Design and construction of low-cost respiration chambers for ruminal methane measurements in ruminants

Inglés. ABSTRACT Ruminant animals contribute significantly to methane emissions in tropical regions. Nonetheless, there are few facilities available in those regions of the world for in vivo measurement of methane production in cattle. The aim of the present work was to describe the design, construction and operation of respiration chambers for in vivo measurement of methane production in cattle in Mexico. Locally available materials were used in the construction. Walls, roof and doors were constructed of thermic panels with two windows of acrylic at the front so the animal can be observed at all times. Chambers have an air volume of 9.97 m3. Air is drawn from the chamber at a rate of 500 L/min by the effect of mass action flow generators. Methane was measured in air samples with an infrared analyzer. Chambers operate under a slight negative pressure of around -500 Pa. Air temperature inside the chambers is kept at 23 °C with an air conditioner, while relative humidity is maintained at 55 % with a dehumidifier. Functioning of the chambers was evaluated in Bos indicus, Nelore cattle fed Taiwan grass (Pennisetum purpureum) and a concentrate (18 % crude protein), and measurements were made during runs of 23 h duration. Methane production was on average 173.2 L per day, while the emission factor was 17.48 L methane per kilogram o dry matter consumed. It concludes that this respiration facility is capable of measuring methane production accurately in cattle fed tropical rations.

Español; castellano. RESUMEN Los rumiantes contribuyen significativamente a las emisiones de metano en las regiones tropicales. Sin embargo, hay pocas instalaciones disponibles para la medición in vivo de estas emisiones. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue describir el diseño, construcción y operación de cámaras de respiración para la medición in vivo de la producción de metano de bovinos en México. En la construcción se utilizaron materiales disponibles localmente. Las paredes, el techo y las puertas se construyeron de paneles térmicos con dos ventanas de acrílico, en ambos lados, en la parte delantera. Las cámaras tienen un volumen de aire de 9.97 m3. El aire de la cámara se extrae con una bomba de flujo de masas a una velocidad de 500 L/min. El metano mezclado en las muestras de aire se cuantificó con un analizador de infrarrojo. Las cámaras funcionan bajo presión negativa de -500 Pa. La temperatura y humedad relativa se mantiene a 23 °C y 55 %, respectivamente. El funcionamiento de las cámaras se evaluó utilizando ganado Bos indicus, de la raza Nelore, alimentado con pasto de Taiwán (Pennisetum purpureum) y un concentrado con 18 % de proteína cruda; y se realizaron mediciones con las cámaras durante 23 h. La producción de metano fue de 173.2 L/día, mientras que el factor de emisión fue de 17.48 L de metano/kg de materia seca consumida. Se concluye que las cámaras de respiración pueden medir con precisión la producción de metano en ganado Nelore consumiendo raciones tropicales.