portanto, definir/determinar o comportamento do fluxo de metano. Em outra modalidade, o sistema é programado de modo que os indivíduos particulares são distribuídos suplementos em horários alternativos de tempo-período e somente um placebo durante outros períodos de tempo. Desta forma, as mudanças nas emissões de metano associadas com a aplicação de um tratamento em particular são determinadas e armazenadas de forma mais inequívoca em memória ou na base de dados de monitoramento/rastreamento (por exemplo, documentada).

[0027] Em uma modalidade adicional, um sistema de bloco de nutrientes é provido para monitorar concentrações de metano e de dióxido de carbono de respiração de corrente bem como a eructação de animais ruminantes enquanto eles estão em um pasto. A estação de alimentação ou a parte do sistema do sistema de monitoramento parece ser similar a um recipiente de sal coberto montado em um poste baixo. O bloco de nutriente pode ser circundado no todo exceto em um lado por uma cobertura. O lado descoberto tem uma abertura grande o suficiente para que um animal insira a sua cabeça e acesse o bloco ou recipiente(s) de nutrientes de um ou mais nutrientes. Montado abaixo da cobertura está um leitor de etiqueta RFID para ativar e ler/receber informação sobre cada animal a partir da sua etiqueta de orelha RFID. A estação de bloco de nutriente pode ainda incluir um monitor de metano/dióxido de carbono, um registrador de dados, e/ou um dispositivo de comunicação (ou seja, um transmissor de Bluetooth, um telefone celular com um modem, ou similar). A estação pode em alguns casos conter um chip de posicionamento global por satélite (GPS) para obter e coletar informações sobre a localização da unidade e o período do dia que ele foi acessado pelo animal. Novamente, essa informação pode ser armazenada pelo registrador de dados na estação de alimentação ou em um dispositivo de armazenamento de dados de diferenciação, tal como um armazenamento de dados centralizados utilizado para armazenar uma base de dados coletada a partir de uma pluralidade das ditas estações de alimentação e/ou para um conjunto de animais ou um rebanho de ruminantes monitorado. Em alguns casos, o sistema é acionado por baterias recarregadas por células solares, apesar de outras fontes de energia poder ser utilizadas prontamente.

[0028] Em um método operacional para um monitoramento de metano e sistema de controle de produção, quando um animal se aproxima da estação de bloco de nutriente de uma modalidade da presente invenção, o sistema se liga por um período de tempo especificado para monitorar e documentar as razões de metano/dióxido de carbono, o número de identificação o animal (tal como lida a partir de uma etiqueta de orelha baseada em RFID), o tempo (a partir de um relógio de sistema na estação de alimentação), e/ou o local da estação (a partir de um identificador da estação de alimentação e pesquisa, a partir de um chip de GPS, ou similar). Baseado em informação coletada e obtida e baseado em determinações feitas baseadas em informações pelo software do sistema, um suplemento se torna disponível via a operação seletiva de distribuidores de alimentação na estação de alimentação para o animal para controlar, reduzir, ou manter as emissões de metano em um nível desejado no momento (por exemplo, um nível de emissão de metano alvo pode ser armazenado na memória do sistema para cada animal em um rebanho monitorado e o sistema pode comparar uma taxa de emissão determinada no momento com o nível alvo para determinar se um ou mais suplementos deve ser provido e em quais quantidades para aumentar, diminuir, ou manter os níveis de emissão de metano para o animal que está sendo alimentado). Em alguns casos, é provável que o animal consuma de uma a duas onças de suplemento por dia, e a quantidade de suplemento consumida por animal possa ser controlada modificando o conteúdo de sal do suplemento (por exemplo, não somente prescrevendo/controlando suplementos e suas quantidades, como também controlando aditivos providos com um dito mix de suplemento para incentivar que o(s) suplemento(s) seja(m) consumido(s)).

[0029] Em outro método operacional para o sistema de monitoramento de metano e controle da produção, as medições de metano obtidas quando o animal está visitando a unidade de monitoramento de animal são comparadas com as emissões de gás metabólico e de metano arquivadas para esse animal em particular. Se os fluxos medidos no momento estiverem fora dos limites prescritos, uma bandeira de dados é produzida e uma mensagem é enviada para o produtor/gerente notificando-o ou ela de que o animal não está funcionando normalmente. Em outro método operacional, quando o processo descrito acima ocorre, o animal é etiquetado com uma etiqueta eletrônica ou visual. Por exemplo, a unidade de monitoramento do animal pode ser acoplada em um recipiente que distribua tinta. Quando os fluxos de gás metabólico do animal ou a sua composição estiver fora de um limite especificado, a unidade de tinta distribui a tinta de modo que o animal em particular é identificado prontamente para um exame mais próximo pelos trabalhadores.

[0030] Em outro método operacional para o sistema de monitoramento de gás metabólico do animal, as medidas para um animal individual podem indicar um aumento nas emissões de dióxido de carbono com ou sem uma redução correspondente em emissões de metano. Se as mudanças nas razões dos componentes de gás metabólico e/ou as mudanças nos fluxos dos componentes de gás metabólico estiverem fora dos limites especificados para esse animal, um alerta é enviado e/ou o animal é marcado para indicar para os gerentes que o animal está com fogo (ou no cio) e que o tempo ideal para acasalar está próximo.

[0031] Ainda em outro método de operar a unidade de monitoramento animal, os dados para cada animal individual são combinados para determinar os dados de tendência para o rebanho inteiro. Se, por exemplo, os dados indicam que o metano e dióxido de carbono estão diminuindo para o rebanho independentemente de uma dieta consistente, em seguida, os dados podem alertar um gerente que os nutrientes chave podem estar faltando, reduzindo, portanto, a utilização de forragem independentemente de uma fonte de alimentação constante. Alternativamente, tendências de longo prazo para monitorar gases metabólicos que mudam para o rebanho inteiro podem ser utilizadas para documentar as mudanças em eficiência que levam à redução das emissões de metano e, potencialmente, à geração de créditos de redução de emissão de carbono.

[0032] Em outro método de operação da unidade de monitoramento animal, os dados para cada animal individual são comparados com os dados históricos dele e/ou aos dados médios do rebanho. Se, por exemplo, a produção de metano do animal cair abaixo dos limites especificados para uma série de períodos de monitoramento especificados, o animal é marcado para um exame mais cuidadoso. Por exemplo, essas mudanças poderiam sinalizar o início precoce de mastite.

[0033] Em outro método de operação, os dados a partir da unidade de monitoramento podem ser combinados com os dados de outros sensores independentes, e os dados são processados para identificar e informar aos operadores e gerentes. Por exemplo, a unidade de monitoramento animal poderia conter um colchonete de chão dentro de um beco que leva para a unidade. Se os sensores de pressão detectarem uma mudança na distribuição de peso animal acoplado com uma mudança (provavelmente uma redução) no metano e dióxido de carbono do rúmen e (possivelmente um aumento) no dióxido de carbono respiratório, o animal é marcado e os operadores são notificados que uma inspeção mais cuidadosa para claudicação é garantida.

[0034] Em outro exemplo, a unidade de monitoramento animal pode ser implantada em um confinamento. Os sensores podem incluir um sensor de estado sólido ou outro sensor para monitorar o sulfeto de hidrogênio na respiração do animal. Se os fluxos de sulfeto de hidrogênio em particular são detectados, os operadores serão imediatamente alertados, por exemplo, através de um telefone celular que o alimento pode conter níveis perigosos de compostos contendo enxofre e o regime de alimentação pode ser mudado imediatamente.

[0035] Na prática, a estação pode ser colocada estrategicamente em um campo perto de um ponto de congregação tal como uma fonte de água com uma estação de alimentação típica que serve um número relativamente grande de animais, tal como uma estação que serve de 40 a 100 animais. O sistema pode ser carregado com um bloco mineral de placebo para documentar as emissões de metano de linha de base para o rebanho e o pasto. Desta forma, o suplemento mineral pode ser adicionado para documentar as reduções de GHG, de modo que cada animal, bem como o rebanho inteiro, pode ser monitorado de uma maneira com bom custo-benefício. Se as taxas de emissão exatas ou mais precisas de metano e dióxido de carbono são consideradas úteis (por exemplo, ao invés de mudanças relativas na eficiência metabólica), um sistema de liberação de sinalizador ideal pode ser incorporado no sistema. O sistema de liberação dos marcados utiliza uma terceira espécie química (por exemplo, butano, propano, ou um fluorcarbono inerte que poderiam ser emitidos em uma taxa definida). A diluição do sinalizador é utilizada em seguida para corrigir a mistura atmosférica limitada que pode ocorrer quando a cabeça do animal estiver "abaixo do cobertura de proteção". Isso pode não ser utilizado em algumas implementações, no entanto, pois as concentrações de metano e de dióxido de carbono abaixo do cobertura de proteção será provavelmente muitas vezes maior do que as concentrações do ambiente e os ganhos de eficiência podem ser documentados com a razão dos dois gases sem a taxa de emissão absoluta.

[0036] Em uma implementação preferida da técnica do sinalizador, uma válvula solenoide é ativada por um operador ou de maneira remota através de um programa automatizado. O sistema de liberação do sinalizador incorpora um sistema de controle de fluxo de modo que a taxa de fluxo a partir do reservatório do sinalizador permanece constante. O gás do sinalizador é direcionado para ser liberado perto da boca e do nariz dos animais quando eles estiverem na posição correta para as medições precisas. Em um intervalo definido, o fluxo do sinalizador é trocado para um ponto de liberação dentro do tubo de coleta de ar que coleta as emissões da boca e nariz do animal. Como a taxa de fluxo é constante, as diferenças nas razões dos valores de concentração do sinalizador determina a eficiência de captura de gás metabólico. Essa eficiência de captura é utilizada para converter os dados de concentração de gás metabólico em dados de fluxo de massa. Neste exemplo, não é exigido que o fluxo exato do sinalizador seja conhecido desde que ele seja constante. Se, no entanto, o fluxo de massa do sinalizador é determinado através de pesagem periódica do reservatório do sinalizador ou de outros métodos, os dados podem ser utilizados para avaliar independentemente a taxa de fluxo através do sistema e/ou mudanças na calibragem do instrumento. Se um sinalizador for utilizado que seja detectado por um dos sensores (tal como o sensor de metano NDIR), em seguida, a liberação do fluxo do sinalizador pode ser controlada para determinar a taxa de fluxo de massa e para determinar as mudanças na calibragem do sensor de metano.

[0037] Além da geração de deslocamentos de GHG de alto valor, o sistema pode servir como uma ferramenta de gerenciamento de pecuária. As razões de metano/dióxido de carbono obtidas proveem informações valiosas sobre a condição do animal e do pasto. Os fluxos de massa de metano e de dióxido de carbono podem ser utilizados juntamente com os modelos numéricos para estimar a ingestão de material seco, digestibilidade, e eficiência do animal. Esses dados podem ser utilizados juntamente com os dados de produção para selecionar os reprodutores que produzem mais carne e leite com menos alimentação que resulta em emissões inferiores de gases de efeito estufa e bem estar melhorado do animal e sustentabilidade global.

[0038] As concentrações sob o cobertura de proteção do sistema de monitoramento do animal quando um animal está presente são normalmente relativamente altas, ou seja, muito acima do ambiente, de modo que as medições das concentrações de gases metabólicos são facilitadas. Isso permite que uma modalidade do sistema empregue os instrumentos NDIR OEM. Apesar de o custo deste tipo de sensor poder atingir diversas centenas de dólares E.U.A., a estação GreenFeed ou estação de alimentação ainda terá um bom custo-benefício. A detecção rápida, sensível e automatizada do comportamento do animal, a eficiência do animal, e a saúde do animal provavelmente irá melhorar o bem estar do animal, diminuir as perdas de animais, aperfeiçoar a genética do animal para aumentar a eficiência e aperfeiçoar a sustentabilidade econômica da operação. Como a estação é automatizada, os custos de monitoramento por animal serão relativamente baixo. Como uma estação pode ser compartilhada entre muitos bovinos ou outros animais de rebanho, o custo por animal é também relativamente baixo.

[0039] Com um alimentador GreenFeed, a cabeça da vaca precisa somente estar próxima do difusor para medir os fluxos. Não precisa estar em uma localização específica, e o livre movimento é permitido e é possível ainda medir os fluxos de massa. O alimentador é aberto relativamente para a atmosfera quando comparado com os projetos anteriores. Os diversos orifícios de ingestão são utilizados em um difusor para capturar a respiração na medida em que a cabeça da vaca se move. Não é exigido que o animal coloque o seu nariz em uma pequena área restrita em que a entrada de alguma maneira se alinhe com o nariz deles. O fluxo de ar através do alimentador GreenFeed é muito maior do que o que é emitido a partir da vaca (cerca de 8 a 10 vezes (ou muito maior). Um ventilador elétrico é utilizado para induzir que esse ar escoe através da bandeja de alimento ou através do cobertura de proteção/manjedoura do alimentador na ausência do animal (para medições ambiente (background)) ou ao redor do animal quando um estiver presente (para medições de respiração).

[0040] Significativamente, o sistema GreenFeed está configurado para medir as concentrações de gás ambiente (background) e concentrações de gás a partir do animal para determinar o aumento nas concentrações. Desta forma, os fluxos de massa a partir do animal pode ser calculado na estação GreenFeed ou uma estação/servidor de análise de dados remoto utilizando o aumento nas concentrações e fluxo de ar total através do sistema. Neste aspecto, o fluxo de ar total através do tubo de coleta é medido, que inclui a respiração do animal. Como a respiração do animal somente compõe uma pequena parte do fluxo total, o sistema GreenFeed não é configurado para medir diretamente o fluxo de gás a partir do animal. Ao invés disso, os fluxos da massa de gás a partir do animal são determinados utilizando os sensores de concentração ao longo do sensor de fluxo de ar do tubo e empregando os valores a partir das medições do sinalizador à medição na presença do ruminante. Especificamente, como o sistema é mais aberto, um sistema de sinalizador pode ser pronta e eficazmente utilizado para quantificar as taxas de captura da respiração da vaca para dentro do tubo de coleta. Isso permite que os fluxos da massa (ou volumes) sejam determinados com precisão mesmo se toda a respiração não for capturada.

[0041] Um sensor de cabeça de infravermelho ou ultrassônico é utilizado para medir a distância do nariz do animal da entrada. Mais tarde, os dados podem ser classificados para determinar quando a cabeça do animal estiver no alimentador e com que distância ele estava da entrada. Na prática, a medição do alimentador GreenFeed e o sistema de fluxo está ativo na maior parte do tempo, mesmo quando uma vaca não estiver presente (exceto quando o sistema estiver conservando as baterias). Isso permite que o software de análise de dados determine as concentrações ambiente (background) dos gases sem a vaca, de modo que os fluxos da massa (ou volume) possam ser determinados quando uma vaca estiver presente tomando a diferença entre a medição sem a vaca e o aumento quando a vaca estiver visitando o alimentador. Em muitas aplicações, o alimento é utilizado para fazer com que o animal vá para o alimentador, mas o alimentador está relativamente aberto com o animal que vem o alimentador de uma maneira voluntária e sem qualquer manuseio por um operador (ou restrições sobre o local da cabeça do animal é mantida durante as medições de emissão).

[0042] Em uma modalidade específica, um método é provido para gerenciar as emissões de metano a partir de um ruminante. O método inclui prover um mecanismo para distribuir o alimento para um ruminante em uma bandeja de alimento, e em seguida primeiro medir o dióxido de carbono e metano no ar perto da bandeja de alimento para determinar um nível de gás ambiente (background). O método continua com a percepção de um ruminante próximo da bandeja de alimento no mecanismo de distribuição de alimento e, em resposta à percepção do ruminante, a segunda medição de dióxido de carbono e metano no ar perto da bandeja de alimento. O método então inclui ainda, com uma estação de análise de dados, processar as primeiras e segundas concentrações medidas de dióxido de carbono e metano para determinar um aumento de concentração de dióxido de carbono e metano. Então, com a estação de análise de dados, o método inclui determinar os fluxos de dióxido de carbono e de metano para o ruminante baseado em um fluxo de ar total e no aumento determinado no dióxido de carbono e metano. Em alguns casos, o método pode incluir operar a estação de análise de dados para determinar, baseado nos fluxos determinados de dióxido de carbono e de metano, um suplemento para estar presente em um alimento distribuído pelo mecanismo de distribuição de alimento para o ruminante para controlar o metano emitido pelo ruminante.

[0043] Em algumas modalidades, o mecanismo de distribuição de alimento inclui um tubo de coleta de gás com uma entrada adjacente à bandeja de alimento, um ventilador que move o ar sobre a bandeja de alimento para dentro do tubo de coleta de gás, e um sensor de fluxo de ar medindo um fluxo de ar no tubo de coleta para determinar o fluxo de ar total quando o ruminante é percebido estando no mecanismo de distribuição de alimento. Nas ditas modalidades, o método pode inclui operar um sistema de sinalizador para descarregar uma quantidade de um sinalizador no mecanismo de distribuição de alimento, perceber uma concentração do sinalizador descarregado no tubo de coleta de gás, e com a estação de análise de dados, quantificando uma taxa de captura para a respiração emitida pelo ruminante durante a segunda etapa de medição e aplicar a taxa de captura para os fluxos de massa determinados para gerar os fluxos de captura de taxa ajustados para o ruminante.

[0044] O tubo de coleta de gás pode incluir um distribuidor de fluxo provendo uma mistura do fluxo de ar trazido para dentro do tubo de coleta de gás através do tubo de coleta de gás, em que a mistura do fluxo de ar é provida através de um percurso de fluxo com mínima mistura ao longo do percurso de fluxo no tubo de coleta de gás. Ademais, um difusor de entrada para a entrada do tubo de coleta de gás pode ser posicionado no mecanismo de distribuição de alimento para estender para fora a partir de pelo menos dois lados da bandeja de alimento, e o difusor de entrada pode incluir uma pluralidade de orifícios de entrada para direcionar a respiração do ruminante e o ar na entrada de tubo de coleta de gás. O método pode ainda incluir as emissões diferenciadas de metano e dióxido de carbono pelo ruminante durante as eructações a partir das emissões de metano e dióxido de carbono no ar de corrente do ruminante. Na prática, o fluxo de ar total pode ser pelo menos cerca de 8 a 10 vezes maior do que a respiração emitida a partir do ruminante. Ademais, a etapa de percepção na presença do ruminante pode envolver operar um sensor de cabeça infravermelho ou ultrassônico para determinar uma posição da cabeça do ruminante em relação à bandeja de alimento incluindo uma distância de uma parte da cabeça do ruminante em relação ao sensor da cabeça.

[0045] Existe uma série de aspectos do sistema GreenFeed que torna único e útil para muitas aplicações que variam a partir de estábulos de ordenha, robôs de ordenha, e configurações de pastos/pastagem. O sistema utiliza uma concha de alimentação de polietileno em forma de cunha, que pode ser pivotal no vento que tem a sua abertura (para receber a cabeça do animal ou pelo menos nariz e boca) no sentido para fora da direção do vento para limitar a mistura (por exemplo, se o vento vier do norte, a abertura iria girar no sentido do sul). O corpo da concha pode ser adaptado para receber "asas" especiais que são inseridas em cada lado da concha utilizando espaçadores de tamanho adequado, de modo que ele seja customizado facilmente para se ajustar aos tamanhos específicos do animal. Por exemplo, as vacas leiteiras da Nova Zelândia são tipicamente 30 % menores do que as Holsteins dos Estados Unidos da América. Em um sistema projetado para a Nova Zelândia, os espaçadores mais largos e um ângulo inferior para a concha na sua montagem pivotal poderiam ser utilizados de modo que quando o animal se aproxima, a mistura é restrita de alguma forma.

[0046] O alimentador utiliza uma abertura que seja projetada para manter a chuva fora, porém, deixando a luz entrar. No topo da unidade, uma Lexan™ ou outra janela clara a translúcida pode ser provida porque as vacas não gostam de entrar ou para colocar as suas cabeças em lugares escuros. O alimentador/manjedoura pode ser utilizado tanto luz como som para indicar para um animal se ele está ou não elegível para ser medido/alimentado (por exemplo, desempenhar a identificação baseada em RFID de uma vaca e determinar se é devido ao monitoramento de alimentação/emissão). Ao longo do tempo, acredita-se que isso irá manter os animais que não devem ser medidos a partir do bloqueio da entrada para outros.

[0047] O sistema pode ser medido, o fluxo de ar dinâmico para varrer os gases metabólicos através do sistema e para misturá-los ao longo do percurso de fluxo, porém, para minimizar a mistura ao longo do percurso de fluxo. Isso permite uma resolução de segundo por segundo de dados de modo que metano, dióxido de carbono, e outros metabólicos possam ser monitorados e gases a partir do ar de corrente (pulmões) possam ser prontamente diferenciados a partir de gases que originam no rúmen (eructações). Isso provê informações importantes sobre a função dos pulmões, função do rúmen, metabolismo, e processos de fermentação anaeróbica, e a dita diferenciação provê informações diagnósticas muito importantes (tais como quando uma vaca pode estar pronta para acasalar, quando um ruminante está doente e deve ser tratado, quando uma mudança na dieta tal como ingestão de matéria seca ou qualidade do pasto mudou, e assim por diante).

[0048] O sistema GreenFeed pode monitorar as razões de gases chave, porém, significativamente, muitas modalidades do sistema GreenFeed são também configuradas para desempenhar as medidas quantitativas dos fluxos dos gases metabólicos de interesse. O fluxo está definido como a massa (ou volume) de um composto, tal como metano, emitido por unidade de tempo. A razão pela qual o sistema é capaz de monitorar o fluxo é porque ele age para monitorar variáveis chaves que definem a taxa de fluxo e a taxa de captura bem como as condições de ambiente e a posição do animal com sensores independentes. Ademais, o sistema GreenFeed é adaptado para restringir o fluxo de massa através do sistema pela liberação periódica de uma quantidade repetível de um sinalizador. O sinalizador (por exemplo, propano) pode ser utilizado também como um substituto para verificar independentemente a calibragem de sensores de metano.

[0049] Em alguns casos, o sistema pode operar de maneira autônoma no lado externo utilizando energia solar e no interior utilizando baterias. As baterias podem ser recarregadas eficazmente por muitas fontes de energia de baixa qualidade. Esse é geralmente um problema para obter uma energia consistente de alta qualidade em uma área rural ou em um estábulo lácteo, em que ventiladores grandes e outros equipamentos circulam periodicamente e criam quedas e surtos de voltagem. Um dado de alta resolução pode ser armazenado dentro da unidade e transmitido periodicamente para computadores localizados centralmente em que programas residentes processam os dados para produzir os resultados e relatórios relevantes para operadores em particular. Os relatórios providos para um trabalhador poderiam incluir um simples alerta para observar com mais cuidado um animal em particular (tal como por motivos de saúde ou de acasalamento). Os relatórios para o gerente de nutrição de estábulos lácteos ou de confinamento poderia salientar as tendências de ingestão de matéria seca, digestibilidade, eficiência, acasalamento e similar. Os relatórios para o operador da fazenda poderiam identificar os animais com características de desempenho chaves.

[0050] Uma diferença entre os sistemas e métodos GreenFeed e qualquer outra coisa já feita antes é que eles são altamente automatizados e os animais exigem pouco ou nenhum treinamento para utilizar o sistema voluntariamente. Ademais, os sistemas e métodos GreenFeed são quantitativos. A resolução dos dados provê a resolução de segundo por segundo de modo que o metabolismo de rúmen pode ser diferenciado a partir do metabolismo aeróbico. O sistema é redundante e as taxas de fluxo são diretamente monitoradas. As taxas de fluxo podem ser calculadas independentemente a partir dos sinalizadores internos (dióxido de carbono e vapor de água, por exemplo) e/ou sinalizadores externos (propano). As liberações de propano podem também servir como um substituído para metano no sensor de metano NDIR de modo que a calibragem possa ser rastreada e os problemas de medição possam ser identificados rapidamente. A liberação do sinalizador pode ser qualitativa desde que seja constante, a liberação dentro do tubo de amostra e perto da boca e do nariz do animal proveja a razão de captura. A liberação do sinalizador pode ser quantitativa também, na medida em que o sistema pode ser operado para pesar periodicamente o recipiente do sinalizador para determinar a perda do sinalizador. Adicionalmente, o sistema pode operar para monitorar as vezes em que o sinalizador é liberado, de modo que os processos do software possam calcular precisamente a média da perda da massa do sinalizador por unidade de tempo (ou seja, a liberação do sinalizador). O sistema e/ou um conjunto de sistemas podem ser operados remotamente tanto através de conexões com fio ou através de conexões sem fio. O sistema pode utilizar uma interface de Internet ou outra rede de interface. O sistema é projetado para ser intuitivo de modo que os resultados possam ser interpretados visualmente rapidamente e os parâmetros de operação chaves possam ser manipulados por operadores relativamente destreinados.

[0051] O sistema é projetado tipicamente para operar um sistema de amostra auxiliar para coletar amostras automaticamente de maneira condicionada. Qualquer uma das variáveis medidas rotineiramente pelo sistema pode ser selecionada para desencadear a amostragem. Assim sendo, as amostras podem ser coletadas que representam a soma dos diversos eventos de respiração enquanto excluem os eventos de eructação. Por outro lado, as amostras podem ser coletadas que representam diversos eventos de eructação e excluem o máximo da respiração normal. Além disso, o sistema é projetado para coletar as subamostras quantitativamente em que as amostras são coletadas na medida em que os gases saem do tubo de amostra. Nesse momento, os gases para as subamostras são bem misturados e as taxas de captura e as taxas de fluxo são muito bem caracterizadas. No entanto, as amostras foram passadas através do filtro de entrada, dos elementos de mistura, e do tubo de amostra. Portanto, é possível que os componentes específicos não possam ser de interesse, tal como orgânicos oxigenados, e outros compostos grudentos ou reativos poderiam ser parcial ou totalmente retirados do fluxo de ar da subamostra.

[0052] Portanto, o sistema pode ter também a capacidade de coletar as subamostras qualitativamente na entrada do coletor muito próximo do nariz e da boca do animal. Nesse momento, os gases de interesse não tiveram a chance de interagir significativamente e limpar pelas superfícies; no entanto, as subamostras não tiveram uma chance de se tornar misturadas de maneira uniforme com o ar escoando através do tubo de amostra de modo que a determinação de fluxos precisos para a subamostra qualitativa seja mais incerta. No entanto, os subexemplos qualitativos são úteis para pesquisa exploratória para determinar a presença de compostos de interesse específicos. Se as subamostras qualitativas indicam que um composto de interesse é emitido por um animal, pois as subamostras quantitativas indicam o composto é limpo pelos materiais utilizados na unidade GreenFeed, os materiais de construção da unidade GreenFeed pode provavelmente ser modificado para minimizar as interferências de modo que os fluxos quantitativos possam ser medidos no futuro. Por exemplo, para ser compatível com os compostos orgânicos voláteis grudentos, o tubo de amostra pode ser construído por aço inoxidável especialmente passivado e o aço inoxidável pode ser revestido por sílica fundida. Se, por exemplo, for determinado através da comparação das amostras quantitativas e amostras qualitativas que os compostos de interesse estão perdidos no filtro de partículas localizado no começo do tubo de ar, o filtro pode ser substituído por um feito de materiais compatíveis com o composto de interesse, as partículas poderiam ser removidas com um pêndulo inercial, ou o gás de interesse poderia ser coletado em tubos que desnudem gás ou outras técnicas analíticas especializadas utilizadas comumente para diferenciar ou para reduzir interferências poderiam ser utilizadas se necessário. Os sistemas GreenFeed utilizando os materiais especiais compatíveis com mais dificuldade de manusear os compostos de interesse são prováveis de serem muito caros para construir e são prováveis para requerer mais manutenção.

[0053] Em geral, muitos sistemas GreenFeed são projetados para serem portáteis. Por exemplo, a unidade de estábulos lácteos pode ser movida facilmente por uma pessoa de estábulo para estábulo. Esse sistema poderia também ser utilizado em estábulos livres ou em confinamentos. A unidade de pasto GreenFeed é montada em um trailer que pode ser facilmente transportado de paddock para paddock e montado rapidamente para ser colocado em operação. A unidade construída no sistema de ordenha robótica não é projetada para ser movido rapidamente.

[0054] Os sistemas de processamento de dados GreenFeed são projetados para serem flexíveis e para permitir a integração com outros sensores e dados. Por exemplo, os sistemas GreenFeed são projetados para fácil instalação e integração em muitas marcas de sistemas de ordenha robótica, alimentadores minerais automatizados e sistemas projetados para monitorar o peso do animal, o consumo de alimento pelo animal e/ou consumo de água pelo animal. Sucintamente, alguns elementos comuns a cada modalidade são: um sistema projetado para restringir a mistura atmosférica; sensores para quantificar as taxas de fluxo de ar; os sinalizadores para caracterizar as taxas de captura de respiração sob diversas condições atmosféricas e posições da cabeça do animal; o potencial para a distribuição condicional de um alimento especificado, suplemento ou água em momentos especificados ou quando condições especificadas ocorrerem; e a habilidade de utilizar os dados em próximo ao tempo real para identificar animais que não satisfazem fronteiras de desempenho (definido para cada indivíduo ou definido para o rebanho inteiro). Estes elementos juntos facilitam a remediação rápida de atividades, tal como distribuição de suplementos especificados para animais individuais ou para o rebanho, identificação de animais em particular para inspeções rápidas, mudanças na formulação de rações gerais, tal como as rações diárias totais misturadas (TMR) (que geralmente compreendem o alimento bruto para animais confinados), e mover os animais para um paddock ou pasto diferente.

[0055] Com esses aspectos acima em mente, uma modalidade provê um aparelho para monitorar as emissões de metano a partir de um ruminante. O aparelho inclui um sistema ou conjunto adaptado para seduzir um ruminante para colocar voluntariamente o seu nariz e boca em uma posição que facilite a medição da respiração exalada. O aparelho ainda inclui um coletor de admissão de gás com uma entrada perto da posição do nariz e boca no mecanismo de sedução do ruminante, e o coletor de admissão de gás traz um fluxo de ar para dentro da entrada (tal como um ventilador em um tubo de coleta ou similar). O aparelho inclui um dispositivo de monitoramento de metano que monitora o metano no coletor de admissão de gás, incluindo concentrações de metano na respiração exalada do ruminante e em ar na ausência do ruminante. Ademais, o aparelho inclui uma estação de análise de dados que processa as concentrações de metano monitoradas para determinar o metano emitido pelo ruminante a partir do metabolismo do rúmen. Um recipiente é provido para distribuir um suplemento no mecanismo de sedução do ruminante para consumo pelo ruminante, e o recipiente é tipicamente operável para distribuir o suplemento em resposta ao metano determinado emitido durante o metabolismo do rúmen. Em algumas modalidades, o suplemento é adaptado para reduzir a emissão de metano na respiração exalada do ruminante.

[0056] O mecanismo de sedução do ruminante pode incluir uma concha de alimentação com uma abertura para receber o nariz e a boca do ruminante, e a concha de alimentação pode incluir um corpo em forma de cunha montado para ser pivotante com vento de modo que a abertura está no sentido contrário a partir de uma direção do vento para limitar a mistura na concha do alimentador. O mecanismo de sedução do ruminante pode incluir um identificador de animal para identificar o ruminante, e um conjunto de luz e som para emitir de maneira seletiva a luz e som quando o ruminante identificado for elegível para monitorar ou alimentar pelo aparelho. Em alguns casos, o metano determinado emitido pelo ruminante é uma medida de um fluxo de metano na respiração exalada, e o fluxo medido é determinado baseado no fluxo total no coletor de admissão de gás. O aparelho pode incluir também um sensor de fluxo de ar que mede o fluxo total e um mecanismo de liberação do sinalizador para descarregar seletivamente uma quantidade de um gás sinalizador. Nas ditas modalidades, a estação de análise de dados pode ainda operar para determinar uma taxa de captura para a respiração exalada via a entrada baseada em um monitoramento do gás sinalizador e o fluxo total medido. Em algumas aplicações, a estação de análise de dados ainda opera para iniciar um relatório sobre saúde, ingestão de matéria seca, ou condição de acasalamento para o ruminante baseado em uma comparação do metano determinado a um valor de metano de limite.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0057] As Figuras 1 a 3 ilustram vistas frontais, seccionais e superiores, respectivamente, de uma modalidade de um sistema para monitorar e controlar a produção/emissão de metano pelo ruminante (ou um sistema GreenFeed).

[0058] A Figura 4 ilustra um método para monitorar e controlar a produção e/ou emissão de metano pelo ruminante tal como pode ser implementada, no todo ou em parte, pela operação do sistema mostrado nas Figuras 1 a 3.

[0059] A Figura 5 é um gráfico ilustrando um padrão típico de traços de metano e de dióxido de carbono que podem ser medidos dentro de uma manjedoura/cobertura de proteção de uma estação de alimentação em um sistema GreenFeed de acordo com uma modalidade da invenção na respiração de um ruminante (por exemplo, durante um ciclo de eructação ou similar).

[0060] As Figuras 6A e 6B ilustram uma parte de uma modalidade de um sistema GreenFeed utilizando uma configuração de estábulo lácteo para monitorar e controlar as emissões de GHG de ruminantes.

[0061] As Figuras 7A e 7B ilustram, similar às Figuras 1 a 3, uma modalidade de um sistema para monitorar e controlar a produção/emissão de metano pelo ruminante (ou outra modalidade de um sistema GreenFeed).

[0062] A Figura 8 ilustra um método para monitorar e controlar a produção e/ou emissão de metano do ruminante tal como pode ser implementado, no todo ou em parte, pela operação do sistema mostrado nas Figuras 1 a 3, o sistema das Figuras 6A e 6B, e/ou o sistema das Figuras 7A e 7B.

[0063] A Figura 9 ilustra esquematicamente outro sistema representativo GreenFeed da invenção.

[0064] A Figura 10 ilustra um gráfico de resultados de monitoramento obtidos durante a operação de um sistema GreenFeed, tal como aquele mostrado na Figura 9, para monitorar emissões de metano e de dióxido de carbono a partir de uma vaca leiteira.

[0065] A Figura 11 ilustra uma tabela 1100 da média diária das razões de CH4/CO2 para um conjunto de 14 vacas durante um estudo de 54 dias no mesmo laticínio e durante o mesmo teste conforme mostrado na Figura 10.

[0066] A Figura 12 é um gráfico delineando a ingestão de matéria seca (DMI), ingestão calórica (VEM), e razões de metano por dióxido de carbono para um rebanho ao longo do tempo para ilustrar como o gerenciamento da alimentação pode ser utilizado para variar e controlar a produção de metano.

[0067] A Figura 13 ilustra outra modalidade de um sistema para monitorar e controlar a produção/emissão de metano do ruminante (ou outra modalidade de um sistema GreenFeed) tal como Poe ser utilizado em um pasto ou faixa para gado ou outros ruminantes.

[0068] A Figura 14 ilustra outra modalidade de um sistema para monitorar e controlar a produção/emissão de metano do ruminante (ou outra modalidade de um alimentador de concentração) tal como pode ser utilizado com um robô de ordenha.

[0069] A Figura 15 é um gráfico combinado mostrando, ao longo de um período de tempo (tal como uma sessão de ordenha), uma distância medida do nariz do ruminante a partir de uma entrada de difusor, metano medido, e dióxido de carbono medido.

[0070] A Figura 16 ilustra uma fotografia instantânea exemplificativa de uma interface de usuário que pode ser provida em um sistema/dispositivo de computador do usuário acessando um servidor anfitrião de um sistema GreenFeed (tal como o sistema da Figura 9).

[0071] A Figura 17 é uma vista lateral (vista lateral da abertura) de uma estação de alimentação GreenFeed mostrando uma modalidade de uma manjedoura/cobertura de proteção com a sua bandeja de comida e difusor de entrada de amostragem.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0072] Os métodos e sistemas descritos aqui são esperados para reduzir substancialmente as emissões de GHG parasíticos a partir da pecuária e aumentar a eficiência da pastagem. Essas técnicas para monitorar e reduzir/controlar a produção de metano do ruminante são ainda esperadas para ter potencial econômico substancial. Além dos ganhos de eficiência para o animal, as reduções de emissões de metano reais esperadas baseadas na ampla faixa de valores de literatura podem, por exemplo, produzir valores de compensações de GHG a partir de $1 a $20 (dólares E.U.A) por animal por ano dependendo da dieta e da genética do animal.

[0073] As Figuras 1 a 3 ilustram os componentes exemplificativos de uma modalidade de um sistema 100 para monitorar e controlar a produção/emissão de metano pelo ruminante. O sistema ilustrado 100 pode incorporar um leitor de etiqueta de orelha do ruminante 114 (por exemplo, um leitor adaptado para ler uma etiqueta RFID 208 colocada em uma orelha de um animal 204) de modo que animais 204 com etiquetas de orelha 208 possam se aproximar da estação 110 e serem identificados com o leitor RFID mostrado 114 que provê dados para o registro de dados 118, com o leitor 114 e o registro de dados 118 sendo montado sobre o cobertura de proteção/manjedoura 112 da estação 110 neste sistema de exemplo 100. O sistema GreenFeed 100 (com sistema "GreenFeed" sendo aqui permutável com etiquetas tal como sistema para monitorar e controlar a produção/emissão de metano pelo ruminante e similar) é em alguns casos projetado para distribuir formulações personalizadas na manjedoura 112 para cada animal em particular 204 controlando/operando seletivamente um ou mais sistemas de alimentação 120 ou seus distribuidores/funis 122 com mecanismos/conjuntos de controle de alimentação/alimentador 124.

[0074] Por exemplo, o distribuidor/funil 122 pode incluir suplemento líquido ou granulado 126 e pode ser acionado seletivamente. Esse funil 122 pode ter um ou mais compartimentos (com somente um mostrado para facilitar a ilustração, mas não para limitar), cada contendo um ou mais suplementos de diferenciação 126, e esses compartimentos podem ser acionados separadamente pelos mecanismos de saída 124 do distribuidor de nutrientes automatizado 120 em resposta as determinações de emissão de metano e de dióxido de carbono (tal como pelo analisador ilustrado de CH4 e CO2 que pode processar as liberações de 210, 214 de CO2 e de CH4 dentro do cobertura de proteção/manjedoura 112 e prover dados ou sinais de controle para o distribuidor de nutrientes automatizados 120 e, em alguns casos, determinações da eficiência metabólica atual/em tempo real do animal alimentado 204. O sistema 100 (ou seus programas ou módulos de software não mostrados, porém executados por um ou mais processadores locais/a bordo ou processadores localizados remotamente) podem também tomar decisões baseadas nas medições de temperatura do animal (por exemplo, medida por meio de um sensor colocado dentro do canal auricular do animal (não mostrado nas Figuras 1 a 3)) e/ou baseado nos gases metabólicos do animal medidos pelo sistema GreenFeed 100. Os modelos numéricos de computador residentes em um modulo de computador do sistema 100 (tal como no analisador 116, registro de dados 118, distribuidor de nutrientes automatizado 120 mas não mostrado especificamente) fazem a interface com o registro de dados 118 tanto construído no sistema 100 quanto acionado remotamente.

[0075] A sequência seguinte descreve a operação exemplificativa do sistema GreenFeed ilustrado 100 durante um ciclo de medição do animal com pelo menos algumas das etapas sendo ilustradas no fluxograma exemplificativo para um processo GreenFeed 400 na Figura 4.

[0076] Um sistema GreenFeed, tal como um sistema 100, pode incluir: um ou diversos distribuidores (tal como distribuidor 122) para suplementos alimentares específicos (tal como suplementos líquidos ou granulares 126); um sistema de monitoramento para emissões de gás metabólico a partir de animais (tal como analisador de NDIR de CH4 e de CO2 116 e registro de dados 118 do sistema 100); um leitor de RFID (tal como leitor 114) para dados lidos a partir de cada etiqueta de orelha do animal (conforme mostrado no 208 na Figura 2); sensores construídos em uma balança de peso montada no solo para gravar o peso do animal que está se aproximando (não mostrado nas Figuras 1 a 3, porém pode ser provida no sistema 100); os painéis solares para suprir energia quando a fonte de energia principal não estiver disponível (não mostrado nas Figuras 1 a 3, porém também pode ser incluído no sistema 100); e baterias que são recarregáveis pelos painéis solares que residem em um pasto (novamente, esses não estão mostrados nas Figuras 1 a 3, porém são incluídos em alguns sistemas 100 para praticar as modalidades da invenção). O processo 400 começa no 405 tal como provendo as estações de alimentação do animal e distribuidores de nutrientes dentro de um pasto ou área de alimentação para ruminantes, e a etapa 405 pode também incluir software/módulos de processamento de carga no sistema para analisar os dados de emissões monitoradas e, em resposta, para operar o distribuidor de nutriente para um animal em particular (tal como um animal 204) ou o rebanho monitorado/controlado.

[0077] Periodicamente, o sistema (tal como sistema 100) liga e faz medições do ar ambiente dentro da parte de manjedoura do sistema GreenFeed (tal como o cobertura de proteção/manjedoura 112 da estação de alimentação 110 mostrada nas Figuras 1 a 3 em que o animal 204 insere a sua cabeça). Essas amostras de ar são amostras históricas (background), e amostragem pode ser desempenhada pelo analisador 116 ou outros dispositivos de um sistema (tal como sistema 100). O sistema GreenFeed pode incorporar cortinas frontais e laterais opcionais (não mostradas no sistema 100 das Figuras 1 a 3) para restringir a mistura de ar ambiente sob condições de ventos extremamente fortes. Alternativa ou adicionalmente, a manjedoura do sistema GreenFeed/unidade de alimentação (tal como a unidade 110 do sistema 100) pode ser feita para pivotar de modo que a sua abertura sempre seja alinhada sotavento. Isso irá ajudar a restringir a mistura atmosférica que poderia causar a diluição das emissões e concentrações de gás metabólico. O sistema pode incluir sensores para monitorar a posição da cabeça do animal quando estiver abaixo do cobertura de proteção, velocidade do vento, direção do vento, temperatura de ar, umidade relativa, taxa de fluxo de ar através do tubo de amostragem de ar, e outros sensores. Os dados a partir de qualquer ou de todos esses sensores podem ser utilizados para determinar os fluxos de massa dos gases metabólicos através do sistema e das taxas de captura da respiração do animal sob condições típicas. Os dados podem ser armazenados também e utilizados para selecionar medidas precisas para especificações definidas.

[0078] Quando um animal se aproxima na etapa 410, o sistema monitora a sua etiqueta de orelha com uma etiqueta ou leitor de RFID no 420 e a dita leitura pode despertar o sistema de alimentação. Um programa de computador executado por um(s) processador(es) pode ser provido no sistema GreenFeed que monitora o período do dia e determina se deve ou não distribuir um material de alimentação em particular baseado no período do dia e/ou o animal em particular tal como baseado na determinação da etiqueta da orelha. Em alguns casos, um alimento de placebo, um que atraia o animal, mas não tenha efeito metabólico significativo pode ser distribuído. O placebo documenta a linha de base para o desempenho do animal específico. Conforme mostrado, o sistema pode determinar no 430 que o animal ligado em uma base de dados com a etiqueta de orelha lida recebeu a sua ração diária, e caso tenha, o método 400 continua na 436 com o sistema operando em um modo de standby para animais adicionais que se aproximam, por exemplo, animais não alimentados para distribuir os nutrientes adequados. O animal pode ser provido com uma indicação de sua elegibilidade para receber o material de alimento por um sistema de sugestões visuais e/ou áudio. As sugestões visuais podem incluir cores específicas. As sugestões de áudio podem incluir tons específicos. Os tons e cores podem estar associados com operações da unidade de monitoramento do animal específico.

[0079] Após a etiqueta RFID ser lido no 420, o sistema (ou o seu software de monitoramento) pode determinar no 440 que o animal associado com a etiqueta de orelha lida não recebeu a sua ração diária do controle de metano ou outros nutrientes. Em alguns casos ou implementações de processo 400, o número da etiqueta da etiqueta de orelha (por exemplo, um número de 15 dígitos ou similar) pode ser gravado no registro de dados conforme mostrado no 450. No 444, baseado em uma pesquisa em uma base de dados para o animal particular, o dispensador de nutriente automatizado pode ser operado para distribuir o alimento e/ou suplementos de nutrientes, e a quantidade do alimento e/ou suplementos distribuído pode ser gravado no registro de dados ou em outro dispositivo de armazenagem de dados no sistema GreenFeed conforme mostrado no 450.

[0080] No 460, um sensor/detector separado associado com a estação de alimentação ou leitor de RFID pode desencadear o gás e/ou outro instrumento de monitoramento para ligá-lo. Os monitores (tal como analisador 116 no sistema 100) pode tanto ser montado dentro do cobertura de proteção do GreenFeed e/ou eles podem estar localizados remotamente, e as amostras de ar coletadas a partir do cobertura de proteção do GreenFeed e da manjedoura podem ser roteadas para os instrumentos analíticos. Em uma implementação, as medições são feitas confirme mostrado nas etapas 470 e 476 de metano, dióxido de carbono, e vapor de água tal como com o sensor e/ou os dispositivos de medição mostrados nas Figuras 1 a 3. Além disso, o peso do animal, produção de leite pelo animal, temperatura central do animal, e outros dados podem ser roteados para o registro de dados (tal como o registro de dados 118 do sistema 100) e o sistema do computador da estação de alimentação ilustrada das Figuras 1 a 3.

[0081] Estes dados podem ser transferidos em seguida para um programa de computador ou série de programas nos quais os modelos numéricos são executados tal como dentro da estação de análise de dados 490 para resultar em ou produzir decisões sobre os tipos e quantidades de antibióticos específicos, e/ou suplemento de nutrientes para distribuir na etapa 444 na alimentação seguinte ou atual do animal ou do acesso de uma estação de alimentação (por exemplo, prover uma "prescrição" ou "dieta" em particular de suplementos e similar para distribuir nesse momento para esse animal em particular baseado, tipicamente, nas emissões de metano detectadas e/ou na eficiência metabólica do animal). Alternativamente, esses dados podem ser utilizados para identificar os animais específicos que estão em risco ou em estágios iniciais de doenças. Em outros casos, estes dados podem ser utilizados sozinhos ou combinados com outros dados externos para identificar animais que são prováveis de estarem no cio. Ainda em outros casos (ou adicionalmente), esses dados podem ser utilizados sozinhos ou em conjunto com outros dados para identificar animais que alcançam eficiências de produção superiores, e, portanto, por exemplo, seja útil para futuros programas de acasalamento. A concentração de gás ao longo do tempo conforme medido nas etapas 470 e 476 pode ser gravada pelo registro de dados conforme mostrado no 450 concomitantemente com ou antes de transferir para o módulo de programa de seleção do suplemento de nutriente ou programas na estação de análise de dados 490. Os dados podem ser tanto armazenados no local do alimentador ou transmitidos através de comunicações sem fio ou com fio para a estação de análise 490.

[0082] Conforme mostrado no método 400, baseado nas determinações do suplemento pela estação de análise de dados 490, o sistema GreenFeed (tal como o sistema 100) distribuir os suplementos de nutrientes necessários (ou determinados como úteis para controlar a produção de metano) e/ou antibióticos ou um placebo dentro da manjedoura pela operação do dispensador/funil de alimento (por exemplo, o funil 122 com o suplemento líquido ou granulado 126 para medir uma quantidade particular de um ou mais suplementos/alimentos 126 conforme mostrado nas Figuras 1 a 3).

[0083] O sistema de medição analítica (por exemplo, analisador 116, registro de dados 118, e estação de análise de dados 490 e os módulos de software de estações de análise) mede as mudanças nas razões de metano e de dióxido de carbono. Quando ocorre uma eructação, as concentrações de metano irão encravar. O dióxido de carbono a partir da respiração aeróbica tenderá a aumentar linearmente na medida em que o animal respira enquanto a sua cabeça estiver no espaço indicado pelo sensor da posição da cabeça para ser ideal para medição (ou seja, dentro do espaço restrito). Como pouco metano é emitido em uma respiração do animal, a respiração aeróbica e anaeróbica pode ser diferenciada. A Figura 3 ilustra um padrão típico de respiração do animal ruminante e o ciclo de eructação. Esses dados podem em seguida ser comparados aos dados obtidos a partir do caso da linha de base pela estação de análise de dados 490, por exemplo, para o indivíduo determinar as mudanças relativas nas taxas de emissão de metano. Um modelo numérico (por exemplo, módulo de software executado pela estação 490) que descreve as funções metabólicas do animal podem ser em seguida inicializadas com esses dados tanto em um computador remoto quanto em um computador residente da estação de análise de dados 490 para calcular as reduções de gás de efeito estufa.

[0084] O monitoramento de metano e o controle de emissão ou sistema GreenFeed pode incorporar um sistema de telemetria para transmitir dados para um computador remoto (ou estação de análise de dados 490 conforme mostrado na Figura 4) em que ele pode ser armazenado em memória de computador ou armazenagem de dados (tal como em uma base de dados com dados de suplemento e de emissão de metano coletados no registro de dados para cada animal) e/ou ainda processado para uma pluralidade de animais e/ou estações conforme mostrado nas Figuras 1 a 3. O sistema GreenFeed pode incluir um computador residente (utilizando um processador(es) para executar um ou mais programas/módulos de software não mostrados porém providos em algumas modalidades na estação de análise de dados 490 para fazer com que o(s) computador(es) ou seu processador desempenhe funções em particular) para processar dados e agregar os dados coletados e registrados para gerar um relatório de reduções de emissões e eficiência de desempenho para cada animal específico. Em algumas modalidades, o sistema e sua estação de análise de dados podem funcionar para agregar dados para animais específicos e/ou para o rebanho inteiro. O sistema GreenFeed pode, em algumas modalidades, estar ligado a outros sistemas, tal como, mas não limitado ao C-Lock Technology e/ou GreenCert™ (Patentes Norte-Americanas N° 7.457.758 e 7.415.418, que estão as duas aqui incorporadas na sua totalidade por referência). Em algumas modalidades prover a ligação entre o sistema GreenFeed e outros sistemas, o monitoramento de ruminante e dados de controle de emissão pode ser transformado em créditos de carbono (por exemplo, créditos de carbono certificados C-Lock ou similar) que podem ser transparentes e verificáveis. Em algumas modalidades, o sistema pode enviar um alerta eletrônico para os gerentes ou ele pode marcar fisicamente um animal com a tinta adequada ou uma marcação para indicar que o animal requer atenção especial.

[0085] Uma liberação do sinalizador pode ser incorporada no sistema GreenFeed de modo que uma quantidade conhecida de um gás de rastreamento de fácil medição, não produzido geralmente por ruminantes é liberado na área da manjedoura GreenFeed (por exemplo, no cobertura de proteção 112 da estação de alimentação 110 no sistema 100 das Figuras 1 a 3 para medição pelo analisador 116 ou um analisador de gás de rastreamento separado). Os sinalizadores exemplificativos incluem butano, propano, etano, hexafluoreto de enxofre e/ou muitos outros componentes que estão prontamente disponíveis tipicamente e fáceis de medir. O propano é preferível, pois é fácil de adquirir e é um líquido sob pressão em seguida ele tem uma densidade muito alta de armazenagem de gás. O propano comercial contém um odorante tal como sulfeto dietil ao qual os humanos sensíveis de modo que vazamentos podem ser detectados pelo nariz humano. Em alguns casos, é desejável incluir um cartucho de limpeza que contém um material que absorve ou que transforma o odorante e o confina para remover esse composto a partir do propano para que ele não perturbe o animal utilizando a unidade de monitoramento do animal. As medições do decaimento do gás rastreador selecionado podem ser utilizadas para calcular a diluição a partir da mistura com ar ambiente. Alternativamente, a liberação do sinalizador pode ser contínua durante um longo período de tempo suficiente de modo que a concentração de estado estável pode ser utilizada para estimular a diluição das emissões de gás metabólico a partir de animais (pelo analisador 116 ou estação de análise de dados 490 e seus módulos de software/processamento). Em outras modalidades, o fluxo do sinalizador é alternado a partir da liberação da entrada da unidade de monitoramento do animal em proximidade da respiração do animal em que ele está diluído pelo ar ambiente (A), para liberar dentro do tubo de amostra de ar em que as taxas de fluxo de ar são medidas independentemente, tal como com um anemômetro de fio quente ou um sistema de tubo de pitot ou outro dispositivo. Neste caso (B), 100 por cento do sinalizador é capturado. A razão das duas concentrações (A/B X 100) define a eficiência da captura da respiração e pode ser utilizada para corrigir as taxas de captura para condições não ideais em que A é menor do que B. Alternativamente, (ou preferencialmente), além disso, um sensor de posição da cabeça do animal pode ser utilizado dentro do cobertura de proteção para indicar quando a boca e nariz do animal estão em posição ideal para a medição quantitativa. Os sensores da posição da cabeça adequados para monitorar a posição da cabeça incluem sensores ultrassônicos e sensores de infravermelho.

[0086] Desta maneira, os fluxos de massa absolutos de metano e de dióxido de carbono podem ser medidos ou determinados (por exemplo, pela estação de análise de dados 490). A Figura 5 ilustra um padrão típico 500 de respiração do animal ruminante e um ciclo de eructação que pode ser medido ou monitorado pelo analisador de CH4 NDIR e CO2 116 e/ou determinado pelo software/módulos de processamento de dados da estação de análise de dados 490 como parte do processo 400. A linha 510 representa concentrações medidas ou determinadas de CO2 em uma respiração do ruminante (conforme pode ser medido em uma manjedoura ou cobertura de proteção 112 em um sistema 100) enquanto a linha 520 representa concentrações medidas ou determinadas de CH4 na mesma respiração do ruminante.

[0087] Quando o animal remove a sua cabeça do sistema GreenFeed (ou um cobertura de proteção 110), o sistema pode, em algumas modalidades, monitor continuamente o ar dentro da área de manjedoura (ou cobertura de proteção 110) do sistema para monitorar o decaimento das concentrações de metano e de dióxido de carbono em níveis ambientes devido à mistura com a atmosfera (tal como por operação de um analisador 116 e registro de dados 118 conforme descrito no método 400 e por processamento dos dados coletados/monitorados a partir do animal conforme descrito para a estação de análise de dados 490 e seus módulos de processamento).

[0088] Para pastos em que muitas centenas de animais poderiam estar presentes, um sistema de controle de emissão e de monitoramento pode às vezes ser definido para somente permitir que indivíduos selecionados tenham acesso ao sistema de monitoramento GreenFeed (ou para somente monitorar e controlar as emissões a partir dos ditos animais baseados na identificação desse subgrupo de ruminantes via a etiqueta de orelha/RFID ou de outra identificação do animal). O tratamento do nutriente pode em seguida ser distribuído para todos os animais, com o sistema sendo utilizado para coletar dados a partir de uma amostragem representativa de animais específicos (por exemplo, os mesmos utilizados para definir o tratamento de nutriente ou um conjunto de diferenciação). Os resultados podem ser em seguida extrapolados através de modelos numéricos para quantificar os resultados para o rebanho inteiro. Desta maneira, uma unidade poderia servir a diversas centenas de animais e não a cada animal precisaria ser amostrados o tempo todo (mas, eles podem estar em outras implementações). Similarmente, essa abordagem poderia ser útil em um laticínio onde diversas centenas ou milhares de animais estão confinados. Os indivíduos selecionados podem ser monitorados para indicar eficiências de alimentação gerais, tendências de saúde e emissões de metano a partir do rebanho. Alternativamente, se todos os animais estiverem equipados com as etiquetas RFID, o sistema pode ser programado para selecionar indivíduos a partir do rebanho inteiro para amostragem aleatória ou de rotina. Neste caso, o sistema pode utilizar luz e/ou som para indicar aos animais que estão se aproximando sobre a sua elegibilidade para utilizar o sistema.

[0089] Em suma, sistemas de acordo com as modalidades podem ser descritos conforme útil para monitorar as mudanças em relação às taxas de emissão. Ele pode suprir dados para modelos numéricos para estimar os fluxos de metano e para calcular as reduções de emissão de GHG que podem em seguida ser convertidas para ou utilizadas para determinar os créditos de carbono. O sistema pode utilizar um sinalizador interno ou externo para medir os fluxos de massa de metano, dióxido de carbono, e outros gases metabólicos. O sistema pode ser configurado de muitas maneiras.

[0090] Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 6A e 6B (vistas superior e lateral), um sistema GreenFeed 600 pode ser utilizado em uma configuração de grupo tal como em uma sala de ordenha ou estábulo para medir todos os indivíduos de uma vez só. Por exemplo, o sistema 600 pode ser incorporado em testeiras 610 ou outros dispositivos utilizados para restringir movimento do animal. O sistema 600 inclui tubulação 620 para mover ou transferir as amostras de respiração/gás a partir de uma área de alimentação (que pode estar coberto) em que a cabeça do animal está localizada quando a alimentação provida 630 para um ou mais NDIR ou similar analisadores/instrumentos. Conforme discutido com referência às Figuras 1 a 5, a alimentação 630 pode ser modificada seletivamente no sistema 600 baseado em níveis monitorados de metano a/ou dióxido de carbono (conforme detectado pela operação de um analisador CO2/CH4 e/ou uma estação de análise de dados e os seus módulos de software de execução) e/ou ser suplementado com nutrientes selecionados para reduzir a produção/emissão de GHG.

[0091] Em outras modalidades (não mostrado), as partes de distribuição de suplemento e/ou de monitoramento do sistema inventivo são adicionadas às máquinas de ordenha robótica automatizada para monitorar as razões de metano e de dióxido de carbono e/ou fluxos de metano, dióxido de carbono, e/ou outros gases metabólicos enquanto os animais estão sendo ordenhados. Conforme será apreciado, os sistemas de monitoramento e de controle ou GreenFeed podem ser utilizados em quase qualquer configuração em que os ruminantes acessam alimento ou água ou de alguma maneira colocam as suas cabeças em uma determinada posição por um período aceitável de tempo para obter as medições de monitoramento de respiração (por exemplo, a estação de alimentação das Figuras 1 a 3 pode ser substituída pelas baias das Figuras 6A e 6B, ser substituídas ou utilizadas dentro de um sistema de ordenha automatizado em que ruminantes são tipicamente colocados em uma posição para ordenhar e são geralmente alimentados concomitantemente ou providos com nutrientes/suplementos, e assim por diante). Outros lugares em que o gado e outros ruminantes podem ser forçados a ou congregados de forma voluntária (e que se emprestam como estações de distribuição de monitoramento/nutrientes) e em que a mistura da sua respiração na atmosfera está de alguma maneira restrita pode incluir bicas ou estações de bebedouro (que podem ser cobertas ou protegidas contra o vento e misturadas conforme discutido acima para as estações de alimentação) e as estações de nutriente/sal do tipo para lamber e similar. Em outras palavras, os termos "estação de alimentação", "cobertura de proteção" e "manjedoura" são pretendidos para serem interpretados de maneira ampla e podem abranger geralmente qualquer dispositivo ou arranjo em que um ruminante pode colocar a sua cabeça por um período de tempo e sua respiração pode ser monitorada com pelo menos alguma limitação na mistura com o ar ambiente, e, pelo menos em alguns casos, em que os nutrientes/suplementos podem ser distribuídos para controlar ou reduzir as emissões de GHG e pelo menos em outros casos em que a "isca" funciona simplesmente como uma sedução para o animal para que ele coloque a sua cabeça na posição adequada para monitoramento.

[0092] Um sistema ilustrativo de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma medição compreensiva e sistema de validação para a redução de emissão de metano bovino. O sistema inclui uma tecnologia de medição de metano (CH4), por exemplo, um com a precisão e confiabilidade que pode ser utilizado para geração de créditos de carbono, com uma modalidade do sistema incluindo gás duo (metano e dióxido de carbono (CO2)), detectores de medição de infravermelho. Quando incorporados em uma estação de bloco de nutriente, estação de alimentação, estação/sala de ordenha, bebedouro, ou implementação similar e, opcionalmente, combinado com um sistema de determinação de crédito de emissão padronizado, o sistema para monitorar e controle/redução de produção de metano do ruminante provê uma ferramenta valiosa para a redução de emissões de metano a partir do bovino e de outras fontes de ruminantes.

[0093] Durante a operação de uma modalidade de um dito sistema, as emissões gasosas do ruminante são monitoradas, as emissões de metano são determinadas, e o suprimento de alimentação do ruminante é ajustado ou suplementado ou o ruminante é de alguma maneira tratado para reduzir as emissões de metano. Em alguns casos, os instrumentos de infravermelho não dispersivos monitoram o dióxido de carbono e metano emitidos por um ruminante. A informação obtida portanto é considerada (por exemplo, processada pelo software sendo executado em um computador de sistema ou por um processador de sistema) juntamente com as estatísticas do animal disponível a partir de uma base de dados em armazenagem de dados de sistema e/ou a partir da informação associada com uma etiqueta de RFID anexado ao ruminante, que pode incluir a informação de hereditariedade, por exemplo, se o animal for desmamado, a idade dele, e similar. Baseado na informação de emissão e em outras informações sobre o ruminante, uma ou mais de uma pluralidade de suplementos e/ou uma quantidade particular de um ou mais suplementos é oferecido ou distribuído para o ruminante.

[0094] Em um método exemplificativo, mas não limitativo, um ruminante se apresenta em uma estação de alimentação no qual o dióxido de carbono e de metano emitido pelo ruminante na sua respiração são medidas. Outras medições podem ser tomadas também. Juntamente com a informação obtida a partir da memória tal como uma base de dados de rastreamento/monitoramento do ruminante ou a partir do recebimento de sinais contendo a informação armazenada na etiqueta da orelha de RFID, pelo menos uma determinação é feita sobre a produção de metano pelo animal. As determinações adicionais que podem ser feitas incluem a identificação de um ou mais suplementos ou uma mistura de suplementos e quantidade ou quantidades do(s) mesmo(s) para oferecer para o ruminante para reduzir a emissão do metano determinado que poderia ser esperada que ocorresse subsequentemente, caso a dieta do ruminante não seja modificada.

[0095] Uma estação de monitoramento de metano do ruminante e de alimentação de controle (por exemplo, um sistema GreenFeed ou uma estação GreenFeed) pode ser construída e instrumentada para funcionado em diversos modos. Em um exemplo, a estação de alimentação inclui um cobertura de proteção localizado sobre a manjedoura de alimentação para restringir os efeitos do vento e servir para isolar e concentrar a respiração de um animal específico. Neste caso, o animal, tal como uma vaca, insere a sua cabeça em uma abertura no cobertura de proteção ou na manjedoura de alimentação. Naquele momento, um RFID ou outro leitor ou sensor lê uma etiqueta de orelha para determinar a idade e o tipo de animal. Baseado nesta informação, uma mistura de nutriente específico pode ser liberada. Em uma modalidade típica, a mistura é projetada especificamente para reduzir a produção de metano pelo ruminante ou atingir um nível alvo das ditas emissões (tal como atingir um ganho de peso particular). As determinações que controlam o tipo e a quantidade de nutriente são em alguns casos baseados na entrada a partir de sensores montados dentro da estação da alimentação e no solo em proximidade com a estação de alimentação. A informação coletada a partir dos ditos sensores pode incluir peso do animal a fim de determinar o ganho de peso do animal, razões de metano e de dióxido de carbono para determinar a eficiência metabólica do animal, e as medidas adicionais conforme útil para documentar o desempenho (por exemplo, desempenho com relação à redução/controle de emissão de metano e/ou com relação ao ganho de peso mais ideal ou manutenção de peso tal como para uma vaca leiteira madura) e, em alguns casos, para gerar CERCs (Créditos de Redução de Emissão de Carbono).

[0096] Em outro exemplo, além da medição das razões de metano e de dióxido de carbono na respiração de animal, a inserção da cabeça do animal em um cobertura de proteção de alimentação, baia ou estação de alimentação da presente invenção desencadeia a liberação de um sinalizador específico, de taxa de fluxo controlada. O sinalizador, por exemplo, pode ser um gás inerte tal como hexafluoreto de enxofre, butano ou outro composto químico que seja medido com instrumentação instalada na estação de alimentação. A diluição do sinalizador é utilizada para corrigir as medições de metano e de dióxido de carbono para os efeitos da diluição atmosférica. Desta maneira, o fluxo de metano e de dióxido de carbono pode ser determinado bem como as razões de metano e de dióxido de carbono metabólicos.

[0097] Em outro exemplo da presente invenção, a respiração do animal é utilizada como um sinalizador de diluição atmosférica. Como a respiração de um ruminante é saturada com vapor de água e é liberado em muito próxima da mesma temperatura como a temperatura interna do corpo do animal, tanto o vapor de água quanto a temperatura (calor latente e sensível) pode ser medida. Um sensor similar ou de estado sólido pode ser utilizado para medir a temperatura e a umidade do ar ambiente e também para medir a temperatura e umidade do ar que inclui a respiração do animal dentro da manjedoura GreenFeed, outro espaço anexado pelo menos parcialmente, ou mesmo um espaço aberto em algumas aplicações. Como a respiração do animal está saturada com o vapor de água, a diferença entre a razão de da mistura de vapor de água do ar ambiente e aquela do ar dentro da manjedoura do sistema GreenFeed pode ser utilizado em algumas implementações para monitorar a mistura de ar dentro do cobertura de proteção de alimentação do sistema GreenFeed. Essa medição da mistura pode ser utilizada em seguida para calcular a diluição das emissões de gás metabólico do animal e, portanto, os fluxos de metano e de dióxido de carbono podem ser determinados. Alternativamente, as medições rápidas podem ser medidas utilizando a tecnologia de correlação de Eddy. Um instrumento de fluxo de co-variância rápida de Eddy que mede o fluxo de calor latente e sensível pode ser incorporado na suíte de instrumento da estação de alimentação, permitindo que as medições a serem utilizadas para calcular a diluição devido à mistura da respiração do animal com o ar dentro do cobertura de proteção de alimentação. A diluição é calculada, e os fluxos de metano e de dióxido de carbono a partir do animal são medidos e documentados além das determinações da razão de eficiência metabólica (por exemplo, uma razão de metano para dióxido de carbono).

[0098] Em uma modalidade adicional, um sistema de alimentação de bloco de nutriente (não mostrada, porém similar no arranjo como no sistema 100 nas Figuras 1 a 3) pode ser implantado para monitorar as concentrações de metano e de dióxido de carbono de respiração da corrente bem como a eructação de animais ruminantes enquanto eles estão em um pasto. O sistema parece similar a um recipiente de sal coberto montado em um poste baixo. O bloco de nutriente em algumas modalidades é circundado em todos exceto um lado por uma cobertura. O lado descoberto tem uma abertura grande o suficiente para um animal para inserir a sua cabeça e acessa um bloco ou recipiente(s) de nutriente de um ou mais nutrientes. Montado sob o cobertura de proteção está um leitor de etiqueta de RFID para ler/receber informações sobre cada animal a partir da sua etiqueta de orelha RFID. A estação de bloco de nutriente ainda inclui um monitor de metano/dióxido de carbono, um registro de dados, e, opcionalmente, um dispositivo de comunicação (por exemplo, um transmissor de Bluetooth, um telefone celular com modem, ou outro dispositivo de comunicação sem fio/com fio). A estação às vezes contém um chip de GPS para obter e coletar informações sobre a localização da unidade e o período do dia que ele foi acessado pelo animal. O sistema pode ser acionado por baterias tal como aqueles recarregados por células solares, porém outras fontes de energia baseada em bateria ou outras fontes de energia podem ser utilizadas nos sistemas GreenFeed descrito aqui.

[0099] Em um método para monitorar e controlar/reduzir a produção de metano de um ruminante, quando um animal se aproxima da estação de bloco de nutriente, o sistema se liga por um período de tempo específico para monitorar e documentar as razões de metano/dióxido de carbono, o número de identificação do animal, o tempo, e/ou a localização da estação. Baseado na informação coletada e obtida e determinações feitas baseadas na informação pelos módulos ou programas de software do sistema, um suplemento é tornado disponível (pelo controle baseado em computador de dispensadores de alimentação/suplemento) para o animal para controlar, reduzir, ou manter emissões de metano em um nível configurado atualmente ou definido, que pode ser armazenado em uma base de dados e associado com a identificação do animal (que, por sua vez, pode ser armazenado na etiqueta de orelha RFID deles ou acessível via um código de identificação na etiqueta de orelha deles). Normalmente, os animais podem consumir de uma a duas onças de suplemento por dia. A quantidade de suplemento consumida por animal pode ser controlada pelo sistema GreenFeed modificando o conteúdo de sal do suplemento (por exemplo, liberando o sal adicional com o suplemento, liberando um suplemento com um componente de sal superior, ou similar).

[0100] Em alguns casos, a estação é colocada estrategicamente em um campo perto de um ponto de congregação tal como uma fonte de água ou bica. Uma estação pode ser utilizada para servir até cerca de 40 a 100 ou mais animais. O sistema pode ser carregado com um bloco de mineral de placebo para documentar a linha de base de emissões de metano para o rebanho e o pasto. Desta maneira, o suplemento mineral pode ser adicionado para documentar as reduções de GHG, de modo que cada animal, bem como o rebanho inteiro, seja monitorado de uma maneira com ótimo custo-benefício. Se as taxas de emissão mais exatas de metano e de dióxido de carbono forem úteis (ao invés de mudanças relativas na eficiência), um sistema opcional de liberação de sinalizador pode ser incorporado em uma modalidade do sistema de controle e de monitoramento. O sistema de liberação do sinalizador utiliza uma terceira espécie de produto químico (por exemplo, propano, butano ou um fluorcarbono inerte que iria emitir em uma taxa definida). A diluição do sinalizador é em seguida utilizada para corrigir para uma mistura atmosférica limitada, que ocorre quando a cabeça do animal estiver "abaixo do cobertura de proteção". Desta maneira, em alguns casos, não ser necessário, no entanto, pois as concentrações de metano e de dióxido de carbono abaixo do cobertura de proteção serão geralmente muitas vezes superiores às concentrações do ambiente, e os ganhos de eficiência podem ser documentados com a razão de dois gases, não a taxa de emissão absoluta. Os dados são transmitidos ou ligados em seguida a um computador no qual um módulo de processamento ou numérico residente pode determinar as reduções de emissão de metano e, opcionalmente, converter aquelas reduções em créditos de carbono verificáveis.

[0101] Além da geração dos deslocamentos de GHG de alto valor, o sistema pode servir como uma ferramenta de gerenciamento de pecuária. As razões de metano e de dióxido de carbono obtidas proveem informações valiosas sobre a condição do animal e do pasto. Além da geração de deslocamentos de GHG de alto valor, o sistema pode servir como uma ferramenta de gerenciamento de pecuária. As razões de metano/dióxido de carbono obtidas proveem informações valiosas sobre a condição do animal e do pasto. Os fluxos da massa de metano e de dióxido de carbono podem ser utilizados juntamente com modelos numéricos para estimar a ingestão de matéria seca, digestibilidade, e eficiência do animal. Esses dados podem ser úteis juntamente com os dados de produção para selecionar os reprodutores que produzem mais carne e leite com menos alimentação resultando em emissões inferiores de gases de efeito estufa e bem estar do animal e sustentabilidade global aperfeiçoados.

[0102] As concentrações de metano e de dióxido de carbono abaixo do cobertura de proteção do sistema de monitoramento de bloco mineral são esperados para serem relativamente altas, ou seja, muito acima do ambiente, de modo que as medições possam ser feitas com equipamento relativamente barato e bastante testado. Por exemplo, os instrumentos equipados cm sensor de estado sólido projetados para controlar a qualidade de ar em prédios ou instrumentos projetados para detectar explosivos ou gases tóxicos podem ser úteis em unidades de medição de animal GreenFeed. Se preferida, no entanto, uma modalidade do sistema pode utilizar um instrumento NDIR. Como a estação é automatizada com controles baseados em computador para coletar dados, o processamento de dados, e alimentos/suplementos distribuídos seletivamente, os custos de monitoramento por animal podem ser relativamente baixos. Como uma estação pode ser compartilhada entre muitos bovinos ou outros ruminantes, o custo por animal pode ser também relativamente baixo.

[0103] Os parâmetros úteis para serem avaliados para metano e CO2 incluem um limite de detecção, uma faixa de detecção, um tempo de resposta, repetibilidade, e seletividade. A fim de determinar um limite e faixa de detecção, em um exemplo não limitativo, as concentrações de metano de 100 ppm (partes por milhão) até 2% (bem abaixo do LEL) e concentrações de CO2 de 400 ppm (histórico do ambiente) até 5% são avaliados. Os tempos de resposta podem ser calculados gerando uma curva de resposta e analisando a curva para determinar o tempo para o detector atingir 90% do seu valor de pico baseado em uma mudança de etapa na concentração de gás. A repetibilidade do detector é determinada expondo-o a mudanças de etapa entre uma concentração específica e um histórico sem tempos múltiplos de gás de desafio. Os desvios padrão das respostas pode ser calculados para prover uma medição quantitativa de repetibilidade. A seletividade do detector é provada pelas exposições a outros gases prováveis de estarem presentes. Esses gases incluem primariamente alcoóis a partir da respiração do animal (na faixa de sub-10 ppm) e o vapor de água na sua respiração. Um gás de interferência potencial pode ser amônia a partir do dejeto do animal.

[0104] A informação a partir do detector e do sistema de rastreamento é transmitida tipicamente a partir da estação de bloco de nutriente ou de outra estação de coleta para uma localização central em que os dados podem ser coletados a partir de múltiplas estações. A tecnologia de rede sem fio é utilizada em algumas implementações, com algumas modalidades utilizando uma solução ou tecnologia de comunicação sem fio disponível comercialmente tal como Bluetooth ou 802.1 1g (WiFi). Cada uma dessas tecnologias tem vantagens e desvantagens, e a solução adequada para uma dada aplicação é depende enormemente nos detalhes de uma aplicação específica. O padrão 802,1 1g é relativamente barato devido à sua ampla utilização e aceitação comercial. Esse padrão utiliza tecnologia de espectro amplo de sequência direta e está de alguma maneira suscetível a ruído e interferência de RF. O padrão Bluetooth também tem baixo custo e está menos suscetível ao ruído e interferência de RF porque ele utiliza uma tecnologia de espectro amplo de salto de frequência. Uma unidade de coleta de dados central preferida é um PC ou dispositivos de computação similares com dispositivos de memória/armazenagem de dados convencionais e bastante conhecidos.

[0105] Em suma, a utilização do monitoramento da produção de metano e de técnicas e dispositivos de controle descritos aqui são esperados para reduzir as emissões de GHG parasítico a partir de pecuária e aumento de eficiência de alimentação. As mudanças nas razões de metano e de dióxido de carbono e/ou fluxos para animais específicos durante curtos períodos de tempo pode também identificar animais que necessitam de atenção especial para reproduzir ou que estejam em risco substancial de estarem nos primeiros estágios de doenças. A utilização desses sistemas e métodos é ainda esperada para ter um potencial desejável e até mesmo econômico substancial. Além dos ganhos de eficiência animal, as reduções das emissões de metano reais esperadas baseadas na faixa ampla de valores de literatura podem produzir deslocamentos de GHG no valor de $1 até $20 (dólares E.U.A.) por animal por ano. As reduções de metano reais que podem ser alcançadas podem depender em dieta, incluindo antibióticos e/ou outros suplementos minerais ou nutrientes, e na genética do animal.

[0106] Em algumas modalidades, é provido um sistema de alimentação de ruminante de precisão e de monitoramento de desempenho de gás de efeito estufa que inclui uma pluralidade de sistemas de alimentação individual ou GreenFeed, por exemplo, que pode ser espalhado ao redor de um campo para acesso por um rebanho de ruminantes, tal como ovelhas, gado, vacas leiteiras, animais não domesticáveis, tal como veados ou alces, ou outros animais não ruminantes, tal como porcos e cavalos. Cada estação do sistema pode incluir: um sistema e funil de distribuição de alimento/suplemento; uma estação de alimentação; um sistema de etiqueta de RFID e leitor (por exemplo, um leitor de painel RFID para utilização com etiquetas de orelha RFID convencionais para gado e outros animais domesticados); um registro de dados e controlador de instrumento; e um sensor de infravermelho não dispersivo (NDIR) ou dispositivo similar para determinar a presença/quantidades de metano e de dióxido de carbono (e de outros gases). Cada sistema e funil de distribuição de grão/suplemento pode assumir uma série de formas com um exemplo sendo um funil de metal ou de plástico (por exemplo, com até uma capacidade de duas toneladas ou similar) combinado com um sistema de distribuição de alimento/mecanismo distribuidor para distribuir seletivamente alimento e/ou suplementos. O sistema de funil/distribuição pode ser uma estação de alimentação anexa que seja, por exemplo, capaz de distribuir até cerca de 4 libras ou mais de alimento por segundo. As estações ou cobertura de proteção de alimentação que alimentam indivíduos por um dito sistema de distribuição podem assumir a forma de alimentadores poli moldados de peça única ou [0104] similar com, por exemplo, mas não limitado, uma base de aço pesado ou outros dispositivos para montagem substancialmente rígida. Em alguns casos, cada estação de alimentação com o seu cobertura de proteção e manjedoura é capaz de sustentar cerca de 50 libras de alimento e/ou de suplemento.

[0107] A parte de monitoramento do animal do sistema pode incluir componentes capazes de identificar cada animal (tal como uma etiqueta anexada em uma orelha com uma etiqueta RFID que armazena uma identidade associada com o animal, uma etiqueta com um número legível, uma etiqueta com um código de barra, ou similar) e pode incluir também um monitor de temperatura tal como um que seja montado com a etiqueta de identificação ou separadamente na orelha do animal (por exemplo, um termistor com eletrônica, uma antena, e bateria para perceber e transmitir a informação de temperatura dos animais de maneira sem fio para um receptor na ou perto da estação de alimentação/sistema de distribuição de alimentação no sistema/estação GreenFeed). O processador/controlador utilizado para executar módulos de software para processar metano, dióxido de carbono, dados de animais, e similares e para controlar o sistema de distribuição de alimento pode assumir uma série de formas para praticar a invenção e, em um caso, o controlador é um computador embutido Phidgets SBC Linux disponível por Phidgets, Inc. Da mesma maneira, o analisador utilizado para obter as medições de metano e de dióxido de carbono ( e de outros gases) pode assumir diversas formas para praticar a invenção, com uma modalidade utilizando um analisador NDIR (por exemplo, um analisador de CO2/CH4/H2O distribuído pela Sensors, Inc. ou similar) que provê um monitor de gás sinalizador em tempo real capaz de medir dióxido de carbono e/ou metano, com sensibilidade de partes por milhão (PPM)).

[0108] As Figuras 7A e 7B ilustram outra modalidade de um sistema GreenFeed 700 que pode ser utilizado para prover alimentação de ruminante com precisão para controlar as emissões de GHG e outros parâmetros (tal como ganho de peso do ruminante e similar) e para prover monitoramento de desempenho de GHG. O sistema 700 inclui uma série de aspectos ou características do sistema 100 das Figuras 1 a 3 e a descrição do sistema 100 pode ser aplicável ou relevante para o sistema 700.

[0109] O sistema 700 inclui uma estação de análise de dados 701 (por exemplo, que pode prover a funcionalidade da estação de análise de dados 490 da Figura 4). Dados a partir de uma estação de alimentação remota 730 pode ser transmitida via comunicação sem fio para a estação de análise de dados 701. A estação de análise de dados sem fio 701, que pode ser um computador com um processador, dispositivos I/O, um monitor, memória e software (por exemplo, programas úteis para prover o processamento e outras funções descritas aqui), pode operar para analisar e armazenar os dados seguintes em memória local ou remota ou armazenagem de dados: (i) temperatura ambiente; (ii) pressão ambiente; (iii) umidade relativa; (iv) velocidade do vento; (v) hora e data; (vi) concentrações de CH4 e de CO2 ao longo do tempo (por exemplo, ambiente e para animais específicos); (vii) tipo e quantidades de gás sinalizador liberados; (viii) informação do tipo de credito de carbono C-Lock que pode incluir, por exemplo, dados úteis para um Módulo de Ruminante C-Lock tal como as linha de base de emissões, mudança na linha de base de emissões, incerteza e reduções de GHG incrementais; (ix) identificação do animal através da tecnologia RFID; (x) temperatura corporal do animal; (xi) estatísticas de produção do animal (por exemplo, estatísticas de carne (por exemplo, peso atual, peso ganho ou perdido, taxa de ganho de peso, estimativa de peso futuro, eficiência de alimentação comparada com a produção de metano, e emissões de CO2 por libra de peso bruto do animal) e estatísticas de laticínio (por exemplo, produção de leite atual, aumento ou diminuição de produção de leite, eficiência de alimentação comparada com a produção de metano, e emissões de CO2 por unidade de leite produzida); (xii) rastreamento da genética do animal (por exemplo, rastreamento e gravação de linhas sanguíneas genéticas na medida em que ela se refere à produção de metano); (xiii) gravação de tipo de alimentação e ração; e (xiv) formulação da mistura e quantidade futura de alimento.

[0110] O sistema 700 podem ainda incluir um ou mais sensores de infravermelho não dispersivos ou outros dispositivos 702 úteis para medir as liberações de CO2 e de CH4 a partir de um ruminante quando a sua cabeça estiver colocada dentro do cobertura de proteção/manjedoura da estação de alimentação 730 (deve ser observado que a estação de alimentação ou o seu cobertura de proteção pode ser substituído por outras estações, tal como estações de ordenha nas quais um ruminante pode inserir as suas cabeças ou colocar seus corpos/cabeças em uma posição em particular por um período de tempo que permita a análise da respiração). Em uma modalidade, o(s) sensor(es) 702 podem incluir um projeto ótico de 3 feixes para CH4, CO2 e para gases de referência dentro de um único tubo de luz ou similar.

[0111] O sistema 700 pode incluir também um dispositivo de comunicação de dados sem fio 703 montado na ou perto da estação de alimentação 730. O dispositivo de comunicação 703 pode incluir um modem digital celular ou tecnologia comum para transmitir dados armazenados ou em tempo real a partir do analisador 702 e/ou registro de dados 714. Um scanner de etiqueta de orelha 704 tal como uma identificação de frequência de rádio (RFID) pode ser colocado ou provido na ou perto da estação de alimentação 730, e o scanner 704 pode digitalizar e gravar dados individuais do animal (na sua própria memória ou registro de dados 714).

[0112] A estação de alimentação 730 pode incluir um alimentador de animal tal como uma manjedoura coberta ou similar que seja associado com funil ou escaninho de suplemento de alimento por gravidade 711. O escaninho 711 pode ter uma série de compartimentos ou escaninhos nutrientes e/ou de suplementos para controlar a separados para prover seletivamente um número similar de produção/emissão de GHG ou atingir outros objetivos, tais como ganho de peso. Conforme mostrado, o funil 711 inclui três compartimentos separados com um primeiro compartimento 706 utilizado para armazenar/conter Suplemento A (tal como um primeiro suplemento formulado para reduzir metano e/ou aumentar a produção animal), um segundo compartimento 707 utilizado para armazenar/conter Suplemento B (tal como um segundo suplemento formulado para reduzir metano e/ou aumentar a produção animal), e um terceiro compartimento 708 utilizado para armazenar/conter Suplemento C (tal como um terceiro suplemento formulado para reduzir metano e/ou aumentar a produção animal).

[0113] O sistema 700 ainda inclui um transportador ou disparo de gravidade 709 que conecta o escaninho 711 com o cobertura de proteção/manjedoura 705 da estação de alimentação 730, e o disparo/transportador de gravidade 709 supre o alimentador de animal 705 com a mistura de suplemento de alimento, que inclui um ou mais dos suplementos/nutrientes a partir dos compartimentos 706, 707, 708. O sistema 700 inclui um dispositivo de medição e de mistura de suplemento 710 na tomada do escaninho de suplemento 711 (por exemplo, que controla a saída de cada compartimento 706, 707, 708 e seus suplementos contidos), e o dispositivo de mistura 710 mistura e mede uma ração animal individual a partir de três ou mais suplementos de alimento armazenado, tal como em resposta para controlar os sinais a partir da estação de análise de dados 701 (ou software/hardware na estação de alimentação 730 tal como parte do registro de dados 714 ou similar). Cada ruminante (ou ruminantes selecionados dentro de um rebanho) pode ser etiquetado (tal como na orelha) com uma etiqueta de identificação de rádio frequência do animal individual 712, a etiqueta identifica animais individuais para o sistema 700 (tal como pela leitura pelo scanner de etiqueta 704 que pode prover os dados para o registrador 714 e/ou para a estação de análise de dados 701 para consulta da identificação do animal, informação, e similar e/ou para armazenagem de dados coletados que correspondem ao acesso do animal à estação 730). Em algumas modalidades, a etiqueta 712 age também para monitorar a temperatura do animal, e esses dados podem ser lidos pelo scanner 704.

[0114] Em algumas modalidades, o sistema pode incluir também um coletor de admissão de gás metabólico para coletar a respiração do animal e retirá-la de maneira desordenada para um tubo de amostragem de ar através do qual o ar é puxado por um ventilador e a partir do qual os gases metabólicos são medidos. O fluxo de ar dentro do tubo de amostragem de ar pode ser misturado com dispositivos de mistura para aperfeiçoar o fluxo de tomada e para reduzir a variabilidade da taxa de fluxo através do tubo. O fluxo de ar através do tubo pode ser determinado medindo a taxa de fluxo com um anemômetro de arame quente ou com um sistema de tubo de pitot tal como o transmissor de velocidade de ar EE66 disponível por JLC International ou similar. As taxas de fluxo de ar através do tubo podem ser determinadas liberando um gás sinalizador conhecido dentro do tubo e monitorando a sua diluição. Similarmente, a eficiência de capture da respiração do animal pode ser determinada pela liberação de um sinalizador conhecido perto da boca e das narinas do animal conforme documentada por um sensor de posição de cabeça.

[0115] Em algumas modalidades, o sistema 700 pode incluir uma estação de análise de dados com fio rígido 713 ao invés de ou para suplementar a estação 701. Os dados a partir de uma estação de alimentação remota podem ser transmitidos via comunicação sem fio ou com fio para a estação de análise de dados 713. A estação de análise de dados com fio rígido 713, que pode ser um computador com um processador, os dispositivos I/O, um monitor, memória e software (por exemplo, programas úteis para prover o processamento e outras funções descritas aqui), pode funcionar para analisar e armazenar os seguintes dados em memória local ou remota ou armazenagem de dados: (i) temperatura ambiente; (ii) pressão ambiente; (iii) umidade relativa; (iv) velocidade do vento; (v) hora e data; (vi) concentração de CH4 e CO2 ao longo do tempo (por exemplo, ambiente e para animais individuais); (vii) o tipo e quantidades de gás sinalizador liberados; (viii) GreenCert ou outras informações do tipo crédito de carbono que pode incluir, por exemplo, dados úteis para um Módulo de Ruminante C-Lock tal como linha de base de emissões, mudança na linha de base das emissões, incerteza e reduções de GHG incrementais; (ix) identificação do animal através de tecnologia RFID; (x) temperatura corporal do animal;(xi) estatísticas de produção do animal (por exemplo, estatísticas da carne (por exemplo, peso atual, peso ganho ou perdido, taxa de ganho de peso, estimativa de peso futuro, eficiência de alimentação comparada com a produção de metano, e emissões de CO2 por libra de peso animal bruto) e estatísticas de laticínio (por exemplo, produção de leite atual, aumento ou diminuição da produção de leite, eficiência de alimentação comparada com a produção de metano, e emissões de CO2 por unidade de leite produzida); (xii) rastreamento genético do animal (por exemplo, rastreamento e registro de linhas sanguíneas genéticas na medida em que está relacionada com a produção de metano); (xiii) registro do tipo de alimentação e ração; e (xiv) formulação da mistura e quantidade de alimento futura.

[0116] O sistema 700 pode ainda incluir um registrador de dados 714 na/perto de cada uma das estações 730 providas no sistema 700 (por exemplo, o sistema 700 pode incluir 2, 3, ou mais estações 730) ou em outra localização no sistema 700. Cada registrador de dados 714 pode funcionar para gravar e armazenar dados tal como: (i) temperatura ambiente; (ii) pressão ambiente; (iii) umidade relativa; (iv) velocidade do vento; (v) hora e data; (vi) concentração de CH4 e de CO2 ao longo do tempo; ambiente e animais individuais; (vii) tipo e quantidades de gás sinalizador liberados; (viii) identificação animal através da tecnologia RFID; (ix) temperatura corporal do animal; (x) estatísticas de produção animal (por, estatística de carne (tal como peso, peso ganho ou perdido, taxa de ganho de peso, estimativa de peso futuro, eficiência de alimento comparada com a produção de metano, e emissões de CO2 por libra de peso animal bruto) e estatísticas de laticínio (tal como produção de leite atual, aumento ou diminuição de produção, eficiência de alimentação comparada a produção de metano, as emissões de CO2 por unidade de leite produzido); e (xi) gravação do tipo de alimento e ração.

[0117] Em algumas modalidades, o sistema 700 pode ainda incluir uma balança ou outros dispositivos de determinação de peso 715 para determinar e gravar o peso animal individual (ou passar a informação para o registrador de data 714 para armazenar em memória ou para a estação 701, 703 para armazenar ou processar). A balança 715 pode ser utilizada para gravar o peso bruto de animais individuais localizados na estação de alimentação 730. Algumas modalidades do sistema 700 podem incluir também um indicador de áudio/visual 716 (no alimentador animal 705 ou em qualquer outro lugar). O indicador 716 pode ser operado pelas estações 701, 713 ou por outros mecanismos de controle para sinalizar animais quanto à hora de alimentação ou outras eventos. Ademais, algumas modalidades do sistema 700 pode incluir um aparelho de liberação de gás sinalizador 717 no ou perto do alimentador ou cobertura de proteção de animais 705. O aparelho de liberação 717 pode funcionar (em resposta para controlar os sinais a partir da estação 701, 713, um controlador local tal como no analisador 702, ou similar) para liberar um gás sinalizador como um ponto de referência na medição de CH4 e de CO2 pelo analisador 702 e/ou estação de análise de dados 701, 713.

[0118] A Figura 8 ilustra um método 800 para monitorar e controlar as emissões de GHG (e outros parâmetros do animal em algumas aplicações) conforme pode ser praticado pelo funcionamento de um ou mais dos sistemas GreenFeed descritos aqui. No 801, um animal se aproxima de uma estação de alimentação ou de outro local de monitoramento tal como um estábulo ou parte de uma estação/sala de ordenha automatizada ou outra estação/sala de ordenha. No 802, um sensor pode detectar a presença do animal (por exemplo, uma balança, um leitor de etiqueta, um detector de movimento, ou outro dispositivo de detecção de animal) e, no 803, o animal é identificado tal como pelo uso de um leitor de etiqueta de RFID para ler uma orelha ou outra etiqueta de identificação no animal. Uma pesquisa pode ser realizada para o animal identificado para determinar se o animal foi alimentado no 805 ou não alimentado na 804. Se alimentado, a estação de alimentação ou outra estação de monitoramento não for acionada para distribuir alimento/nutrientes conforme mostrado no 807, e o animal se retira mais tarde conforme mostrado no 810. Dados podem ser ainda gravados no 811 com relação ao animal e seu acesso da estação de monitoramento (por exemplo, sua temperatura, seu peso, e outra informação de monitoramento discutida aqui).

[0119] Se no 804 estiver determinado que o animal identificado não foi alimentado dentro de um período de tempo específico, uma luz é acionada e/ou um tom pode soar para alertar o animal que ele está elegível para ser alimentado. No 805, o tubo e ventilador de amostragem de ar são ligados para puxar o ar em uma taxa de fluxo conhecida através da unidade de alimentação do animal. Quando o animal insere a sua cabeça em uma posição correta conforme monitorado por um sensor de infravermelho ou sônico ou similar, uma estação de alimentação ou similar é acionada no 806 para distribuir alimento. O alimento pode ser escolhido baseado em uma análise de respiração anterior para o animal tentar controlar a produção/emissão de GHG ou para controlar a produção do animal. O alimento distribuído, por exemplo, pode incluir uma mistura particular de dois, três, ou mais alimentos e/ou suplementos que foram determinados por uma estação de análise de dados conforme adequado para o animal identificado no controle de suas emissões de GHG (ou para atingir um objetivo de produção animal tal como ganho de peso, produção de leite ou similar). No 808, um mecanismo de liberação de gás sinalizador pode ser acionado opcionalmente para liberar uma quantidade particular de um gás ou gases de rastreio conhecidos para utilização na análise de GHG na respiração do animal (conforme discutido com detalhes acima. No 809, a estação de alimentação, e seu analisador de NDIR ou outro equipamento de análise de gás, é acionado para tirar medidas dos conteúdos da respiração do animal incluindo emissões de GHG.

[0120] No 811, os dados medidos (e outros dados do animal) podem ser gravados em um registrador de dados local e/ou após transmissão para uma estação de análise de dados. No 812, a estação de alimentação reinicia o 812 e aguarda outro animal. No 813, o método 800 continua com os dados monitorados na estação de alimento individual ou outra estação que está sendo analisada pelo software/hardware provido em uma estação de análise de dados (ou localmente na estação de alimentação ou outra estação em alguns casos). Na etapa 813, as quantidades de CH4 e de CO2 podem ser determinadas para o animal juntamente com as razões úteis para determinar quais suplementos e as razões de suplemento/nutriente podem ser utilizadas para controlar a produção/emissão de GHG pelo animal. No 814, os dados podem ser carregados para um servidor (por exemplo, a estação de análise de dados, um servidor em uma rede com a estação de análise, ou similar) e no 815, a base de dados que armazena GHG e outros dados monitorados/analisados para cada animal são atualizados para refletir a alimentação mais recente e monitoramento do animal com os dados coletados/analisador sendo conectados para a identificação do animal (por exemplo, um registro pode ser mantido para cada animal com campos para cada tipo de informação rastreada).

[0121] Com a descrição acima em mente, as diversas outras modalidades e implementações particulares serão prontamente entendidas por aqueles com habilidade nas artes. Por exemplo, deve ser entendido que o dispositivo de medição pode ser anexado para qualquer lugar em que um animal congrega e a mistura é restrita tal como um caminho de passagem ou uma bica. Em algumas modalidades, o sistema e/ou método pode ser adaptado para suportar calcular o fluxo de metano e de dióxido de carbono a partir das reduções na concentração após animal ter se movido para longe do alimentador. Nos ditos casos, por exemplo, o decaimento nas concentrações de metano e de dióxido de carbono pode ser utilizado para estabelecer um fator de diluição que pode ser aplicado às rações para corrigi-las para mistura.

[0122] Em algumas implementações, a diferenciação do dióxido de carbono metabólico a partir de dióxido de carbono do ruminante é rastreado/medido de modo que esses dois processos possam ser quantificados e diferenciados. Por exemplo, na prática, quando um animal está presente (por exemplo, perto de uma estação de alimentação, de um estábulo/estação de ordenha, ou similar), dióxido de carbono da sua respiração começará a aumentar imediatamente na medida em que ela respira. O metano e dióxido de carbono provavelmente irão ambos encravar quando uma eructação ocorrer e o dióxido de carbono provavelmente irá atingir uma concentração de equilíbrio entre as respirações. A inclinação do aumento, corrigida para mistura, então fornece o dióxido de carbono metabólico (músculo). O pico inclui isso, mas está dominado por dióxido de carbono e metano de rúmen, e em algumas implementações, o componente metabólico pode ser subtraído para determinar de maneira mais precisa o componente do rúmen. Observe, o metano no ar metabólico resulta a partir do metano produzido no intestino grosso, dissolvido no sangue, e permutado com ar ambiente no sangue. Esse metano pode ser visível sob condições ideais em algumas aplicações de GreenFeed.

[0123] Em algumas modalidades, a medição de compostos orgânicos voláteis específicos pode ser mais importante ou útil. Por exemplo, acetona pode ser utilizada como uma medida de acidose. O inventor fez as medições de GCMS de gás de rúmen e descobriu que para conter um grande número de orgânicos voláteis, qualquer um dos quais poderia ser um importante marcador para um processo ou condição específico e para o qual um sensor dedicado pode ser desenvolvido e/ou incluído no sistema descrito aqui. Em algumas modalidades ou casos atuais, a unidade GreenFeed pode incluir um sistema para coletar condicionalmente uma amostra de ar inteira em um recipiente adequado feito de película de Teflon™ ou de aço inoxidável especialmente passivado ou em um cartucho de absorvente solido especialmente projetado para prover uma amostra para análise posterior em um modo de pesquisa. Neste caso, a bomba de amostra pode ser controlada pelo computador de modo que ela somente faz amostras condicionalmente quando a cabeça do animal estiver na posição correta. Alternativamente, o sistema pode ser definido para realizar amostras somente quando a cabeça do animal está na posição correta e o detector de metano estiver detectando uma eructação. Desta maneira, o sistema de amostragem pode ser controlado de modo que ele somente inclua eructações ou de modo que ele somente colete as amostras de respiração de corrente e exclua as eructações. Um diagrama do sistema de amostragem condicional de GreenFeed é mostrado na Figura 13. Os instrumentos analíticos específicos para gases específicos de interesse podem ser anexados ao tubo de amostragem de GreenFeed. No entanto, para sustentar a viabilidade comercial, um sensor menos específico, porém com custo inferior in situ pode ser desenvolvido e/ou utilizado. Ademais, será entendido por aqueles com habilidade na técnica que ele pode, pelo menos em algumas aplicações, ser útil para medir o histórico de metano e dióxido de carbono no ar quando o animal não estiver presente a fim de definir as concentrações históricas presentes perto do sensor. Tais medições históricas podem permitir que essas concentrações históricas sejam subtraídas das concentrações elevadas que ocorrem devido ao animal específico estar sendo medido para aperfeiçoar a precisão dos processos e dos sistemas descritos.

[0124] Em algumas modalidades, é desejável utilizar dois instrumentos de NDIR com seletividades e sensibilidades diferentes ao mesmo tempo. Tipicamente, um instrumento terá uma extensão de percurso mais longa de modo que ele é mais sensível, deslocamento por um filtro de banda muito estreita de modo que ele seja mais seletivo. O outro sensor terá uma extensão de percurso mais curto e um filtro mais áspero. Assim sendo, ele pode ter a sensibilidade similar, mas ele será menos seletivo para metano. Utilizando esses dois sensores simultaneamente permite que um rastreador de interferência potencialmente tal como propano seja utilizado e como cada detector tem uma sensibilidade diferente para propano, a interferência potencial pode ser eliminada matematicamente (por exemplo, isso resulta em duas equações com dois desconhecidos, então, a equação de interferência é solucionável). Esse sistema oferece a vantagem adicional de que se a vaca estiver produzindo VOCs que poderiam interferir potencialmente com a quantificação de metano, as respostas dos dois instrumentos irão divergir e a condição será rapidamente percebida.

[0125] Com o entendimento acima dos sistemas e métodos, pode ser útil agora ainda discutir os sistemas exemplificativos de GreenFeed incluindo aqueles com ferramentas de análise de dados (que podem ser baseadas na Internet ou baseadas em rede) para permitir que usuários (tal como os operadores de laticínios) visualizem e manipulem dados produzidos pelo sistema GreenFeed. Na discussão seguinte, uma série de testes específicos e de experimentos de campo que foram desenvolvidos pelos inventores será discutida na medida em que se acredita que esses são úteis para ainda explicar os métodos e técnicas de monitoramento para ajustar a alimentação e/ou suplementos para reduzir as emissões de GHG e/ou aumentar o crescimento do ruminante ou níveis de produção e/ou para monitorar a saúde do animal.

[0126] Por exemplo, a Figura 9 ilustra um sistema GreenFeed 900 em uma forma esquemática ou de bloco funcional. O sistema GreenFeed 900 é útil para monitorar emissões de metano e de dióxido de carbono a partir de um ruminante tal como uma vaca leiteira 904. O sistema GreenFeed 900 inclui um alimentador automático 910 com um cobertura de proteção/manjedoura para receber a cabeça do ruminante 904 tal como via uma abertura ou orifício através do qual o fluxo de ar 911 pode ser extraído durante a alimentação (e operações de monitoramento de respiração). O ruminante 904 foi marcado com um identificador tal como uma etiqueta de orelha 908 com um chip de RFID, e o sistema GreenFeed 900 inclui um leitor de etiqueta de RFID ou de identificação 920 para questionar a etiqueta 908 para recuperar a informação relativa ao ruminante 904 (tal como um identificador ou código atribuído ao ruminante que permite que os seus dados monitorados sejam conectados ao ruminante e permite que o suplemento e a informação de alimentação para o ruminante seja rastreada e posteriormente recuperada/atualizada).

[0127] O sistema GreenFeed 900 também inclui um difusor de exaustão ou de saída 912 através do qual o fluxo de ar 911, que inclui a respiração do ruminante 904, seja extraída para fora, filtrada, e exaurida no 913. Conforme mostrado, no entanto, o ar da amostra ou exaurido 913 (que inclui os gases expelidos pelo ruminante) é passado através (ou é processado durante o fluxo por) um instrumento de medição 916 tal como um configurado para determinar níveis ou concentrações de CH4 e CO2. Esses dados de concentração juntamente com os dados de eficiência da captura e os dados de taxa de fluxo são utilizados para determinar de maneira quantitativa os fluxos de massa do gás metabólico. Os dados coletados pelo leitor de RFID 920 e o instrumento de medição 916 pode ser gravado ou armazenado pelo registrador de dados 926 no site de coleta. Então, o registrador de dados/link de comunicação 926 pode funcionar para transmitir de maneira sem fio todos ou partes dos dados coletados 928 para um dispositivo/link de comunicação 930 associado com um servidor anfitrião de GreenFeed (sistema de computador) 940 que seja adaptado para prover as funções da estação de análise de dados descrita aqui.

[0128] Ademais, podem existir muitas aplicações em que seja desejável para um usuário tal como um fazendeiro de gado, fazendeiro de laticínio, ou similar ser capaz de monitorar de maneira remota seu rebanho ou ruminantes. Neste aspecto, um sistema de computador de usuário ou nó de rede 950 pode ser incluído no sistema GreenFeed 900 para permitir que um usuário opere o seu sistema/nó 950 para acessar o servidor anfitrião 940 via uma rede de comunicações digital (tal como a Internet). O sistema do usuário 950 pode utilizar seu browser de web para acessar um website hospedado pelo servidor 940 e/ou utilizar um kit de ferramentas de análise de dados 952 que é executado no sistema deles 950 para processar dados baixados a partir do servidor anfitrião 940. Os exemplos de processamento de dados que podem ser desempenhados pelo servidor anfitrião e/ou pelo kit de ferramentas de análise de dados 952 são descritos em detalhes abaixo, e a seguinte discussão provê também uma série de gráficos e/ou de telas que podem ser providas para ou geradas pelo sistema do usuário 950 (por exemplo, exibido em um monitor com uso do seu browser de web e/ou da ferramenta de análise de dados 952).

[0129] O sistema GreenFeed 900 pode ser preparado para se ajustar a necessidades únicas e muito específicas para operadores individuais, por exemplo, operadores ao longo de indústrias de gado e de laticínios. Ele permite que os fazendeiros ou operadores possam medir as emissões de metano a partir de vacas individuais 904, que podem ser significativas como os testes mostraram que diversas vacas individuais dentro de um mesmo rebanho (e que são alimentadas similarmente) podem emitir até 40 por cento mais de metano do que outras no rebanho. O sistema GreenFeed 900 permite que os fazendeiros identifiquem mudanças nas emissões de metano a partir de seus rebanhos (níveis médios ou quantidades cumulativas) e/ou para ruminantes individuais ao longo do tempo. Isso é especialmente útil para monitorar a saúde do animal e para prover um indicador precoce de mal estar ou de doença. Ele também permite que os usuários possam medir o desempenho da linha de base (por exemplo, sem suplementos ou mudanças na dieta) e então monitorar as mudanças nas emissões na medida em que as mudanças de gerenciamento são implementadas (por exemplo, com uma, duas, ou mais misturas de suplemento, com mudanças de dieta diferenciada, e assim por diante), que podem ser particularmente úteis em projetos direcionados especificamente para reduzir as emissões de metano. O sistema GreenFeed 900 pode ser utilizado também para determinar quando o alimento do pasto (ou outra fonte de alimento) sofreu alguma mudança de qualidade (por exemplo, a razão de metano para dióxido de carbono diminuiu indicando uma fonte de alimento de pasto de qualidade inferior).

[0130] O sistema GreenFeed pode ser utilizado para medir, com instrumento 916, o CH4 e CO2 emitido da boca da vaca 904 durante os períodos de amostragem discretos. Por exemplo, com a utilização com gado leiteiro, as amostras podem ser tiradas enquanto uma vaca 904 estiver sendo ordenhada, duas ou três vezes ao dia. Quando utilizado com outros animais, uma amostra pode ser analisada em uma estação de alimentação ou estação de bebedouro em intervalos cronometrados. Os intervalos necessários ou desejados são tipicamente dependentes nas variáveis de gerenciamento específicas. Por exemplo, pode ser adequado com animais alimentados de forma contínua para utilizar um tempo de amostragem agregado de quinze até trinta e cinco minutos por dia a fim de definir os perfis e mudanças de emissão para vacas leiteiras (com esses cálculos/determinações desempenhados por software no servidor anfitrião/PC e/ou o kit de ferramentas de análise de dados 952 (por exemplo, com o software de análise de emissão baseado na web)).

[0131] O layout do sistema GreenFeed 900 pode ser modificado facilmente para localizações específicas baseado na infraestrutura existente e nos requisitos específicos do local. Por exemplo, em laticínios com robôs de ordenha automáticos, o(s) sensor(es) CH4 e CO2 pode(m) ser instalados nos robôs de modo que um alimentador/cobertura de proteção separado não é necessário no sistema 900. Os links de dados específicos (providos pelo link 926, link 930 e similar) e requisitos do servidor (provido pelo servidor 940) podem ser integrados facilmente com o software existente ou suprido se necessário para uma implementação particular. O kit de ferramentas de análise de dados 952 pode ser configurado para prover uma ferramenta de análise de dados baseado em web amigável para o usuário que permite que um usuário que opera o sistema 950 para examinar os dados coletados e processados/gerados e para rastrear o desempenho (por exemplo, desempenho alcançado ou descoberto para cada animal monitorado) a partir de qualquer localização (por exemplo, qualquer localização com uma conexão com a Internet 945).

[0132] As Figuras 10 a 12 proveem resultados na forma de gráfico e tabular que foram obtidos a partir de um estudo concluído com um sistema GreenFeed (tal como um sistema 900 da Figura 9) colocado em um laticínio. Neste estudo, os instrumentos do sistema GreenFeed foram instalados em um robô de ordenha. As emissões de CH4 e CO2 (respiração mais eructações) a partir de cada vaca foram coletadas automaticamente durante a ordenha. Os horários de ordenha variaram de 5 a 15 minutos e ocorreram de duas a três vezes ao dia. Nenhuma grande manutenção ou grandes ajustes foram necessários para o sistema GreenFeed durante o curso do teste.

[0133] A Figura 10 ilustra um gráfico ou estratagema 1000 ilustrando valores medidos típicos com o instrumento de medição de CH4, CO2 ao longo do tempo. No estratagema 1000, a vaca entrou no robô ou a ordenha começou no momento mostrado pela linha 1030 e a vaca deixou o robô ou a ordenha terminou no momento mostrado pela linha 1032, que neste exemplo foi cerca de 9 minutos. A linha 1010 ilustra medições típicas de CH4 bruto com a linha 1015 mostrando níveis históricos, e a linha 1020 ilustra medições típicas (tiradas concomitantemente com o CH4) de CO2 bruto com a linha 1025 mostrando níveis históricos. Conforme mostrado, cada pico do CH4 e CO2 corresponde a um evento de eructação para a vaca e dura cerca de 1 minuto.

[0134] A Figura 11 provê uma tabela 1100 das razões médias diárias CH4/CO2 para um conjunto de 14 vacas durante um estudo de 54 dias no laticínio. Como pode ser visto, as vacas à esquerda na tabela 1100 têm razões superiores, que mostram que as razões de CH4/CO2 podem diferenciar significativamente dentro de um único rebanho de animais sendo alimentados e de alguma maneira tratados similarmente. Neste teste "Vaca 1" foi 38 por cento superior do que "Vaca 14" na média. O efeito de uma mudança na alimentação é também mostrado pelos dados da tabela 1100 na medida em que a alimentação foi mudada entre o Dia 7 e o Dia 40.

[0135] A Figura 12 provê um gráfico 1200 que traça a ingestão de matéria seca (DMI) com a linha 1210 ao longo do tempo e também traça a ingestão calórica (VEM) com a linha 1220. A fim de permitir o efeito de mudanças no DMI e/ou VEM no metano a ser monitorado, o gráfico 1200 também traça os valores para a razão média de CH4 por CO2 do rebanho durante o mesmo período de tempo (e para o mesmo rebanho monitorado). Também, o estratagema mostra onde uma mudança na alimentação ocorreu no 1240 para permitir que um operador de um sistema GreenFeed possa identificar prontamente os efeitos das mudanças no gerenciamento do rebanho na razão de CH4 por CO2. Conforme mostrado para esse conjunto de dados de testes, as razões médias do rebanho de CH4/CO2 aumentaram quando a alimentação foi mudada (ou seja, DMI e VEM foram reduzidos no 1240). Os resultados da operação do sistema GreenFeed mostrado no gráfico 1000, tabela 1100 e gráfico 1200 mostra que o sistema (tal como o sistema 900 da Figura 9) pode ser utilizado para monitorar de maneira eficiente as diferenças de CH4 e as tendências ao longo do tempo. A produção da informação pelo sistema GreenFeed pode ser utilizada por um operador da fazenda para atingir eficiências de alimentação superiores, emissões de gás de efeito estufa inferiores e lucros superiores.

[0136] Em geral, o sistema GreenFeed pode ser considerado como incluindo uma estação de alimentador instrumentada que mede as emissões de CO2 e CH4 em tempo real a partir do nariz e boca do ruminante tal como o nariz e boca da vaca leiteira. Um sistema GreenFeed pode incluir um RFID ou outro sistema de identificação para identificar animais individuais tal como um gado em particular em um rebanho para monitorar e para controlar o alimento e suplementos para aquele animal em particular. Cada sistema GreenFeed pode incluir uma(s) ferramenta(s) de software que funcionam para gravar e analisar as emissões de CH4 e CO2 específicas do ruminante e outros parâmetros de processo disponível (por exemplo, hora do dia, peso do animal, temperatura do animal, e assim por diante). Um objetivo do projeto de um sistema GreenFeed é prover uma ferramenta e método com bom custo-benefício para fazendeiros e donos de ranchos para utilizar no monitoramento da saúde e no gerenciamento da alimentação e produção do seu rebanho de ruminantes.

[0137] A expansão ao desenvolver o estudo discutido acima em um laticínio, o laticínio utilizou um robô de ordenha automático que permitiu que as vacas fossem ordenhas por demanda. Cada vaca foi alimentada com uma mistura de alimento e concentrados (suplementos) preparada de maneira única, com alimento "contínuo" durante o dia. Os seguintes dados foram coletados para cada vaca: (a) volume de leite (por período de ordenha); (b) peso da vaca (por período de ordenha); (c) ingestão diária de alimento (por exemplo, DMI, VEM, mistura de alimento por peso (tal como Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3, Tipo 4, Tipo 5 e Tipo 6), e peso de concentrado (Tipo A...Tipo E ou similar)); (d) data do parto de cada vaca; e (e) emissão de CO2 e de CH4 conforme medido/determinado com instrumentos do sistema GreenFeed.

[0138] Com relação às medições de emissões de CH4 e de CO2 durante o teste de laticínio, uma sonda de amostragem de CH4 e de CO2 foi colocada ou posicionada no robô para estar perto do nariz da vaca quando uma vaca estiver utilizando uma alimentação através de um robô de ordenha. Neste teste, os sensores de CH4 e de CO2 foram sensores disponíveis por Madur Electronics de Viena, Áustria. Os instrumentos de CH4 e de CO2 foram operados para medir concentrações em uma base de um segundo, 24 horas por dia, incluindo durante cada período de ordenha e também enquanto as vacas não estavam presentes para obter níveis históricos para esses gases. Os registros gerados e armazenados de GreenFeed da visita de cada vaca em um robô de ordenha, com vezes de entrada e de egresso documentadas, e isso permitiu que as concentrações de emissão medidas fossem correlacionadas com ou atribuídas a vacas especificas dentro do rebanho leiteiro. Durante o teste, 25 dias de medições de emissões foram obtidas para 39 vacas diferentes, com 26 das 39 vacas permanecendo no estudo pelo período inteiro.

[0139] Conforme discutido acima, a Figura 10 provê um gráfico 1000 traçando concentrações de CO2 e de CH4 que foram medidos por um período de ordenha durante o teste. O sistema GreenFeed inclui software de análise de dados que calcularam concentrações históricas de CH4 e de CO2 (vide linhas 1015 e 1025 no gráfico 1000), e essas concentrações foram descobertas por mudar durante o período de teste (por exemplo, um nível histórico fixo não deveria ser tipicamente assumido ou utilizado em cálculos de CH4 e de CO2). O sistema GreenFeed então calculou as áreas sob as curvas de CH4 e de CO2 para cada período de ordenha (ou seja, área abaixo da linha 1010 entre o início 1030 e o encerramento 1032 e a área abaixo da linha 1020 entre o início 1030 e o encerramento 1302 no gráfico 1000). Por exemplo, a área de metano poderia ser uma soma acima do período de ordenha de: Δtempo * (CH4Avg CH4Histórico ), em que Atempo pode ser 1 segundo, CH4Avg é a concentração média de metano, e CH4Histórico é a concentração histórica de metano. Um cálculo de área similar é utilizado para dióxido de carbono. Então, a razão das áreas de CH4 e de CO2 foi calculada tal como em uma base média diária para cada vaca (com 1 a 3 períodos de ordenha). Enquanto não desempenhado no teste, é esperado que muitas implementações do sistema GreenFeed irão medir/determinar também o fluxo da massa de CH4 e de CO2.

[0140] Com referência à Figura 10 e ao gráfico 1000, pode ser observado que normalizar as concentrações de CH4 por CO2 e a tendência ao longo do tempo é uma prática útil se determinadas suposições forem feitas. Primeiro, a dita normalização supõe que mudanças nas taxas de respiração ao longo do tempo são pequenas quando comparadas com as mudanças no CO2 do rúmen. Segundo, a partir do teste e do gráfico 1000, o CO2 respirado parece ser relativamente pequeno em magnitude quando comparado com o CO2 liberado a partir do rúmen na medida em que as medições mostram os picos de CO2 claramente a partir de cada eructação. Terceiro, foi determinado no teste que as concentrações históricas de CO2 e de CH4 tipicamente irão variar o suficiente (por exemplo, um a dois décimos de uma variação percentual ou mais ao longo do tempo) durante o monitoramento por um sistema GreenFeed que seja desejável para processar os dados monitorados levando em consideração essas mudanças de nível histórico.

[0141] Neste momento, pode ser útil ainda discutir os resultados da análise de dados providos pelo sistema GreenFeed no teste desempenhado. A Figura 12 provê um gráfico 1200 que pode ser gerado pelo sistema GreenFeed e exibido (ou produzido) para um sistema de computador de usuário (por exemplo, em um GUI ou um monitor) que se comunica com o servidor anfitrião GreenFeed. O gráfico 1200 traça as médias da razão de metano para dióxido de carbono no rebanho diariamente ao longo do tempo. Uma mudança na alimentação ocorreu no momento 1240, e no teste, a mudança na alimentação foi a partir de uma mistura de milho/grama para uma mistura de grama/alfafa. Conforme mostrado com o gráfico 1200 e a linha 1230, a ocorrência mais significativa relacionada com as razões de CH4/CO2 foi a mudança na alimentação no 1240 na medida em que as razões de CH4/CO2 aumentaram 24 por cento após o alimento ter sido mudado. A mudança de alimento em particular não é tão significativa para o sistema GreenFeed como é a eficácia no monitoramento das razões de CH4/CO2 ao longo do tempo para determinar o efeito dos tipos e misturas de alimentos (que geralmente irão incluir suplementos para controlar as emissões de metano e/ou aumento da produção).

[0142] Conforme mostrado com a tabela 1100 da Figura 11, o sistema GreenFeed e seu sistema/software de análise de dados pode ser utilizado para rastrear cada vaca individual de um rebanho (ou um subconjunto monitorado) a razão de metano para dióxido de carbono ao longo do tempo. Na tabela 1100, os dados foram separados de modo que as vacas com valores de razão superiores (por média) foram colocadas à esquerda de modo que as razões médias aumentam da esquerda para a direita. Novamente, esses dados são úteis para mostrar para um operador de laticínio que as razões podem variar enormemente entre vacas (que pode ser um indicador de um fator genético que pode ser útil ao longo do tempo para reduzir as emissões de metano ou aumentar a produtividade do rebanho). Também, a tabela é útil para mostrar que a razão média do rebanho aumentou significativamente com uma mudança na alimentação (em Setembro, neste teste), que é útil para prover dados prontamente compreensíveis para utilização na seleção de alimento e qualidade do alimento para obter os resultados desejados.

[0143] O sistema de análise de dados pode ser utilizado também para prover uma variedade de outros gráficos, estratagemas, e dados como a sua produção, tal como para exibir em um GUI ou tela do sistema de usuário 950 no sistema GreenFeed 900 (por exemplo, via a operação do kit de ferramenta de análise de dados 952). Por exemplo, o kit de ferramenta 952 pode operar para produzir ou exibir um estratagema de razões de metano para dióxido de carbono versus ingestão calórica ou VEM. Um dito traço foi provido durante o teste acima e proveu as razões médias do rebanho versus VEM pela data (por exemplo, a razão para um dia foi traçada versus uma média de VEM para o rebanho por um dia). Um dito estratagema pode ser útil na medida em que ele liga o efeito das mudanças no VEM ao longo do tempo às mudanças nas razões de metano para dióxido de carbono. No teste, por exemplo, esse estratagema indicou gráfica ou visualmente que as razões aumentaram com uma troca de alimento.

[0144] Os estratagemas similares ou diferentes podem ser providos em uma base de vaca por vaca ou de animal por animal. Por exemplo, o teste incluiu operar o Sistema GreenFeed para produzir gráficos que traçaram as razões de metano versus DMI (ao longo do tempo) para vacas específicas. No teste e com a mudança de alimento, não foram encontradas inclinações positivas (ou todas foram inclinações negativas ao longo do tempo). O sistema GreenFeed pode ser bem ajustado para determinar o efeito das mudanças nos suplementos de alimento, e o sistema pode ser utilizado para traçar as razões de metano para dióxido de metano para o rebanho (ou para uma vaca em particular) contra as quantidades ou quantidades de um concentrado ou suplemento em particular.

[0145] No teste, foi considerado que os valores da razão do rebanho reduziram com os aumentos em um primeiro tipo de suplemento, mas aumentou com o aumento com um segundo tipo de suplemento (apesar de essa segunda descoberta poder ter sido obscurecida ou alterada pela mudança concomitante na alimentação). Os estratagemas podem ser providos para tipos diferentes de suplemento de alimento ao invés de simplesmente aumentar as quantidades do suplemento. Em outras palavras, as rações podem ser determinadas para uma vaca ou para um rebanho e o suplemento e/ou a composição do alimento pode ser mudado baseado nas razões determinadas (por exemplo, tente um primeiro suplemento, aumente ou diminua a sua quantidade para atingir uma razão desejada, tente um segundo suplemento, aumente ou diminua a sua quantidade para atingir uma razão desejável (razão otimizada para o suplemento), e então, escolha qual dos dois suplementos é preferível e distribua na quantidade que provê a razão otimizada).

[0146] No estudo, o sistema GreenFeed foi também utilizado para prover um gráfico traçando as razões de metano para o dióxido de carbono versus VEM com cada ponto no gráfico representando uma vaca diferente e as suas médias de período de estudo. Esse estratagema foi utilizado para "normalizar" a troca de alimento fazendo a média das emissões diárias de cada vaca e do VEM através do período de ensaio ou de teste. A relação de CH4/CO2 para VEM quando se compara as vacas foi diferente daquela relação para a mesma vaca durante o período de ensaio ou de teste. Esse estratagema mostrou que as vacas que comeram mais foram menos eficientes em termos de razões de CH4/CO2, que pode ser um fator útil para se considerar no gerenciamento de um rebanho utilizando um sistema GreenFeed. Ademais, o sistema GreenFeed foi utilizado também para monitorar o que ocorreu com as vacas nos dias ou período após o parto. Esse rastreamento envolveu a representação gráfica das razões diárias de CH4/CO2 para essas vacas nos dias após o parto, e também a representação gráfica da produção de leite para esse mesmo período de tempo. Nesse teste, foram descobertas que as razões de CH4/CO2 diminuíram ao longo do tempo após o parto. Esse é ainda outro exemplo do tipo de informação que pode ser provida prontamente com os sistemas GreenFeed devido à medição contínua dos níveis de metano e de dióxido de carbono para cada vaca.

[0147] Para resumir os resultados do teste baseado no laticínio do sistema GreenFeed, a instrumentação e processos baseados em software/hardware funcionaram conforme esperado (e como descritos acima com referência às Figuras 1 a 12). A instrumentação produziu medições confiáveis da concentração de CO2 e de CH4 através do período de estudo com interação humana mínima. As razões determinadas de CH4/CO2 variaram tanto quanto 38 por cento entre as vacas individuais com algumas vacas produzindo razões consistentemente superiores e outras razões consistentemente inferiores (que podem estimular a reprodução de vacas em particular para prover um rebanho mais desejável com relação às emissões de metano). Para o rebanho, as razões de CH4/CO2 aumentaram cerca de 24 por cento e o VEM diminuiu por 29 por cento para o mesmo período de tempo quando a fonte de alimento e quantidade forem mudadas. De acordo com os resultados do teste, as vacas que comeram mais alimento foram menos eficientes em termos de produção de gás (por exemplo, razões de CH4/CO2 superiores). Nos dias após o parto, as razões de CH4/CO2 foram afetadas. Significativamente, as mudanças nas razões de CH4/CO2 pareceram estar forte ou diretamente relacionadas às mudanças no VEM e no DMI, e existem também efeitos a partir dos concentrados/suplementos e tipo de alimento.

[0148] O seguinte é uma explicação adicional do sistema GreenFeed incluindo a discussão sobre a sua utilização e vantagens. A explicação seguinte discute então as modalidades adicionais das estações do alimento/monitoramento que pode ser utilizado em um campo (por exemplo, um alimentador e monitor automatizado, independente para utilizar com gado ou outras operações de ruminantes similares) e em uma configuração de laticínio (por exemplo, em uma estação ou robô de ordenha para prover alimento/suplementos e monitorar emissões de gás durante a ordenha). A explicação também discute dados que podem ser coletados e processados e as telas exemplificativas que podem ser providas para um usuário através do uso do sistema GreenFeed.

[0149] O sistema GreenFeed provê componentes que operam em conjunto para monitorar a composição de gás metabólico de animais de uma maneira com custo benefício não intrusivo. O seu projeto e capacidades de medição podem ser customizados para a medição de gases metabólicos emitidos a partir de ruminantes. Por exemplo, o sistema GreenFeed pode ser otimizado para capturar quantitativamente a respiração do gado e para analisar os gases emitidos para constituintes de rastreio incluindo metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e vapor de água. Consequentemente, o sistema GreenFeed provê uma importante ferramenta para cientistas de pesquisa bem como para aqueles que são responsáveis pela criação de animais, especialmente de ruminantes, porque ele provê dados que permitem que cientistas e produtores monitorem remotamente emissões de gases de rastreio, com uma alta resolução de tempo em quase tempo real, a partir de um grande número de animais individuais. A composição de gás sinalizador e as taxas de fluxo são importantes e úteis para monitorar porque elas podem refletir ou indicar diretamente as mudanças na condição biológica e física do animal. Isso pode levar ao aperfeiçoamento da saúde do animal, eficiência superior de alimentação, condições de GHG inferiores, produção aumentada e custos inferiores para operadores e para a sociedade.

[0150] Os processos de consumo, digestivos, excretores, assimiladores e desassimiladores são imediatamente refletidos na composição de gases metabólicos emitidos que é determinada pelo sistema GreenFeed. Por exemplo, os ruminantes emitem CH4, quase todos a partir da extremidade da cabeça do animal. A emissão de CH4 representa um custo de energia para os animais ruminantes. As taxas de produção de CH4 e de CO2 por ruminantes bem como as taxas de emissão de rúmen de CH4, CO2 e de outros gases de rastreio são calculadas pelo sistema para prover dados diagnósticos importantes com relação à saúde do animal, bem como dados para auxiliar determinar a eficiência de produção de cada animal individual ou de grupo de animais (por exemplo, produção de carne, de leite e de bezerro). O monitoramento periódico de razões e de fluxos de emissão de gás CH4 e de CO2 via a utilização do sistema GreenFeed podem prover potencialmente dados que podem ser combinados, pelo sistema GreenFeed ou pelo usuário do sistema, com outras medições e rotina (por exemplo, ganho de peso do animal, composição do alimento, produção de leite, temperatura central do corpo e similar) para rastrear a ingestão de matéria seca, mudanças na função de rúmen, e mudanças na respiração aeróbica devido à mudanças na atividade do animal para cada animal individual. Conforme será apreciado, os dados de emissão podem ser combinados com outras fontes de dados para melhor compreender a condição de cada animal e para monitorar quaisquer mudanças que ocorreram ao longo do tempo.

[0151] Medir e entender as emissões de CH4 e de CO2 poderia ser potencialmente benéfico por uma série de propósitos. Por exemplo, utilizar o sistema GreenFeed para monitorar as emissões gasosas e para modificar o alimento ou suplementos (ou tomar outras ações de gerenciamento) pode traduzir em aperfeiçoamentos de eficiência, detecção precoce de doença, detecção de cio mais certa, indicadores de saúde animal aperfeiçoados, e emissões reduzidas de CH4. O sistema GreenFeed monitora a composição dos gases metabólicos emitidos a partir dos animais ruminantes para rastrear e mais rapidamente identificar as estratégias ideais que reduzem as perdas de CH4 e aperfeiçoar a eficiência. Antes da disponibilidade do sistema GreenFeed, foi impossível monitorar os gases metabólicos emitidos sem instalações extensivas de laboratório e analíticas, técnicos habilitados e instalações de manuseio animal intrusivo.

[0152] Com relação à Figura 13, o sistema GreenFeed 1300 inclui os seguintes componentes. Primeiro, o sistema inclui uma "estação" 1310 (tal como um cobertura de proteção ou manjedoura ou similar) em que um animal é provável para visitar voluntariamente ou um lugar em que um animal pode ser atraído ou colocado por diversos minutos durante um dia. A "estação" 1310 pode ser, conforme mostrado, uma estação de alimentação que supre alimento ou um mineral ou outro suplemento. Alternativamente, a "estação" 1310 poderia ser um bebedouro em que o animal se aproxima para tomar um gole de água.

[0153] A "estação" 1310 pode ser projetada para minimizar a mistura da respiração do animal com a atmosfera; no entanto, o ar atmosférico 1307 é também extraído no sistema ou estação 1310 e dilui as emissões de um animal visitante 1304. A "estação" GreenFeed, câmara, cobertura de proteção, ou manjedoura 1310 é projetada de modo que a mistura turbulenta é minimizada. O sistema 1300 não requer uma vedação hermética como ele tentou com uma câmara de respiração ou uma bolsa ou câmara colocada sobre a cabeça do animal. O sistema GreenFeed 1300 funciona atraindo um animal 1304 para colocar a sua cabeça dentro de um aparelho 1310 modelado para especificamente minimizar o volume morto do aparelho e para reduzir a mistura turbulenta com o ar ambiente. Em um exemplo, a abertura da estação 1310 é grande o suficiente para acomodar a cabeça do animal.

[0154] Na unidade ou modalidade de "Pastagem" de GreenFeed da unidade da manjedoura ou de alimentação 1310, a unidade é aproximadamente em forma de cunha. Na medida em que o animal 1304 se aproxima, o seu corpo ajuda a bloquear a abertura da cunha. Portanto, quando o animal 1304 continua a se mover para frente para alcançar a recompensa (por exemplo, alimento, suplemento, água ou outro atrativo), os seus ombros e cabeça de alguma maneira bloqueiam a abertura da estação 1310. Ademais, o bloqueio poderia ser realizado com cortinas laterais flexíveis de um material plástico ou de borracha flexível ou com um dispositivo tal como cortina de ar, similar aqueles utilizados para minimizar a mistura em aberturas do prédio. A cunha ou estação 1310 pode ser projetada também de modo que seja capaz de pivotar em direção ao vento. Portanto, o ar escoa suavemente no sentido do ponto da cunha e sobre o topo e lados do animal 1304.

[0155] Em algumas aplicações, um ventilador ou bomba de ar 1358 é utilizado para puxar uma quantidade de ar quantificada 1307 sobre e ao redor da cabeça do animal através da entrada e através de um coletor de amostra que consiste de uma série de difusores de entrada ou de um difusor de entrada única conectado a um tubo de amostra central 1350 e para saída na atmosfera conforme mostrado no 1359. Principalmente, as amostras são roteadas através de instrumentos analíticos contínuos para medir as concentrações de gás metabólico em tempo real (tal como com sensores de CH4 e de CO2 1322, que são posicionados no cobertura de proteção/estação 1310 e acionados por baterias ou fonte de energia solar 1320). Além disso, as amostras de ar podem ser coletadas a partir do tubo 1350 via a porta de amostra 1356 para análise posterior a partir de animais individuais ou o agregado para o rebanho.

[0156] Em uma aplicação do sistema 1300, os instrumentos 1322 incluem analisadores de infravermelho não dispersivos para CH4 e para CO2 para medições de gás contínuas. Os instrumentos analíticos adicionais poderiam incluir medir as concentrações de uma ampla faixa de gases de rastreio. As medições adicionais poderiam incluir velocidade do vento de ar ambiente com o dispositivo 1365, direção do vento com dispositivo 1360, umidade relativa com dispositivo 1359, a direção em que a estação GreenFeed 1310 está voltada com relação à direção do vento, a temperatura e umidade do ar no tubo da amostra 1350, e outras medições (com o dispositivo 1359) que pode ser utilizado para determinar o fluxo de massa de ar através do sistema de amostra e a diluição que ocorre devido à mistura com ar ambiente 1307.

[0157] Um sinalizador pode ser incorporado na estação 1310 via compartimento do sinalizador 1328 de modo que quando um animal 1304 insere a sua cabeça na localização correta como indicado por uma proximidade de infravermelho, um sensor ultrassônico, ou outro sensor 1324 projetado para indicar a posição da cabeça do animal dentro da estação, um gás sinalizador é liberado perto nas narinas do animal. As concentrações do sinalizador resultantes são então medidas no tubo de coleta 1350. Após isso, o mesmo fluxo de gás sinalizador é inserido diretamente no tubo de coleta 1350 e medido. A razão de concentração da liberação perto do nariz do animal comparado com aquele inserido no tubo de coleta 1350 pode ser utilizada para calibrar a taxa de captura da respiração do animal quando ele estiver utilizando o sistema GreenFeed 1300. Em um exemplo, o propano é utilizado como um sinalizador. Quando o propano é utilizado, um cartucho contendo um purificador odorante é inserido de modo que o odor não distraia os animais que utilizam a unidade GreenFeed. No entanto, outros gases tal como butano ou CO2 poderiam ser utilizados também. O fluxo do sinalizador pode ser também modulado de modo que o sinal de rastreio pode ser diferenciado a partir da emissão do CH4 e CO2, apesar do sensor de CH4 1322 pode também responder ao propano.

[0158] Em outro exemplo, um sensor separado que somente responde ao gás sinalizador é utilizado. Em um terceiro exemplo, dois sensores 1322 que respondem a CH4, mas têm respostas diferentes ao gás sinalizador podem ser utilizados para diferenciar o sinalizador a partir do CH4 emitido pelo ruminante. Neste caso, os dados são ligados em duas equações separadas com dois desconhecidos. Em outras aplicações, um filtro químico pode ser utilizado para remover diferencialmente o gás sinalizador em intervalos periódicos de modo que os dois sinalizadores e o CH4 emitido a partir do ruminante possam ser calculados. Em outro exemplo, o CO2 pode ser utilizado como o sinalizador e liberado em intervalos que diferem a partir dos intervalos liberados do animal e, portanto, a frequência de liberação é modulada de modo que o sinal de rastreio pode ser identificado e removido a partir do sinal de emissão do animal.

[0159] Os dados são coletados em um registrador de dados local ou computador ou transmitido para um computador remoto. A transmissão de dados pode utilizar uma conexão de Internet, a conexão de telefone celular, uma conexão de Internet sem fio, ou conexão com satélites de comunicações de em baixa órbita da terra. O processamento de dados podem ser todos ou parcialmente completos no sítio utilizando sistemas de computação em residência na unidade GreenFeed 1310 ou os dados brutos podem ser armazenados no sítio e transmitidos periodicamente para uma instalação de computação remota ou qualquer combinação dos dois esquemas.

[0160] O software de computador é utilizado para analisar os dados e para marcar os dados que podem ser incertos por causa de uma posição da cabeça do animal, velocidade do vento, direção do vento, mistura excessivo, ou outro problema detectado pela instrumentação GreenFeed. Os módulos de software são projetados para operar a unidade GreenFeed, monitorar as variáveis operacionais e coletar os dados a partir de todos os sensores. Os módulos de software adicionais para processar dados, para exibir os dados para usuários, e para realizar a interface com usuários de uma maneira intuitiva foram projetados também. Uma interface de controle GreenFeed permite a operação remota do sistema GreenFeed através de um computador com uma conexão de Internet, ou além disso, através de um telefone celular "smart" capaz de conectar à Internet. Alternativamente, os dados poderiam ser armazenados em local de mídia para a unidade GreenFeed para coletar periódica e/ou para transferir.

[0161] O sistema GreenFeed pode ser acionado por energia elétrica de linha. Alternativamente, o sistema GreenFeed é acionado por duas baterias de ciclo profundo de 12 volts 1320. As baterias 1320 podem ser recarregadas a partir de corrente de linha, ou em um exemplo, as baterias são recarregadas via um painel solar (não mostrado na Figura 13). Em um exemplo, o sistema GreenFeed coleta os dados do sensor em uma resolução de aproximadamente um segundo. A estação 1310 inclui um sensor de RFID 1326 para ler uma etiqueta no animal 1304 de modo que a informação de identificação do animal pode ser registrada e/ou enviada em uma estação de análise de dados para permitir o monitoramento de gás e de outros dados monitorados para serem ligados a animais em particular 1304. Adicionalmente, a estação 1310 inclui um escaninho de alimentação 1340 que pode ser automatizado para distribuir alimento e/ou suplemento de uma quantidade em particular e tipo para adequar o animal identificado 1304 (por exemplo, alimento e/ou suplementos providos pelo tipo e quantidade em resposta às emissões de gás rastreadas anteriormente tal como razões de metano para dióxido de carbono ou outras informações monitoradas).

[0162] Em algumas modalidades, o sistema GreenFeed é customizado para tirar vantagem de, ou para criar localizações especificas em que os animais visitam voluntariamente, periodicamente ao longo de todo o dia, por um período de minutos durante cada visita de modo que as medições quantitativas podem ser compostas de gases metabólicos emitidos. No exemplo seguinte, o sistema GreenFeed inclui um alimentador automatizado que atrai os animais. No entanto, conforme discutido acima o sistema GreenFeed pode ser incorporado também em um robô de ordenha, e uma unidade baseada nos mesmos princípios e instrumentação podem ser prontamente adaptados para funcionar em conjunto com as instalações de bebedouro tal como calhas e bicas.

[0163] Enquanto os animais estão na estação de alimentação (ou na estação de ordenha ou outra localização), o ar ambiente é extraído pelo nariz do animal em uma taxa de fluxo específica medida e através de um difusor de amostragem ou coletor de amostra em um tubo de coleta de amostra. Uma subamostra desse gás é roteada para analisadores de gás capazes de análises contínuas. Alternativamente, a subamostra poderia ser roteada condicionalmente em um dispositivo de coleta de amostra para análise posterior de gases de rastreio em um laboratório. Isto é, o computador pode controlar o sistema de amostragem de gás baseado em variáveis monitoradas independentemente. Por exemplo, as amostras de gás podem ser coletadas somente durante as eructações ou, alternativamente, as amostras de gás podem ser coletadas somente na ausência de eructações. Em um exemplo, o ar é extraído sobre o animal e pela cabeça e região da narina do animal em uma taxa de cerca de 100 pés cúbicos por minuto através de um coletor de amostragem de ar ou tubo de amostragem de ar ajustado com uma bomba de ar ou ventilador de exaustão. A partir desse tubo, as amostras de ar são extraídas através de instrumentos. Por exemplo, os instrumentos NDIR (infravermelho não dispersivos) que são capazes de analisar continuamente as concentrações de gás sinalizador que escoa através do tubo em uma resolução de cerca de um segundo pode ser utilizado, mas outros instrumentos analíticos baseados em outros princípios de operação poderiam ser utilizado também. A taxa de fluxo através do tubo e da mistura com ar ambiente é projetada para criar razões de mistura que sejam ideais para os instrumentos específicos escolhidos para medições. No exemplo descrito acima, as razões de mistura de CH4 tipicamente variam de 1 parte de CH4 por 1.000 partes de ar enquanto CO2 varia de 1 parte de CO2 por 200 partes de ar. Esses valores são altos o suficiente de modo que na maioria dos casos, as variações de concentração histórica não influenciam enormemente as medições a partir dos animais individuais.

[0164] Os sensores adicionais que podem ser utilizados no Sistema GreenFeed incluem sensores de estado solido para medir os gases de rastreio tal como CH4 ou emissões orgânicas voláteis, para medir outros gases de rastreio tal como acetona ou sulfeto de hidrogênio, ou para medir outros gases metabólicos de rastreio de interesse. Em uma modalidade, um sensor é incluído especificamente para monitorar o gás sinalizador que é liberado na unidade de GreenFeed perto das narinas do animal. Em um exemplo, a taxa de fluxo do gás sinalizador pode ser definida precisamente utilizando, por exemplo, um regulador de pressão de gás preciso e uma válvula de controle de fluxo. A mudança em peso do recipiente de gás sinalizador pode ser medida precisamente durante de um intervalo de tempo especificado. A partir dessa data, a massa do sinalizador liberada por unidade de tempo pode ser determinado precisamente, e a massa do sinalizador coletada no tubo de amostragem pode ser calculada também a partir das respostas do instrumento. A partir desses dados, a taxa de "captura" de gás que é puxada para dentro do tubo de coleta pode ser calculada.

[0165] Em outro exemplo, a taxa de liberação do sinalizador não precisa ser conhecida exatamente, e é constante ao longo do tempo. Neste caso, o sinalizador é liberado perto das narinas do animal, quando o detector de proximidade indicar que a cabeça do animal está na posição correta para coletar uma amostra dos gases metabólicos emitidos pelo animal. Periodicamente, a liberação do sinalizador é permutada de modo que ele é liberado dentro do tubo de coleta. A razão dos dois valores pode ser utilizada para quantificar uma taxa de captura das emissões do animal, e a taxa de emissão da massa do sinalizador não precisa ser conhecida. Em um exemplo, o sinalizador não precisa ser liberado para cada animal. Ao invés disso, a taxa de captura que mediu outros animais sob condições específicas pode ser utilizada para estimar de maneira precisa a taxa de captura de um animal sob condições similares. A partir desses dados, as relações numéricas podem ser estabelecidas para prever as taxas de captura sem a liberação do sinalizador para todos os animais. Os sensores externos podem ser adicionados também em uma estação incluindo um sensor para detectar a velocidade do vento e a direção e um sensor de umidade (ar ambiente) externo. O sistema GreenFeed implementa uma série de métodos independentes, cada qual com incertezas independentes que quando combinadas garantem que as incertezas nas medições de fluxo são minimizadas. O sistema GreenFeed é projetado também para obter medições de fluxo uniformes e também para obter medições analíticas representativas bem misturadas.

[0166] Além da análise em tempo real da concentração de gás sinalizador no tubo de coleta, em uma configuração, as subamostras de gases são coletadas a partir do tubo de fluxo de ar e armazenadas em recipientes, tal como vasilhas de aço inoxidável ou bolsas de Teflon® ou de Tedlar® para análise adicional pelos instrumentos analíticos adequados tal como cromatógrafos de gás equipados com detectores de ionização de chama para medir CH4 e outros orgânicos voláteis. A subamostra é roteada condicionalmente em um dispositivo de coleta de amostra para análise posterior de gases de rastreio em um laboratório. Isto é, o computador pode controlar o sistema de amostra de gás baseado em variáveis monitoradas de maneira independente. Por exemplo, as amostras de gás podem ser coletadas somente durante as eructações, ou, alternativamente, as amostras de gás podem ser coletadas somente na ausência de eructações. Em outra configuração, as amostras são coletadas diretamente a partir do tubo de fluxo de ar e analisadas diretamente, sem recipientes de amostra, por cromatografia de gás, espectrometria de massa ou de outros instrumentos analíticos adequados.

[0167] Com as correntes de ar e o movimento da cabeça do animal em constante mudança, a razão da respiração do animal ruminante que viaja até o tubo de fluxo de ar comparada com a razão que é misturada no ar histórico ou de alguma maneira perdida para o sistema pode mudar. Em uma modalidade preferida, os dados adicionais são coletados a fim de caracterizar de maneira quantitativa a taxa de "captura" da respiração do animal que é puxado no tubo de fluxo de ar. Especificamente, em uma modalidade preferida de um sistema GreenFeed, diversas estratégias independentes são implementadas para quantificar as taxas de captura e as condições de mistura dentro do alimentador, incluindo: (a) o perfil do sistema GreenFeed e a bandeja de alimento são projetados para minimizar a mistura turbulenta na medida em que o ar sopra através do sistema e do animal que o utiliza; (b) um difusor na entrada para o tubo de fluxo de ar e o sistema de coletor de ar utilizando um (ou mais do que um) difusor é projetado para capturar de maneira eficiente as emissões a partir do nariz e boca do animal através de uma região bem definida monitorada pelos sensores de proximidade, e o tubo de amostra de ar do sistema GreenFeed é projetado para minimizar o volume morto e para aperfeiçoar o "fluxo de tomada" dos gases emitidos pelo animal que viaja através do sistema; (c) um filtro de ar é colocado adjacente no difusor de entrada para remover partículas que podem afetar as medições e os sensores e ajudar a criar uma mistura uniforme; (d) um "favo de mel" de tubos são colocados no tubo de fluxo de ar para criar um fluxo de seção transversal uniforme e para aperfeiçoar a mistura através da seção transversal (alternativamente, os elementos de mistura de aço inoxidável projetados para criar os vórtices de mistura terminal múltipla e de mistura com queda de pressão mínima são colocados dentro do tubo de fluxo de ar (Figura 14)); (e) são utilizados sensores para monitorar a velocidade do vento e a direção e para documentar a direção para onde o GreenFeed está apontando em relação às correntes de ar ambiente; (f) um sensor ou um sistema de sensores, preferencialmente um sensor ultrassônico, é utilizado para medir a proximidade das narinas do animal em relação ao difusor de admissão de ar de GreenFeed; (g) são feitas as medições contínuas de razões de mistura de massa de CO2 no tubo de fluxo de ar de GreenFeed; (h) medições contínuas da razão de mistura da massa de CH4 e/ou de outros gases metabólicos emitidos por um animal são feitos de uma subamostra do ar que passa através do tubo de amostra do GreenFeed; (i) medições contínuas são feitas das mudanças no vapor de água dentro do tubo de fluxo de ar comparado com a concentração de vapor de ar do ar ambiente (pois uma respiração do animal é saturada com o valor de água, as mudanças nas concentrações de vapor de água medidas no tubo de fluxo de ar podem ser comparadas com as medições de vapor de água ambiente e com o fluxo de ar total através do tubo para calcular o fluxo total de gases metabólicos através do tubo de amostra); (j) são feitas as medições contínuas da taxa de fluxo de ar através do tubo de amostragem de GreenFeed, por exemplo, utilizando um tubo pitot e medindo uma mudanças na pressão quando o ar passa através do tubo de amostra ou utilizando um anemômetro de arame quente para medir a velocidade do ar através do tubo de amostra; e (k) a liberação periódica de uma quantidade conhecida de um gás sinalizador não toxico pode ser feita dentro do sistema GreenFeed para calcular as taxas de fluxo de ar totais e para definir as taxas de captura de gás metabólico do animal.

[0168] Com relação a essa estratégia final, para minimizar o potencial para erros de calibragem para afetar o cálculo da taxa de captura, o fluxo do sinalizador pode ser permutado periodicamente de ser liberado em proximidade com as narinas do animal até a liberação do sinalizador diretamente no tubo de amostra. A razão das duas válvulas é a taxa de captura. Essa taxa de captura pode ser utilizada então para calcular a taxa de captura da respiração do animal. Por exemplo, se a concentração do sinalizador medida no tubo de fluxo de ar quando injetado diretamente perto das narinas do animal for 8 e a concentração do sinalizador medida no mesmo ponto no tubo de fluxo de ar quando injetado diretamente no tubo for 10, então, a estação de GreenFeed está capturando cerca de 80 por cento da respiração do animal. Portanto, para calcular a emissão da massa total a partir do animal, as concentrações de gases metabólicos (razões de massa ou de mistura) medida no tubo de fluxo de ar são multiplicadas pela taxa de fluxo através do tubo de fluxo de ar multiplicado por uma taxa de captura de 10/8 ou de 1,25.

[0169] A unidade de GreenFeed (por exemplo, a estação ou alimentador 1310) pode ser projetada para pivotar de modo ela está voltada para o vento similar a um cata-vento. O modelo da unidade de GreenFeed é tipicamente projetado também de maneira aerodinâmica para minimizar a mistura turbulenta de ar na unidade de alimentação de modo que uma alta percentagem dos gases emitidos a partir da respiração do animal seja capturada sob uma ampla faixa de condições ambientais.

[0170] Os sensores de GreenFeed podem ser retroajustados ao alimentador de concentrado automático entro de um robô de ordenha automático. A Figura 14 ilustra um alimentador de concentrado 1400 com um corpo 1404 para sustentar um dispensador de concentrados bem como outros componentes úteis em um sistema de GreenFeed que incorpora o alimentador 1400. O corpo 1404 está configurado para receber a cabeça de um animal e prover uma bandeja ou calha de alimentação 1406 em uma parte inferior e um sensor de posição de cabeça 1408 acima da bandeja/calha 1406 para detectar quando um animal tiver inserido a sua cabeça no alimentador 1400. Neste momento, a operação dos outros componentes úteis para a amostragem de gás ou de outras amostragens é disparada. Uma folha ou par de blocos ou de barreiras de fluxo de ar 1410 pode ser provido em um ou nos dois lados da calha que recebe a cabeça 1406 para reduzir as taxas de fluxo de ar e a mistura para facilitar a coleta da respiração do animal enquanto se alimenta na calha/bandeja 1406. Observe, o alimentador 1400 pode ser utilizado também como uma unidade independente sem o robô, e os sensores de GreenFeed podem ser incorporados neste dispositivo.

[0171] Conforme mostrado, um robô de ordenha é retroajustado com coletores de admissão de amostra em proximidade com a unidade de alimentação do animal 1404. Especificamente, o alimentador 1400 inclui um conjunto de amostragem de gás 1420 incluindo um coletor/difusor de admissão 1420 é provido imediatamente acima e adjacente a um, dois, três ou mais lados da bandeja/calha 1406. O conjunto de amostragem de gás 1420 ainda inclui uma coleção de amostras ou tubo de fluxo de ar 1424 com um coletor/filtro de poeira 1426 em uma localização à montante dos instrumentos de amostragem. O tubo 1424 pode ainda incluir um distribuidor de fluxo 1428 para controlar o fluxo de ar/gás através do tubo 1424.

[0172] Um mecanismo de entrada de gás sinalizador 1430 é provido para seletivamente (com controles que permitem a permuta) prover o gás sinalizador na área da calha/bandeja 1406 para coleta com a respiração de um animal e para dentro do tubo 1424 (conforme discutido acima). O conjunto 1420 ainda inclui um ventilador 1440 para extrair os gases de ar/respiração para dentro do difusor 1422 e através do tubo 1424 em uma taxa de fluxo desejada. Um medidor de fluxo 1444 pode ser incluído para determinar ou medir a taxa de fluxo do gás de amostra em uma base contínua ou periódica. O conjunto 1420 ainda inclui um ou mais dispositivos/sensores eletrônicos, tal como para medir metano, dióxido de carbono, gases de rastreio, e outras informações (conforme discutido ao longo desse descrição).

[0173] Durante a operação do alimentador 1400, uma subamostra representativa é roteada através dos instrumentos analíticos em tempo real 1450. Além disso, uma subamostra de gás poderia ser coletada em um recipiente (não mostrado) para análises de laboratório futuras. A subamostra específica pode ser controlada condicionalmente pelo computador para coletar os componentes específicos da respiração do animal. Por exemplo, ela pode fazer a amostra de eructações condicionalmente ou ela pode fazer a amostra das emissões dos pulmões condicionalmente, evitando as eructações, outras amostras condicionais podem ser definidas. O coletor de gás 1420 está equipado com um ventilador de exaustão ou outros dispositivos 1440 para puxar o ar a partir da proximidade das narinas do animal enquanto ele estiver no robô de lácteos. O fluxo de ar é calibrado, preferencialmente por medição direta da velocidade utilizando um dispositivo 1444 tal como um anemômetro de arame quente ou medindo a pressão no coletor utilizando um dispositivo tal como um tubo pitot para medir a queda de pressão ao longo de uma restrição.

[0174] Em alguns casos, somente as razões dos gases metabólicos emitidos por animais são medidas, tal como a razão de CH4 emitido para CO2 emitido conforme determinado pela operação de sensores 1450 e/ou software em eletrônicos 1450. No entanto, nos casos em que é desejável medir os fluxos de massa de gases metabólicos, o fluxo de massa de ar através do coletor 1420 e do tubo 1424 é determinado, e a taxa de captura dos gases metabólicos emitidos a partir do animal é determinada. A taxa de captura pode ser determinada através da utilização de um sinalizador externo 1430 da mesma maneira conforme descrito para o sistema do alimentador GreenFeed 1300 da Figura 13. Alternativamente, a taxa de captura pode ser determinada através da liberação de um sinalizador anexado ao animal ou emitido pelo animal. Como uma alternativa adicional, a taxa de captura poderia ser determinada para cada conjunto de condições atmosféricas especificadas, velocidade de vento ambiente, direção do vento e outras variáveis. Então, essas variáveis podem ser utilizadas para desenvolver correlações que sejam indicativas de taxas de captura de gás metabólico especificas. Neste caso, o sistema do sinalizador poderia ser implantado intermitentemente a fim de testar e confirmar as taxas de captura de gás metabólico previstas. Se um gás sinalizador for utilizado que pode ser medido por sensores que também medem metano, é também útil documentar a calibragem do sensor de metano. A interferência do gás sinalizador nas medições de metano pode ser eliminada por modulação do gás sinalizador e/ou incluindo dois sensores de metano com sensibilidade diferencial ao sinalizador.

[0175] Basicamente, o alimentador GreenFeed 1400 é um sistema de semi-cerco que não é projetado para ser hermético ou para coletar 100 por centro das emissões de gás do animal o tempo todo, mas dentro do qual, os fluxos de ar e de permutas de gás pode ser quantificado precisamente sob as condições da maioria dos campos. A permuta de ar no alimentador de sistema GreenFeed 1400 é otimizado de modo que ele seja baixo o suficiente para minimizar a mistura e, portanto, produzir concentrações a partir de animais individuais que são muito mais altas do que a histórica e que podem, portanto, ser medidas com instrumentos analíticos contínuos relativamente baratos 1450. No entanto, os fluxos são altos o suficiente a fim de que uma proporção bem quantificada e alta dos gases metabólicos emitidos pelos animais individuais seja capturada sob uma ampla faixa de condições. Além disso, por causa da natureza redundante dos sensores de medição (por exemplo, sensores que medem a velocidade do vento, direção do vento, umidade relativa, fluxo de ar, liberação do sinalizador, posição do nariz do animal, CO2 e CH4), a estação GreenFeed 1400 e um sistema associado com uma estação de análise e/ou sistema do usuário produz dados que podem ser processados e qualificados rapidamente. É reconhecido que sob condições específicas em que existe mistura errática e muito grande, que resulta em razões de captura relativamente baixas, os dados serão mais incertos do que os dados coletados sob condições ideais. O sistema GreenFeed monitora as variáveis suficiente de modo que os dados suspeitados de terem alta incerteza pode ser rapidamente identificados e separados de modo que eles não desviem de maneira imprecisa os resultados.

[0176] A Figura 15 é um gráfico de combinação 1500 mostrando com o gráfico 1510 a distância do nariz observado/medido com a linha 1515 a partir da admissão de uma estação de alimentação de Greenfeed (tal como estações 1310, 1400), com gráfico 1520 que provê a linha 1525 mostrando o metano medido, e com o gráfico 1530 provendo a linha 1535 mostrando o dióxido de carbono de rúmen e a linha 1537 mostrando o dióxido de carbono histórico ao longo de um período de teste (por exemplo, uma operação de ordenha com um robô de ordenha e alimentador de concentrado 1400). Conforme mostrado, a Figura 15 inclui uma filmagem de 20 minutos da "Posição do Nariz" com o gráfico 1510 e de concentrações de "CH4" e "CO2" a partir da unidade 1400 com gráficos 1520, 1530. Esses dados representam uma série de animais diferentes. Como os sistema GreenFeed são utilizados no campo, as novas utilizações potenciais dos dados estão se tornando evidentes para os inventores. Na Figura 3, cada evento eructação é aparente nos dados a partir dos picos de concentração de CH4 (a cada 30 a 40 segundos). É possível também observar que as taxas de emissões de CO2 metabólicos e os picos de CO2 que são emitidos com o pico de CH4. Acredita-se que os picos de CO2 mostrados na linha 1535 estão associados com os picos de CH4 mostrados na linha 1525 originado a partir do rúmen, e a diferença com o histórico na linha 1537 é CO2 metabólico, conforme ilustrado. Em algumas modalidades do sistema GreenFeed, as mudanças na umidade associada com a respiração do animal são medidas também ao longo do tempo, e a umidade medida é utilizada para prover um "sinalizador interno" para determinar as medições de emissões de uniformidade a partir de um animal.

[0177] Tipicamente, conforme foi mostrado por testes e gráficos pelos inventores, uma vaca entra em um alimentador GreenFeed e não eructa imediatamente. No entanto, a concentração de CH4 aumenta em uma quantidade pequena antes de uma eructação ocorrer. Acredita-se que esse aumento está associado ao CH4 expelido através dos pulmões, que é uma parte normal do processo fisiológico. Portanto, é possível e prático estimar a razão de CH4 do pulmão comparada com o CH4 eructado a fim de prover um cálculo mais preciso do CH4 expelido como parte da eructação sozinha (que pode ser controlada através do gerenciamento de suplementos, concentrados, alimento e similar conforme descrito em detalhes aqui).

[0178] Através da operação de um sistema GreenFeed, tal como o sistema 900 da Figura 9, um operador ou usuário do sistema pode visualizar e manipular prontamente os dados monitorados ou rastreados no seu rebanho. Por exemplo, a Figura 16 ilustra uma captura de tela 1600 que pode ser exibido no sistema de usuário 950, e a captura de tela 1600 pode ser preenchida por dados providos pelo servidor anfitrião 940 através da rede 945. Em algumas modalidades, o kit de ferramentas de análise de dados 952 processa essas dados recebidos para gerar uma ou mais tabelas e gráficos conforme discutido acima e/ou conforme mostrado na captura de tela exemplificativa 1600.

[0179] Uma vez que o sistema GreenFeed 900 tenha coletado os dados, os dados são enviados através de um link sem fio (926 a 930), por exemplo, através da Internet 945, para proteger os servidores do computador 940. Os dados então são processados automaticamente e os resultados são calculados para cada animal no servidor anfitrião 940 com o software de análise de dados que funciona conforme descrito aqui. O usuário do sistema 950 pode acessar e arquivar os dados na sua própria base de dados no sistema 950, através de uma interface baseada na web, segura e amigável ao usuário (que pode ser provida pelo servidor 940 e/ou pelo kit de ferramenta 952). Os dados brutos são tornados disponíveis também em um formado de arquivo ".csv" a partir do servidor 940 para o sistema do usuário 950 via a rede 945 para que os pesquisadores possam completar as suas próprias análises com os dados no sistema 950 com o software de kit de ferramenta 952.

[0180] A Figura 16 mostra uma captura de tela exemplificativa da interface de usuário baseada na web que está disponível com um sistema GreenFeed 900. Conforme mostrado, a interface provida na captura de tela 1600 inclui uma parte da seleção de dados 1610 na qual um usuário do sistema 950 pode selecionar quais dados quer visualizar e operar. Neste exemplo, o usuário selecionou um conjunto ou grupo de animais que podem ser um rebanho inteiro ou um subconjunto de um rebanho de ruminantes. Então, dentro do grupo de animais selecionado o usuário pode usar uma conexão lógica [drop down] ou outro dispositivo de entrada para selecionar todo (valores médios do rebanho e assim por diante) ou escolher para inspecionar um animal particular conforme mostrado na Figura 16. A área de seleção de dados 1610 pode ser utilizada também para selecionar um dia particular ou faixa de dias (ou um período de tempo) para que os dados sejam recuperados e processados via a interface 1600 e utilização do software de kit de ferramentas 952.

[0181] A interface 1600 também inclui uma janela ou parte 1620 que mostra um gráfico das concentrações de metano monitoradas para o rebanho ou animal escolhido na janela/parte de seleção de dados 1610 durante o período de tempo escolhido. A janela 1630 é uma tabela preenchida com tempos de amostragem para o rebanho/animal e os resultados da amostragem incluindo concentrações de metano e de dióxido de carbono (que pode ser calculado conforme discutido acima). A tabela da janela 1630 também mostra uma razão calculada de metano para dióxido de carbono para o rebanho/animal em cada tempo de amostragem. Os dados adicionais podem ser ilustrados na interface 1600 tal como a voltagem da bateria (conforme mostrada) ou outros parâmetros de amostragem tal como umidade, velocidade do vento, temperatura do animal e similar.

[0182] O usuário do sistema 950 e seu kit de ferramentas de análise 952 pode ainda processar os dados recebidos a partir do servidor GreenFeed 940 para gerar uma série de gráficos para prover representações visuais dos dados do animal rastreado. Por exemplo, a interface 1600 é mostrada para incluir uma janela 1640 com um gráfico que mostra as concentrações de metano e de dióxido de carbono ao longo de um tempo selecionado (tal como um período de ordenha particular ou visita à estação de alimentação), e essa tabela mostra as concentrações de uma maneira de sobreposição que correlaciona as concentrações de pico medidas durante cada eructação. Outra janela/área 1650 pode ser utilizada pelo kit de ferramenta 952 para prover um gráfico das razões calculadas de metano para dióxido de carbono para o rebanho/animal tal como durante o mesmo período de tempo utilizado no gráfico da janela 1640 ou outro período de tempo selecionado separadamente. Conforme será apreciado, o sistema GreenFeed provê uma ferramenta poderosa para não somente coletar dados em um rebanho e com base no animal individual como também para acessar, visualizar e manipular os dados coletados para tomar decisões de gerenciamento do rebanho de uma maneira bem informada (por exemplo, mudar a alimentação ou suplementos para um animal ou rebanho baseada em dados coletados e processados, escolher animais para reprodução baseado em fatores genéticos que fazem com que os animais sejam mais eficientes no processamento da sua comida e/ou que tenham mais liberações de gás de rúmen favoráveis, e assim por diante).

[0183] Neste momento, pode ser útil discutir algumas vantagens e funções úteis de um sistema GreenFeed típico. Apesar de os sistemas e processos GreenFeed serem inteiramente novos, cada componente do sistema foi extensivamente testado e os envelopes de funcionamento de cada sensor estão bem caracterizados e entendidos. Também, as medições de CO2, CH4 dos inventores e o sinalizador com o sistema GreenFeed pode ser rastreado de volta para os padrões gravimétricos. Os instrumentos NDIR estão disponíveis há muito tempo e seu desempenho em ambientes úmidos nas concentrações encontradas em GreenFeed é bem documentado.

[0184] Os sistemas GreenFeed podem operar para prover dados que sejam únicos e complementar aos outros métodos, por exemplo, os sistemas GreenFeed proveem fotos em tempo de emissões de CH4 e de CO2 a partir de animais individuais. Muitos animais podem ser rastreados durante períodos de tempo longos com pouca intrusão na rotina normal do animal. Um sistema GreenFeed típico não provê dados contínuos para todos os animais, durante o dia todo, cada dia. No entanto, pode ser operado para prover dados reais de campo para muitos animais a cada dia. Os dados são ideais para inicializar, ancorar e calibrar modelos que podem, portanto, prever fluxos diurnos mais precisamente. Além disso, um sistema GreenFeed conforme descrito pode identificar de maneira muito rápida, com bom custo benefício e discretamente as mudanças no rúmen e no comportamento metabólico de animais individuais ao longo do tempo. Em geral, uma vantagem primária do sistema GreenFeed é que seja muito mais fácil e mais barato para coletar os dados as emissões de um grande número de indivíduos sem o manuseio significativo dos animais ou o tempo de configuração associado, trabalho analítico e custos. Os sistemas GreenFeed são também robustos e simples para se manter durante um longo período de tempo então os sistemas podem ser úteis para estudos a longo prazo. Além disso, os componentes de um sistema GreenFeed são portáteis e podem ser facilmente movidos para novas localizações na medida em que as demandas de pesquisa mudam.

[0185] Na prática e utilização, as rações dispensadas automaticamente por um sistema GreenFeed influencia a biologia do rúmen e/ou comportamento de pastoreio. Por exemplo, em pastos muito bons na Dakota do Sul, os animais ainda irão visitar um alimentador GreenFeed por diversos minutos a cada dia para consumir uma ração suplementar de alguns copos de pastilhas de alfafa e feitas amostras das emissões pela sua respiração. Neste caso, uma quantidade pequena de "isca" alimentada para cada indivíduo é tão similar à forragem real na sua composição que a isca não causará impacto significativo sobre a função do rúmen. Alternativamente, o sistema GreenFeed com as suas estações/manjedouras de alimentação poderiam ser configuradas para distribuir uma mistura de mineral específica, suplemento de alimento, ou antibiótico para somente selecionar os animais no rebanho. Os resultados sobre CH4 e CO2 podem ser monitorados com o sistema GreenFeed. As aplicações potenciais, tratamento, e opções de implantação estão somente limitadas pela criatividade do operador do sistema e por seus objetivos.

[0186] Diversos estudos podem ser concluídos com um sistema GreenFeed. Monitorar as emissões de gás metabólico de ruminante provê uma visão na biologia do rúmen bem como em processos catabólicos e anabólicos. Por exemplo, os dados indicam que um sistema GreenFeed podem ajudar a diferenciar o CH4 e CO2 produzido no rúmen a partir de CH4 e CO2 emitido diretamente a partir dos pulmões. Esse dado é provável de ser relativamente sensível para quaisquer mudanças fisiológicas ou comportamentais que podem ocorrer em cada animal individual. Portanto, podem existir muitas aplicações de pesquisa potenciais de GreenFeed para aperfeiçoar a eficiência, aperfeiçoar o bem-estar do animal, estudar a saúde do animal, porém simultaneamente para baixar o custo para produtores individuais na indústria pecuária.

[0187] Um estudo pode ser desempenhado utilizado um sistema GreenFeed para estudar a produção de CH4 e ingestão de matéria seca (DMI). Os estudos anteriores descobriram que a produção de CH4 está relacionada cuidadosamente com o DMI para os animais individuais. Portanto, as medições de CH4 obtidas a partir da GreenFeed pode ser utilizado/processado pelo software de análise de dados GreenFeed para estimar a quantidade de DMI para animais específicos em um rebanho, relacionados especialmente relacionados uns com os outros. O sistema GreenFeed pode prover também uma estimativa razoável em um sistema de pasto/escala em que é difícil estimar o DMI para animais específicos.

[0188] Em outro caso, um sistema GreenFeed pode ser utilizado para estudar as emissões de CH4 e CO2 em relação à detecção e prevenção de doenças. Como o DMI para os animais individuais está ligado à produção de CH4, as condições de saúde que impactam o DMI podem estar refletidas rapidamente em fluxos de CH4 e de CO2. As mudanças em fluxos, monitorados por um sistema GreenFeed, então, poderia ser utilizado para alertar rapidamente o produtos de um potencial problema (por exemplo, o servidor de GreenFeed poderia emitir comunicações de alerta quando as mudanças de limite predefinidos em fluxos são detectados ou um dito alerta pode ser configurado no sistema de usuário no seu kit de ferramenta de análise de dados), que pode limitar os custos de tratamento e declínios de produtividade. Além disso, é também provável que doenças respiratórias específicas que limitam a troca eficiente de ar nos pulmões sejam refletidas como mudanças no CH4 e no CO2 respiratório comparado ao CH4 e CO2 do rúmen. O sistema GreenFeed pode prover dados monitorar rápida e eficazmente tais mudanças.

[0189] Em outro exemplo, um sistema GreenFeed pode ser utilizado para estudar a produção de CH4, dieta e suplementos. As emissões de CH4 representam perda de eficiência ao animal. Além disso, CH4 é um gás de efeito estufa. Reduzir as emissões de CH4 tanto aumenta a produtividade e reduz as emissões de gás de efeito estufa. Será bem entendido que as diversas estratégias e suplementos de alimentação podem reduzir potencialmente as emissões de gases de efeito estufa. O GreenFeed pode ser utilizado para documentar a eficácia de tratamentos específicos e para gerenciar quais alimentos e suplementos são providos para animais em resposta às emissões de metano medidos por animais particulares ou por um rebanho.

[0190] Em um exemplo de estudo, um sistema GreenFeed é utilizado para estudar CH4, CO2 e a eficiência do animal. É bem documentado que as perdas de CH4 de animais individuais sob condições idênticas podem variar de um para outro significativamente. O sistema GreenFeed é ideal para monitorar essas diferenças. Ademais, os dados coletados e processados de GreenFeed podem ajudar a determinar as causas de diferenças de eficiência observadas para ajudar a responder questões tais como: "São as diferenças de fluxo de CH4 e CO2 devido ao ambiente, comportamento ou genética?"

[0191] Em outro exemplo de estudo, um sistema GreenFeed pode ser utilizado para estudar as emissões de CO2 e tensão do cio. A tensão do cio aumenta as taxas metabólicas em mamíferos. O sistema GreenFeed pode ser utilizado para medir as emissões metabólicas de CO2 sob condições atmosféricas variadas. Ele pode ser utilizado também para avaliar as diferenças de sensibilidade do cio entre indivíduos. Além disso, as taxas de produção de CH4 são prováveis de serem afetados se a tensão do cio leva às mudanças de comportamento que são refletidos na dieta ou no nível de atividade.

[0192] Como ainda outro exemplo de uma utilização para um sistema GreenFeed, um sistema pode ser utilizado para estudar as emissões de CH4 e CO2 e detecção do cio. O DMI diminui tipicamente durante o início do ciclo de cio de um animal. Além disso, a atividade do animal foi documentada para aumentar significativamente. Portanto, é provável que as mudanças nas taxas de emissão de CH4 e de CO2 para o animal específico pode ser um indicador adicional de que um animal está no cio.

[0193] Em outro caso, um sistema GreenFeed pode ser utilizado para estudar as emissões de CH4 e a qualidade do pasto. A qualidade do pasto muda como uma função de intensidade de pastoreio e de variáveis climáticas. Na medida em que a qualidade da forragem diminui, a fração da admissão de energia bruta perdida como CH4 também aumenta. Portanto, um sistema GreenFeed pode ser configurado para monitorar ou rastrear as mudanças significativas em CH4 e em CO2 que agirão de maneira eficaz como indicadores de quando a intensidade de pastoreio é atingida e/ou quando existe uma necessidade de ou pode ser um benefício de prover uma ou mais suplementação de nutriente adicional para um rebanho (por exemplo, alertar um operador quando animais demais estão em um pasto, quando os rebanhos devem se mover para girar o uso de pastagens, quando os suplementos sozinhos podem superar um pasto deficiente, e assim por diante).

[0194] Conforme será apreciado, um sistema GreenFeed pode ser utilizado por quase qualquer gerente de um rebanho de animais ruminantes. Os inventores instalaram o GreenFeed em uma máquina de ordenha robótica, um laticínio de estábulo, e em um ambiente de pastoreio. Será fácil adaptar o mesmo alimentador a um confinamento ou outro ambiente de laticínio. Em condições populosas, um sistema GreenFeed pode se beneficiar de medições de controle do animal normal até limitar o acesso ao alimentador para um animal em um momento para cada período de amostragem (por exemplo, 5 minutos ou mais por amostragem em alguns casos). Neste sentido, no entanto, o acesso pode ser facilmente automatizado utilizando medições típicas de controle do animal.

[0195] O número de vacas por alimentador GreenFeed ou estação de amostragem dependerá da aplicação e da situação. Será útil para usuários estimar o número de alimentadores necessários para os seus objetivos específicos. A unidade de GreenFeed pode ser utilizada em múltiplos animais e em situações de alimentação contínuas. Onde os animais tiveram bom acesso à unidade/alimentador a maior parte do tempo, o alimentador será capaz de servir muitos animais tal como vacas (talvez até 60). Em situações de pasto, em que os animais tal como vacas se movem e não perdem tempo significativo em uma localização específica, seria mais preferido utilizar mais alimentadores (ou menos animais por alimentador/estação de amostragem).

[0196] Em algumas modalidades, cada animal utiliza uma estação de GreenFeed por pelo menos 5 minutos total por sessão. Aquele horário provê medições por 6 ou 7 eventos de eructações. As taxas de eructação podem variar, contudo os dados de teste coletados indicam que eles normalmente ocorrem a cada quarenta segundos para a maioria dos animais. Portanto, um usuário do sistema GreenFeed pode estimar quanto tempo os animais/vacas devem gastar em uma localização do GreenFeed e quantas unidades de GreenFeed serão utilizadas para atingir os objetivos específicos do projeto. Os sistemas GreenFeed foram projetados geralmente de modo que cada animal possa ser alimentado com uma quantidade específica de suplemento alimentar em um período específico de tempo. Além disso, com múltiplos alimentadores, os animais específicos poderiam ser autorizados a comer em um alimentador e outros em um alimentador diferente com tipo de comida diferente. Portanto, os animais podem ser tratados diferenciados, e o sistema é muito flexível para adaptar a um programa de pesquisa específico.

[0197] Nesse momento na descrição, pode ser útil descrever uma sequência de amostragem típica para um animal específico durante a utilização de um sistema GreenFeed. Essa descrição descreve um projeto útil exemplificativo e inclui também variações e alternativas potenciais para esse projeto exemplificativo (mas não limitativo). Primeiro, um animal, preferencialmente um animal ruminante tal como uma vaca, se aproxima de uma estação de alimentação GreenFeed. A unidade GreenFeed em algumas modalidades preferidas está configurada para pivotar com o vento (por exemplo, com a abertura para o cobertura de proteção/manjedoura está voltada para fora do vento e do fluxo de ar ou com o corpo sólido do cobertura de proteção/manjedoura voltado para o vento que se aproxima) de modo que o animal que esteja voltado para o vento com a sua cabeça inserida na unidade GreenFeed ou estação de alimentação. Com essa rotação do tipo cata-vento da unidade, o fluxo de vento está direcionado sobre e ao redor da unidade GreenFeed de uma maneira que minimize a turbulência e a mistura dentro do cobertura de proteção/manjedoura em que a amostragem de gás ocorre.

[0198] A forma da estação de alimentação ou cobertura de proteção/manjedoura GreenFeed é otimizada de modo que quando ocupada por um animal, o fluxo de ar na abertura do cobertura de proteção/manjedoura é suave e a mistura turbulenta em que as narinas do animal estão localizadas é minimizada (ou pelo menos reduzida a níveis aceitáveis). Alternativamente, a estação de alimentação ou unidade GreenFeed poderia estar localizada em um estábulo ou outro abrigo ou em uma máquina de ordenha automatizada ou em um sistema de distribuição de água comunitário de modo que o efeito das correntes de vento variáveis e as direções do vento seja minimizado. Como outra alternativa, a mistura perto da cabeça do animal poderia ser minimizada através da colocação de cortinas feitas de material flexível tal como retalhos de borracha ou portas de vento plásticas translúcidas (por exemplo, o animal insere a sua cabeça através de retalhos de borracha móveis que podem ser sustentados no topo da abertura ou nos lados da abertura). Como uma alternativa adicional, a mistura poderia ser restrita com uma cortina de ar, em que o ar é direcionado através de uma fenda estreita ao longo da extremidade aberta da unidade GreenFeed para restringir a mistura. Alternativamente, o difusor que leva para dentro do tubo de amostra/coletor de amostra poderia ser substituído por uma cobertura do tipo "coifa" através do qual ar e os gases metabólicos do animal são extraídos.

[0199] Em outras palavras, em algumas modalidades, as estações ou unidades GreenFeed são projetadas para minimizar de maneira reprodutiva a mistura e/ou para quantificar a mistura de maneira confiável. Em um dito projeto, as estações são mais uteis para a medição e monitoramento de razões de gases metabólicos, tal como razoes de CH4 para CO2 e de mudanças nas razões desses e de outros gases similares. No entanto, muitas modalidades em que a mistura é controlada e/ou quantificada são uteis para a medição de fluxos de massa desses gases. A medição dos fluxos de massa de gases metabólicos específicos é útil para determinar a eficiência do ruminante e a eficácia das estratégias de redução do CH4.

[0200] Em uma segunda etapa da sequência de amostragem, o animal preferencialmente é equipado com uma etiqueta de orelha RFID passiva, uma coleira com etiqueta RFID, ou uma etiqueta de orelha ou coleira RFID ativa para permitir que cada animal seja identificado pelo sistema GreenFeed. Alternativamente, o animal pode não ter qualquer etiqueta ou coleira, mas pode ser identificado a partir de uma câmera localizada nas proximidades da estação GreenFeed, mas, em alguns casos, cada animal não está identificado exceto como um membro de uma população local dos ditos animais. Com relação a uma terceira "etapa" na sequência de amostragem, o sistema GreenFeed contém dispositivos/componentes para gravar a presença do animal. Por exemplo, cada unidade GreenFeed pode conter um leitor de RFID que pode decodificar a etiqueta do animal e identificar um indivíduo específico para o registrador de dados/estação de análise de dados. As unidades GreenFeed também utiliza pistas de áudio e visual como um auxílio para treinar e notificar os animais na vizinhança que eles irão receber uma recompensa de eles visitarem a unidade.

[0201] Como uma quarta ou próxima etapa na sequência de amostragem, baseada na informação coletada sobre o animal individual através de sistemas independentes ou através de sistemas de coleta de dados acoplados (tal como balanças para determinar o peso do animal e/ou medições da produção do leite do animal), o sistema GreenFeed com o seu software de análise e/ou os operadores de GreenFeed determinam manualmente uma alocação ideal de suplemento mineral ou suplemento alimentício para ser distribuído ao animal durante um período específico de tempo. O alimento é distribuído preferencialmente em uma taxa que não seja mais rápida do que a taxa de consumo pelo animal a fim de minimizar o material restante para o animal seguinte e para desencorajar um comportamento de "bullying" em que um animal dominante tentaria forçar para fora do sistema GreenFeed o animal que o estivesse utilizando. Além disso, um sistema de portões e de calhas pode ser implementado para minimizar esse comportamento de apinhamento se necessário. Preferencialmente, se o animal sair antes da sua alocação ter sido consumida completamente, o sistema de distribuição para. Se o animal se aproximar mais tarde, outra parte da ração diária pode ser distribuída. Desta maneira, cada animal pode ser encorajado para visitar a unidade GreenFeed várias vezes por dia se o operador assim desejar. Os horários de distribuição individual adicional podem ser definidos de modo que os animais específicos são dispensados em momentos específicos do dia.

[0202] Como uma quinta ou próxima etapa na sequência de amostragem para uma modalidade, o animal é equipado com uma etiqueta RFID ativa que inclui um sensor que seja residente no canal auricular do animal. Quando o animal se aproximar da unidade GreenFeed, a sua identidade e a temperatura do seu corpo são lidas e gravadas em um computador/registrador de dados GreenFeed localizado nas proximidades da unidade GreenFeed.

[0203] Como uma sexta ou próxima etapa na sequência de amostragem, quando o animal estiver perto da unidade GreenFeed, um tubo de amostragem/coletor de amostragem de ar é ativado. O ventilador é ligado e extrai um fluxo de aproximadamente 100 pés cúbicos por minuto através do sistema de amostragem de ar GreenFeed. Na unidade de campo GreenFeed, o ar é puxado primeiro através de um difusor incluindo uma placa perfurada que está imediatamente adjacente às narinas do animal enquanto a sua cabeça estiver em uma posição de alimentação. O difusor é projetado para minimizar a mistura turbulenta da respiração e eructações do animal. Desta maneira, o ar que é extraído a partir do entorno da cabeça do animal, acima da área das suas narinas e boca leva consigo as emissões de gás metabólico do animal para dentro do ar capturado e roteado através do coletor de amostragem de ar/tubo de amostragem de ar. A unidade ou manjedoura/cobertura de proteção GreenFeed é projetado para capturar a respiração e eructações do animal rapidamente para minimizar a mistura com o ar ambiente fora da unidade.

[0204] Em uma sétima ou próxima etapa, o fluxo através do tubo de amostragem de ar e/ou do coletor de amostragem de ar passa através do difusor e então através de um filtro de ar projetado para remover a poeira e grandes partículas que poderiam afetar o desempenho dos sensores. Em uma oitava ou próxima etapa da sequência de amostragem, o ar passa através das estruturas projetadas para misturar uniformemente o ar através da seção cruzada do coletor de amostra de ar/tubo de amostra de ar (por exemplo, ao longo de/através do distribuidor de fluxo 1428 do conjunto de amostragem 1420 na Figura 14). Em uma modalidade preferida, as estruturas de mistura incluem "guias" anexadas nas laterais do tubo de amostragem de ar 1420 da Figura 14. Outras estruturas de mistura de ar podem incluir dosadores e defletores e/ou tubos plásticos com cerca de 0,25 centímetros (cm) de diâmetro e com 15 cm de comprimento que estão misturados juntos e empacotados no tubo de amostra de ar no percurso do fluxo para criar a mistura. Esses tubos servem para ajudar a manter o fluxo no tubo de amostra/coletor de amostra (por exemplo, coletor de amostra 1424 do conjunto 1420 na Figura 14).

[0205] Como uma nona ou próxima etapa na sequência de amostragem, o ar que escoa através do tubo de amostra de ar/coletor de amostra de ar escoa então sobre os sensores configurados para medir ou perceber os dados relativos à umidade, temperatura, pressão e velocidade. Nem todas essas medições são necessárias o tempo todo. A coisa importante é que o ar que escoa através do tubo de amostra/coletor de amostra esteja bem caracterizado e possa ser monitorado ou inferido de maneira precisa.

[0206] Como uma décima ou próxima etapa na sequência de amostragem, quando o animal insere a sua cabeça na unidade GreenFeed, um sensor de proximidade, por exemplo, um sensor de infravermelho ou ultrassônico, detecta a posição da cabeça do animal com relação ao difusor de amostra/entrada da amostra. O momento e a posição são então gravados tal como pelo registrador de dados. Além disso, a unidade GreenFeed pode incluir uma ou mais câmeras que irão gravar a presença de um animal e que podem ser utilizadas também para identificar os indivíduos específicos se as etiquetas não estiverem disponíveis ou utilizadas.

[0207] Como uma décima primeira etapa, a informação de RFID e de proximidade é então utilizada pelos registradores de dados e/ou estação de análise de dados para tomar decisões sobre a distribuição de alimento e gravar dados a partir dos instrumentos analíticos. Na prática, os sensores analíticos normalmente exigem um tempo de aquecimento significativo. Portanto, aqueles sensores são operados continuamente. Dependendo da disponibilidade da energia, o ventilador (ou bomba de ar) que extrai ou preferencialmente extrai o ar através do tubo de amostra/coletor de amostra pode ser deixado em funcionamento continuamente ou ele pode ser ligado quando o animal é detectado como estando presente.

[0208] Como uma décima segunda etapa no processo de amostragem, o animal se aproximou da unidade GreenFeed, o animal foi identificado e a sua ração suplementar e horário de alimentação foi determinado. A unidade com o seu funil de alimentação automatizado opera para distribuir uma parte da ração diária em uma taxa que mantém a cabeça do animal na unidade, mas também que seja lento o suficiente de modo que o animal ocupe a unidade por uma extensão de tempo suficiente para monitorar os diversos ciclos de eructação.

[0209] Como uma décima terceira ou próxima etapa, o sinalizador pode ser liberado durante o período de medição de diversas maneiras diferentes. Se um sensor específico do sinalizador estiver disponível, ele pode ser ligado quando o animal se aproximar do sistema GreenFeed e desligado quando o animal sair. Durante o tempo que a unidade GreenFeed estiver ocupada por um animal, ele pode ser trocado de uma taxa quantitativa, ou, pelo menos, de uma taxa controlada cuidadosamente de liberação perto das narinas do animal para uma liberação idêntica dentro do tubo de amostragem de ar/coletor de amostragem. A razão dos dois valores determina a taxa de captura da amostra.

[0210] Como uma alternativa ou décima quarta etapa, se o sistema analítico responder ao gás sinalizador, como no caso da maioria dos instrumentos NDIR projetados para medir CH4, mas que também responde ao propano, por exemplo, então, a liberação do sinalizador pode ser modulada de modo que o seu sinal pode ser diferenciado a partir daquele do CH4 emitido pelo animal. Preferencialmente, diversas eructações podem ser medidas, o gás sinalizador pode ser liberado, iniciando a linha de base, durante muitas outras eructações, e finalmente a liberação do sinalizador pode ser trocado para escoar dentro do tubo de amostra de ar/coletor de amostra de ar. Em outro exemplo, quando o intervalo de eructação para um animal específico for determinado, um pulso do gás sinalizador pode ser liberado para criar um pico que ocorre entre os eventos de eructação e alternados entre as liberações externas e internas.

[0211] Como uma alternativa ou como uma décima quinta etapa na sequência de amostragem, um absorvente diferencial, tal como "Carbo Sieve s3" distribuído por Sulpelco, pode ser empacotado em um tubo de filtro curto. Quando o tubo for colocado em linha com o analisador de CH4, o gás sinalizador (propano ou butano) é limpo de maneira diferencial a fim de que o sinal somente inclua CH4. Quando o filtro estiver trocado para fora de linha, então o analisador irá detectar tanto o CH4 quanto o sinalizador de propano. O odorante de mercaptano de etila adicionado ao gás propano e butano pode também vazar e ser limpo de maneira diferencial, por exemplo, com óxido de ferro, caso se suspeite que ele impacta negativamente sobre os animais que estão sendo amostrados.

[0212] Como ainda outra alternativa ou uma décima sexta etapa, o sinalizador pode ser liberado para animais selecionados durante as condições de mistura atmosférica selecionadas. Desta maneira, a taxa de captura pode ser determinada quantitativamente sob condições de medição específicas. Essas taxas de captura podem então ser utilizadas para desenvolver um modelo de regressão simples ou de relação numérica que conecte as medições específicas de GreenFeed (por exemplo, velocidade do vento e direção do vento) para mistura medida. Essa relação pode ser utilizada então para prever a taxa de captura para cada animal para cada período de amostragem.

[0213] Alternativamente ou como uma décima sétima etapa na sequência de amostragem, as mudanças na umidade medida no tubo de amostra comparadas com as medições ambientes são utilizadas para corrigir os fluxos para as mudanças de taxa de captura que ocorrem durante um período de amostragem. Por exemplo, a medição da umidade relativa pode subir de 70% (ar ambiente) até 90% quando o animal inserir a sua cabeça na unidade GreenFeed. No entanto, o sensor de proximidade indica que a cabeça permanece na posição, ao passo que a umidade relativa no tubo de amostra/coletor de amostra caiu para 80% durante o período da amostra, correspondendo a um aumento da velocidade do vento. O sistema de análise de dados pode determinar que a mistura aumentou pela razão determinada pela taxa de fluxo de ar ambiente e a mudança no fluxo total de massa de gases metabólicos a partir do animal para dentro da estação de alimentação ou unidade de amostragem.

[0214] Como uma próxima ou décima oitava etapa, as medições de CH4, CO2 e de outros gases metabólicos são feitas e gravadas tais como os intervalos de um segundo. Preferencialmente, os dados gravados são acessíveis por sistemas de computador remotos e/ou sistemas de smart phones. Alternativamente, os dados são armazenados em um registrador de dados local para coleta periódica, por exemplo, por técnicos que colhem informações do registrador ou que visitam fisicamente a unidade para recuperar os dados gravados.

[0215] O sistema GreenFeed pode ser operado de um modo automatizado, em que as decisões condicionais são programadas através de um computador remoto, ou smart phone. Alternativamente, o sistema GreenFeed pode ser operado de um modo manual através de um telefone celular/link de Internet. O animal consome a sua ração pelo período de tempo específico. Ele então sai e o próximo animal entra e o ciclo é repetido. O tempo total que cada animal ocupa a unidade GreenFeed não excede tipicamente cerca de oito minutos.

[0216] Uma questão que pode surgir com a utilização de um sistema GreenFeed é como as medições do fluxo de CH4 de curto prazo estão relacionados aos fluxos diários e qual é a incerteza associada com a realização das medições periódicas. As respostas para essas questões geralmente dependem do sistema de gerenciamento do animal. O ciclo diurno de CH4 e CO2 é afetado pela frequência de alimentação em uma operação do animal confinado ou o regime de pastoreio específico em uma situação de pasto. Para sistemas confinados, tal como, um laticínio moderno, os animais são alimentados continuamente, e é provável que a variabilidade diurna seja menor do que no pasto. Em um pasto, o pastoreio é impactado pela quantidade e qualidade da forragem e pela proximidade da água. Em um dado sistema, é possível utilizar os dados GreenFeed para estimar as taxas de emissões diárias totais para muitos animais de uma maneira discreta e com bom custo benefício. A generalização dos dados que envolvem a utilização de metodologias adequadas de extrapolação. Isso pode incluir modelos numéricos calibrados para dados de campo e/ou parametrizações simples sobre a frequência e temporização dos períodos GreenFeed para cada animal.

[0217] Em sistemas de pasto-pastoreio, os animais podem exibir um ciclo diurno de comportamento e tender a visitar o alimentador em momentos específicos. Por exemplo, foi descoberto que as vacas visitam geralmente um alimentador de pasto GreenFeed de manhã e à noite porque está tipicamente posicionado perto da água. É importante, contudo, relatar as medições da manhã e da noite para as flutuações diurnas entendidas nas emissões de CH4 observadas em animais de pasto. Ao colocar as unidades GreenFeed em locais estratégicos no pasto, os animais podem ser estimulados a visitar o alimentador em horários variados ao longo do dia. Independentemente da implementação de um sistema, os sistemas GreenFeed são muito úteis para determinar as taxas de emissões relativas entre os animais em qualquer sistema e para detectar as mudanças em um indivíduo que ocorre ao longo do tempo. Em um confinamento ou laticínio, em que às vezes de alimentação e as visitas pode ser mais aleatória, aleatoriedade da amostragem aumenta a habilidade para medir as emissões variáveis do animal ao longo do tempo.

[0218] A emissão diária pode ser estimada a partir de um período de amostragem de sete minutos por um animal tal como uma vaca. Esse exemplo assume uma taxa de emissão de CH4 constante ao longo do dia. No entanto, os modelos numéricos poderiam ser aplicados facilmente à medida de ponto para melhor estimar um valor diário. A área abaixo de uma curva nos picos associados com cada eructação pode ser utilizada para determinar a massa média de metano por eructação e o número de eructações por dia por ser utilizado para estimar as emissões de metano para esse animal ao longo de um dia. Por exemplo, em um teste, um período de amostragem de sete minutos foi utilizado quando uma vaca estava com a sua em um cobertura de proteção ou unidade de amostragem. As sete eructações ocorreram com um comprimento médio de cerca de 50 segundos, e a massa média por eructação foi determinada para ser de 0,10 gramas. Se isso for estendido então durante um dia inteiro, pode ser estimado que a vaca teria de 1700 até 1800 eructações em um dia (por exemplo, cerca de 1769 eructações). Isso resultaria no fato de que a vaca teria emissões de metano de 176 gramas por dia assumindo que a taxa monitorada de emissões médias continuaria ao longo do dia.

[0219] Algumas modalidades do alimento ou da estação de amostragem (tal como uma unidade de estábulo por utilização nas operações de laticínio ou similar) podem incluir um sistema de coleta de amostra auxiliar. O sistema ou conjunto de coleta de amostra auxiliar permite que um usuário colete uma amostra em um recipiente ou em um filtro para levar para um laboratório analítico para análise de constituintes que não podem ser medidos por instrumentos contínuos (tal como aqueles instalados nas unidades GreenFeed). Um conjunto de coleta de amostra auxiliar tipicamente inclui encanamento que permite que o usuário colete manual ou automaticamente tanto uma amostra quantitativa na saída do tubo de amostra quanto uma amostra qualitativa na extremidade frontal para misturar e limpeza potencial pelo filtro e paredes (que podem ser importantes para aldeídos e alcoóis e outros constituintes grudentos).

[0220] O software de análise de dados do sistema GreenFeed ou o software local provido como parte do controlador para o conjunto de coleta de amostra auxiliar inclui programar do modo que as amostras possam ser coletadas de maneira condicional. Neste sentido, o controlador (com o seu próprio software ou em resposta a um sinal de controle a partir de um controlador remoto/sistema/estação de análise de dados) determina quando uma eructação é detectada e, em resposta a uma dita detecção, liga uma bomba de amostra do conjunto de coleta de amostra auxiliar. Por outro lado, o controlador e seu software podem ser configurados para desempenhar a amostragem somente quando não existir eructações. Amostragem pode ser também condicional em outros dados e sinais também. Por exemplo, o controlador pode iniciar a amostragem quando o sensor de proximidade detectar a presença do focinho do animal na posição ideal ou quando a respiração do animal for detectada dentro de um cobertura de proteção ou unidade GreenFeed. Em alguns casos, o controlador do conjunto funciona para afetar a amostragem de cada respiração, mas evita as eructações.

[0221] Conforme discutido acima, as unidades de campo ou baseada em pasto podem ter baterias que são recarregadas através do uso de um ou mais painéis solares enquanto as unidades baseadas em laticínio/estábulo podem ter fios rígidos para ligar. Numerosos outros componentes ou aspectos adicionados podem ser providos com cada unidade GreenFeed para prover um sistema GreenFeed geral mais eficaz. Por exemplo, uma unidade pode ser equipada com conjuntos/dispositivos de som e de luz operados por um controlador local ou remoto para prover seletivamente tons/sons audíveis e visíveis, respectivamente, por animais próximos. Esses sinais audíveis e visíveis podem ser utilizados em muitas combinações e maneiras diferentes para condicionar os animais a se engajar em um comportamento desejado especificamente.

[0222] Por exemplo, quando um animal se aproxima e a sua etiqueta de orelha é lida, se ele for elegível para obter uma "recompensa", uma luz se acenderá e um som soará. Quando o animal inserir a sua cabeça completamente dentro do GreenFeed e for detectado pelo sensor de proximidade, o alimento pode ser dispensado após um pequeno atraso. Eventualmente, o atraso entre a luz e/ou outros sinais pode ser aumentado antes de a recompensa ser dispensada. Dessa maneira, o animal pode ser treinado de maneira eficaz para colocar o seu focinho na posição ideal por um tempo suficiente para que nós possamos coletar os dados por diversas eructações e ainda minimizar a quantidade da "recompensa" dispensada. Isso tem diversas vantagens. As mudanças minimizam a dieta do animal, elas treinam o animal para manter a sua cabeça na posição correta (aperfeiçoando a qualidade dos dados enormemente), e elas minimizam os requisitos para servir a unidade. Em outras palavras, as unidades não precisam ser serviços tão frequentemente tal como para adicionar o alimento ou limpar os filtros de ar.

[0223] Alternativamente, a unidade GreenFeed pode ser configurada para prover um tom ou um sinal de luz diferente ou os dois quando os dados necessários foram coletados com sucesso para fazer com que ou incentivar que o animal saia. Neste caso, o sinal pode ainda ser associado com uma carga estática pequena (como aquela de uma produção de gado) para incentivar que o animal ande para frente. A carga poderia possivelmente ser administrada através do prazo de alimentação, mas isso pode não ser desejável, pois o animal pode evitar então a unidade como um todo. Em alguns casos, a carga elétrica é administrada através de um fio que cai da parte de cima do dorso do animal. Um dito sistema para incentivar que um animal deixe um local é utilizado em máquinas de ordenha robóticas e funciona bem. Eventualmente, uma mudança na luz e/ou em um tom será suficiente para incentivar que o animal saia para evitar o choque ou outro retorno negativo (por exemplo, uma liberação de um odorante para incentivar que o animal saia). Por exemplo, algumas unidades GreenFeed pode utilizar propano como um sinalizador para determinar a "razão de captura" em GreenFeed, e os inventores observaram que alguns animais não gostam do odor de sulfeto de tri-metil que é adicionado comumente ao propano como um odorante. Em algumas unidades, um purificador é utilizado para remover o odorante antes de liberar o propano quando um animal estiver presente de modo que poderia ser fácil equipar o cilindro de propano com uma válvula de três vias para liberar o propano com o odorante como um sinal de que é hora para o indivíduo deixar a unidade GreenFeed. Outros odorantes poderiam ser utilizados também.

[0224] Conforme será apreciado, existem muitas combinações potenciais de estímulos e de comportamentos que pode ser utilizado com uma unidade GreenFeed para incentivar ou desestimular ações particulares por animais. Também, um sistema GreenFeed pode incluir uma ou mais unidades de treinamento independentes que têm essas capacidades de sinalização e detecta a presença do animal e distribui uma "recompensa". A unidade de treinamento, no entanto, não conteria sensores de gás ou qualquer outro sensor. Ela pode ser configurada para somente ter um detector de movimento simples e estar controlada de modo que quando um animal se aproxima, ela libera alimento. A unidade de treinamento pode conter também um leitor de RFID de modo que os animais específicos podem ser identificados e seduzidos em um cronograma.

[0225] Em uma implementação das técnicas descritas aqui, uma unidade foi construída para um laticínio de pesquisa de estábulos. A fim de ajustar abaixo da barra de laço de um laticínio típico, a unidade foi montada em um carrinho de três rodas muito baixo. A unidade foi acionada por corrente alternada, mas tinha um sistema de condicionamento de energia e bateria de apoio de modo que poderia funcionar por um período de tempo sem a energia de corrente alternada. Além disso, a unidade inclui um conjunto de válvulas de amostragem e um sistema de bombeamento para coletar as amostras de gás para medições analíticas exploratórias. O sistema de amostragem foi muito flexível em que ele estava adaptado para ser programado para coletar amostras de ar em intervalos de tempo específicos e poderia ser definido para fazer amostras de eructações individuais.

[0226] Uma série de aperfeiçoamentos ou aspectos do projeto podem ser incluídos em um alimentador independente típico ou unidade GreenFeed tal como o alimentador 910 da Figura 9 ou alimentador/manjedoura/cobertura de proteção 1310 da Figura 13 ou em uma unidade de laticínio típica de estábulo. Esses aspectos do projeto podem ser incorporados para tornar as unidades mais fáceis de utilizar e de mover. Por exemplo, o topo do escaninho de comida pode ser mantido relativamente baixo na altura de modo que seja mais fácil enchê-lo (por exemplo, uma abertura de enchimento de 4 a 6 pés ou similar), e o escaninho de comida pode incluir uma extensão de comida de 50 libras (ou de outro tamanho) para aumentar a armazenagem geral/capacidade de distribuição (por exemplo, até 100 libras ou mais).

[0227] O tubo de queda do alimento no cobertura de proteção/manjedoura pode estar localizado fora do caminho do nariz da vaca. Cada cobertura de proteção/manjedoura de uma unidade GreenFeed pode incluir uma bandeja ou prato de alimento e um coletor de admissão de ar é posicionado adjacente ou perto da bandeja/prato de alimento. Em algumas modalidades, o coletor de admissão é feito de aço inoxidável, e ele circunda o focinho do animal (por exemplo, com uma parede (que pode ter três seções ou ser arqueada) que se estende pelo menos ao redor dos lados e frente do focinho do animal) para ainda aumentar a uniformidade da taxa de captura da respiração do sistema GreenFeed. A unidade pode ser utilizada com ou sem extensões de asas no alimentador que ajuda a restringir a mistura. Normalmente, pode ser útil treinar os animais (tal como vacas) sem as extensões, então os adiciona após alguns dias se necessário para reduzir a mistura no cobertura de proteção/manjedoura. Até o momento, sob condições de funcionamento de campo atuais, as asas não necessitaram obter resultados de amostragem úteis. Um sensor e/ou câmeras de posição da cabeça (tal como uma câmera de web) podem estar colocadas dentro de ou em localizações rebaixadas dentro do alimentador/unidade de modo que os animais não possam lamber ou danificar os dispositivos.

[0228] A Figura 17 ilustra uma estação de alimentação ou unidade GreenFeed 1700 mostrando um arranjo da parte interior de uma manjedoura/cobertura de proteção que seja útil para a amostragem da respiração do animal. Conforme mostrado, a estação de alimentação 1700 inclui um cobertura de proteção/manjedoura 1710 que pode ter um corpo oco que tem a forma geralmente de cunha. O cobertura de proteção 1710 inclui uma abertura em um lado para receber a cabeça de um animal e o espaço interior do cobertura de proteção 1710 é definido pelas superfícies internas 1714 da parede do cobertura de proteção 1710. Em uma superfície ou parede 1716 do cobertura de proteção 1710, uma bandeja de alimento 1720 está posicionada e está configurada com uma superfície rebaixada para receber alimento/suplementos que possam ser distribuídos a partir da saída do escaninho do alimento 1740 (que está tipicamente posicionado em uma localização para frente no cobertura de proteção 1710 de modo que o nariz de um animal não bloqueie a saída ou de modo que o alimento não seja distribuído para o animal).

[0229] A unidade 1700 ainda inclui um difusor de admissão de amostragem 1730 que está configurado para embrulhar as laterais e frente da cabeça/focinho de um animal quando estiver se alimentando na bandeja 1720. Neste sentido, o difusor 1730 inclui três superfícies/paredes de entrada 1732, 1734, 1736 que inclui uma série de entradas através das quais o ar/gás para amostragem pode ser extraído para fora do cobertura de proteção 1710. As superfícies de entrada 1732, 1734, 1736 se estendem a partir da bandeja 1720 e podem ser anguladas para dentro alguma quantidade para melhorar a captura da respiração/eructação do animal (tal como nos ângulos de 15 a 45 graus ou similar). As superfícies laterais 1732, 1736 pode se estender no sentido da abertura 1712 em um ângulo (tal como em 30 até 45 graus) e uma distância para prover uma quantidade desejada de "embrulho" ao redor do focinho do animal (tal como extensão de 3 a 10 polegadas no sentido da abertura 1712 ou similar dependendo do tamanho do animal).

[0230] A unidade 1700 inclui também uma entrada ou superfície rebaixada 1750 na qual um sensor pode ser provido para perceber a presença da cabeça/nariz de um animal. Esse sensor é mostrado como estando posicionado diretamente acima da bandeja de alimento 1720, porém pode estar posicionado em qualquer lugar no cobertura de proteção 1710 tal como um lado da parede interna 1714. Ademais, a unidade 1700 inclui uma saída do gás sinalizador 17 60 que pode incluir um tubo que se estende até uma localidade próxima da parede/superfície do difusor de amostragem frontal 1734 ou qualquer lugar no cobertura de proteção 1710.

[0231] O projeto do tubo de coleta de gás pode ser variado também para praticar a invenção. Em alguns casos, o tubo de coleta está configurado para facilitar a mistura horizontal uniforme enquanto se evita esticar a amostra ao longo do tubo. Além disso, o tubo de coleta ou tubulação pode ser configurado para criar perfis de velocidade uniformes do ar/gás amostrado de modo que taxas de fluxo e fluxos têm uma incerteza significativamente menor. O tubo ou conjunto de coleta pode estar configurado também para controlar (por exemplo, reduzir) os períodos de defasagem do CH4 e do CO2. O período de defasagem é a quantidade de tempo entre a liberação de uma amostra e quando ela é medida de fato pelos sensores. Em algumas modalidades anteriores, o período de defasagem foi de cerca de 17 segundos, mas em configurações posteriores, o período de defasagem é de somente cerca de 6 segundos.

[0232] Na prática, uma unidade ou estação de GreenFeed está configurada para incluir sensores para metano, dióxido de carbono, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, vapor de água, temperatura, velocidade do ar, posição da cabeça, sensores de RFID para etiquetas de orelha e mais. A fim de treinar e controlar o comportamento do animal, cada unidade inclui tipicamente luzes de sinal e um sistema de som que gera tom. Esses podem ser utilizados através de diversas opções de programação para condicionar os animais para ficarem atentos de que se eles se aproximarem da unidade no momento especificado (dia ou noite) uma recompensa será distribuída.

Claims

Método para gerenciar emissões de metano de um ruminante (204, 1304), caracterizado por compreender:
prover um mecanismo (120) para distribuir alimentos para um ruminante em uma bandeja de alimentos (1406, 1720), o mecanismo (120) inclui um tubo de coleta de gás (1350, 1424) com uma entrada adjacente à bandeja de alimentos (1406, 1720) e configurado para mover um fluxo de ar para dentro da entrada;
medir o dióxido de carbono e metano no ar próximo da bandeja de alimentos (1406, 1720) em uma primeira etapa de medição de concentração gás para determinar um nível de gás ambiente;
detectar um ruminante (204, 1304) próximo da bandeja de alimentos (1406, 1720) no mecanismo de distribuição de alimentos (120);
medir um fluxo total de ar através do tubo de coleta de gás (1250, 1424) em uma etapa de medição de fluxo de ar total, o fluxo de ar total incluindo o respirar do ruminante;
medir o dióxido de carbono e metano no ar próximo da bandeja de alimentos (1406, 1720) em uma resposta a detecção do ruminante (204, 1304) em uma segunda etapa de medição de concentração do gás;
processar a concentração de dióxido de carbono e metano medida da primeira e segunda etapa de medição de concentração de gás com uma estação de análise de dados (490, 701, 713), para determinar um aumento da concentração de dióxido de carbono e metano; e
determinar os fluxos de dióxido de carbono e de metano para o ruminante (204, 1304) com a estação de análise de dados (90, 701, 713) baseado no fluxo de ar total e no aumento determinado no dióxido de carbono e metano.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender operar a estação de análise de dados (90, 701, 713) para determinar, baseado nos fluxos determinados de dióxido de carbono e de metano, um suplemento (126) para ser apresentado no alimento distribuído pelo mecanismo de distribuição de alimentos (120) para o ruminante (204, 1304) para controlar o metano emitido pelo ruminante (204, 1304) .
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de distribuição de alimentos (120) inclui um ventilador (1358, 1440) que move o ar sobre a bandeja de alimentos (1406, 1720) para dentro do tubo de coleta de gás (1350, 1424), e um sensor de fluxo de ar (1450) que mede o fluxo de ar no tubo de coleta (1350, 1424) para determinar o fluxo de ar total quando o ruminante (204, 1304) é percebido como estando no mecanismo de distribuição de alimentos.
Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente operar um sistema do sinalizador para descarregar uma quantidade de um sinalizador no mecanismo de distribuição de alimentos (120), percebendo uma concentração do sinalizador descarregado no tubo de coleta de gás (1350, 1424) e, com a estação de análise de dados (490, 701, 713), quantificar uma taxa de captura para a respiração emitida pelo ruminante (204, 1304) durante a segunda etapa de medição e aplicar a taxa de captura aos fluxos de massa determinados para gerar fluxos ajustados pelas taxas de captura para o ruminante (204, 1204).
Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o tubo de coleta de gás (1350, 1424) inclui um distribuidor de fluxo fornecendo uma mistura do fluxo de ar extraído no tubo de coleta de gás (1350, 1424) através do tubo de coleta de gás (1350, 1424), pelo que a mistura do fluxo de ar é fornecida através de um percurso de fluxo com mistura mínima ao longo do percurso de fluxo no tubo de coleta de gás (1350, 1424) .
Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 5, caracterizado pelo fato de que um difusor de entrada (1420, 1730) para a entrada do tubo de coleta de gás está posicionado no mecanismo de distribuição de alimentos (120) para se estender para cima a partir de pelo menos dois lados da bandeja de alimentos (1406, 1720), o difusor de entrada (1730) incluindo uma pluralidade de orifícios de entrada para direcionar a respiração do ruminante e ar para dentro da entrada do tubo de coleta de gás e/ou o método compreendendo adicionalmente diferenciar emissões de metano e de dióxido de carbono pelo ruminante (204, 1304) durante eructações a partir de emissões de metano e de dióxido de carbono no ar corrente do ruminante (204, 1304) .
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o fluxo de ar total é de pelo menos cerca de 8 vezes maior do que a respiração emitida pelo ruminante (204, 1304).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a detecção do ruminante (204, 1304) compreende operar um sensor de cabeça (1324) infravermelho ou ultrassônico para determinar uma posição da cabeça do ruminante em relação à bandeja de alimentos (1406, 1720) incluindo uma distância de uma parte da cabeça do ruminante até o sensor de cabeça (1324).
Aparelho (1300) para monitorar emissões de metano de um ruminante (204, 1304), caracterizado pelo fato de que compreende:
um meio para seduzir um ruminante (204, 1304) a colocar o seu nariz e boca voluntariamente em uma posição que facilite a medição da respiração exalada;
um coletor de admissão de gás (1420, 1730) com uma entrada perto da posição do nariz e boca no meio de sedução do ruminante, o coletor de admissão de gás (1420, 1730) extraindo um fluxo de ar para dentro da entrada;
um dispositivo de monitoramento de metano que monitora o metano no coletor de admissão de gás (1420, 1730) incluindo as concentrações de metano na respiração exalada do ruminante (204, 1304) e em ar na ausência do ruminante (204, 1304); e
uma estação de análise de dados (490, 701, 713) que processa as concentrações de metano monitoradas para determinar o metano emitido pelo ruminante (204, 1304) a partir do metabolismo do rúmen, em que o determinado metano emitido pelo ruminante é uma medida de um fluxo de metano na respiração exalada, o fluxo medido sendo determinado baseado no fluxo de total de ar no coletor de admissão de gás (1420, 1730).
Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um recipiente (122) que distribui um suplemento para dentro do meio de sedução do ruminante para consumo pelo ruminante (204, 1304), em que o recipiente (122) é operável para distribuir o suplemento em resposta ao metano determinado emitido durante o metabolismo do rúmen e em que o suplemento é adaptado para reduzir a emissão de metano na respiração exalada do ruminante (204, 1304).
Aparelho, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o meio de sedução do ruminante compreende uma concha de alimentação com uma abertura para receber o nariz e a boca do ruminante (204, 1304), a concha de alimentação incluindo um corpo em forma de cunha e sendo pivotal em relação ao vento de modo que a abertura está voltada para o sentido oposto partir de uma direção do vento para limitar a mistura na concha de alimentação.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o meio de sedução do ruminante inclui um identificador do animal para identificar o ruminante (204, 1304) e um conjunto de luz e de som para seletivamente emitir luz e som quando o ruminante (204, 1304) identificado estiver elegível para monitoramento ou alimentação via o aparelho.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um sensor de fluxo de ar que mede o fluxo total e um mecanismo de liberação do sinalizador para descarregar seletivamente uma quantidade de um gás sinalizador, a estação de análise de dados (490, 701, 713) funcionando adicionalmente para determinar uma taxa de captura da respiração exalada via a entrada baseada em um monitoramento do gás sinalizador e no fluxo total medido.
Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que a estação de análise de dados (490, 701, 713) inicia adicionalmente um relatório sobre saúde, ingestão de matéria seca, ou condição de reprodução para o ruminante (204, 1304) baseado em uma comparação do metano determinado com um valor de limite de metano.