DESCRIPCIÓN

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enfoca en el campo de la reducción de gases de efecto invernadero y la protección y cuidado de los animales. En general, se refiere a un dispositivo captador y acumulador de la emanación de gases metano de animales bovinos. Este dispositivo está comprendido por al menos un cinturón de ajuste, al menos una espiga de soporte y una cubierta de un diámetro o extensión tal que cubre la longitud del animal. La adaptación del soporte (cinturón, espiga, estructura de apoyo) al animal permite la "movilidad" de éste de forma cómoda sin ser invasivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El metano es un gas incoloro, inflamable y no tóxico. Se considera un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al Calentamiento Global del planeta, ya que tiene un potencial de calentamiento superior al dióxido de carbono. Sin embargo, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera es significativamente mayor a la del metano y, por esta razón, es considerado como el principal gas responsable del calentamiento de nuestro planeta.

Con respecto a las principales fuentes de emisión de metano, éstas se pueden clasificar en dos partes diferentes atendiendo a su origen. Las primeras se producen de forma natural por la descomposición de materia orgánica en ausencia de oxígeno. La segunda, que es de origen antropogénico, las genera el hombre. Sus principales fuentes de emisión son los combustibles fósiles (explotación y distribución), las explotaciones agropecuarias (se produce en el sistema digestivo de los rumiantes), y los vertederos. En las últimas décadas, la concentración de metano en la atmósfera se ha ¡do incrementando de manera importante, hasta un 1 % por año, siendo su principal origen en las actividades humanas. Actualmente, el metano contribuye al Calentamiento Global con un 15%. Además, se espera que a finales del siglo XXI el efecto de este gas supere al del dióxido de carbono.

La ganadería vacuna y ovina repartidas por todo el planeta son las responsables de casi una cuarta parte de todas las emisiones de metano en el planeta. Esto es debido a que la cría del ganado produce anualmente 115 millones de toneladas de gas metano. Este componente se genera principalmente por los procesos fermentativos del alimento que ingresa al rumen. Además, hay evidencias sobre las características físico-químicas de la dieta del animal, que muestran que una subnutrición contribuye a incrementar las tasas de metano.

El cambio climático es una de las problemáticas más grandes que está afectando a nivel mundial, donde diversas medidas se proponen para poder detener este fenómeno, sin embargo, la cantidad de contaminantes que se generan parece ser más rápido que las soluciones y medidas que se utilizan para frenarlo.

A nivel mundial se han firmado diferentes tratados para tratar el tema de las emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI) donde los países miembros se comprometen a reducir sus emisiones de GEI, encontrándose entre estos, por ejemplo, el Acuerdo de París, el Protocolo de Kioto, entre otros.

En la Tierra el efecto invernadero es natural. Sin él, el planeta no sería habitable. Este proceso se genera a partir de los Gases de Efecto Invernadero (GEI), quienes tienen la característica física de absorber el calor y mantenerlo. En consecuencia, al aumentar la concentración de GEI en la atmósfera debido a distintas actividades humanas, aumenta también la temperatura global. De esta forma, interferimos en el equilibrio natural del planeta.

Este es uno de los principales problemas que genera la industria ganadera al medio ambiente, ya que en Chile es directamente responsable del 10,6% de las emisiones de GEI, siendo la tercera principal fuente en el país. Delante de ella se encuentra la generación de electricidad (31%) y transportes terrestres (20%), según el Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero de Chile (1990-2013), actualizado en 2017.

La emisión del gas metano liberado es 60 veces más nocivo que la emisión de CO2, y la combustión de cualquier tipo de gas, libera a la atmosfera CO2. Sin embargo, la combustión de biogás, difiere de la combustión de gas natural comprimido (GNC) y del gas licuado de petróleo (GLP), en que, cuando se combustionan derivados del petróleo, carbón o gas natural, se está emitiendo a la atmósfera toneladas de un compuesto que ha estado retenido en el subsuelo durante millones de años, en forma de CO2, en lo que se conoce como carbono de ciclo de largo y es ahí donde radica la diferencia con el biogás, que hace que sea considerado una energía de origen renovable ya que el biogás puede tener un contenido en metano entre 50-75% en volumen, siendo el resto mayohtahamente CO2. Dicho metano, una vez que se quema genera, como producto de la combustión, la formación de más CO2; pero este CO2 está encuadrado dentro del ciclo corto del carbono el que está considerado como natural, ya que puede ser fijado por las plantas mediante fotosíntesis. (Cuenca, J., 2017. El Biogás y Los Gases De Efecto Invernadero (GEI) - AGF [en línea] Agfprocesos.com).

Por tanto, es preferible que este metano generado sea utilizado, combustionado y transformado, para que no se libere como metano libre a la atmosfera, además el uso de biogás es una alternativa sustentable, como reemplazo al uso de los otros tipos de gases como el GNC y GLP que son más contaminantes y no son energías renovables.

Debido a este problema de contaminación y búsqueda de energías renovables, han surgido distintas innovaciones, como es el caso del dispositivo de cubierta bovino, que captura y acumula la emanación de gases metano de animales bovinos. Así, se indican en el estado de la técnica, diferentes patentes que utilizan algunos tipos de dispositivos, por ejemplo, la solicitud de patente GB 2450506, menciona un aparato y método para reducir las emisiones de gas metano derivadas directamente del ganado que se encuentra en un refugio bajo techo. El metano producido por los animales se extrae del lugar y posteriormente se descompone. El sistema de extracción del gas metano incluye un pasadizo de entrada en una disposición de embudo, por donde el gas metano es aspirado eficientemente hacia el interior del aparato de descomposición por medio de un ventilador hacia el conducto de extracción. El conducto de extracción comprende una válvula unidireccional y se extiende a una cámara. La cámara tiene una vía de salida que está en comunicación con el exterior del refugio del animal. El aparato y método presentado en dicha solicitud de patente no es invasivo para el cuerpo del animal, pero limita su movilidad al introducirlo en refugios bajo techo para llevar a cabo las captaciones y mediciones.

La solicitud de patente KR 20170054024, divulga una cámara de control ambiental para medir gases respiratorios/emitidos en un proceso de tratamiento de estiércol de animales y ganado y, más específicamente, se refiere a una cámara de control ambiental que consta de una estructura externa y una estructura interna que son efectivas para un sistema de medición del gas de inspiración de los animales y el gas emitido en un proceso de tratamiento de estiércol de ganado, el sistema es capaz de medir simultáneamente los gases respiratorios de los animales (metano, dióxido de carbono), los gases de escape (metano) y los gases (metano, óxido nitroso y sustancias con mal olor) emitidos en un proceso de tratamiento de estiércol de ganado. La cámara de control ambiental divulgada en la solicitud de patente tampoco es invasiva para el cuerpo del animal, pero al igual que lo presentado en el documento anterior, limita la movilidad del animal al introducirlos a una cámara para realizar las mediciones respecto a los gases emitidos.

La patente de invención US 6982161 , presenta un método para producir microorganismos utilizando metano en un aparato confinado, el que comprende usar el metano exhalado a través de la exhalación de un animal rumiante como fuente de carbono y/o energía para el crecimiento de dichos microorganismos, el método comprende: a) recolectar gas metano que ha sido exhalado por la exhalación de animales rumiantes, b) proporcionar microorganismos que utilizan metano que pueden utilizar dicho metano como fuente de carbono y/o energía para el crecimiento, c) proporcionar un medio de cultivo de crecimiento que promueva el crecimiento de dichos microorganismos, incluyendo un sustrato nutriente y/o un medio de inmovilización de microorganismos, d) proporcionar un medio para la exposición mutua dirigida de dicho metano, dichos microorganismos y dicho medio de cultivo-crecimiento, incluyendo un medio para la captura y transporte de dicho metano y un medio para confinar dichos microorganismos, dicho medio de cultivo- crecimiento, y dicho metano a un aparato específico existente fuera del tracto digestivo de un animal rumiante, e) exponer mutuamente dicho metano, dichos microorganismos y dicho medio de cultivo de crecimiento para hacer que dichos microorganismos crezcan en dicho aparato utilizando dicho metano y dicho medio de cultivo de crecimiento. El método para producir microorganismos utilizando metano que comprende usar el metano exhalado a través de la exhalación de un animal rumiante, es un método que no limita la movilidad del animal, pero para usar el metano exhalado se deben invadir de algún modo las fosas nasales del animal para recolectar el metano exhalado por el animal.

El modelo de utilidad CN 201830744, describe un dispositivo para reducir el aumento del calentamiento global mediante la conversión de los gases residuales vertidos por animales en metano, el que comprende una campana, una tubería de excrementos y al menos una tubería de gas. La campana se usa para cubrir el ano de un animal, la tubería de excrementos está conectada con la campana, las tuberías de gas están conectadas con la campana, una primera válvula unidireccional está dispuesta en la tubería de excrementos, una segunda válvula unidireccional está dispuestos en cada tubería de gas, y un contenedor está dispuesto en un extremo de cada tubería de gas. Cuando el animal agota el gas de las ventosidades o defecar, el excremento del animal cae en el dispositivo desde el tubo de excremento a través de la primera válvula unidireccional, y el gas residual descargado se conduce a los tubos de gas y entra en los contenedores a través de la segunda válvula de paso para recolección y almacenamiento. La solicitud de patente describe un dispositivo que permite recolectar los gases residuales vertidos por los animales, no limita la movilidad del animal, pero es invasivo ya que, para recolectar dichos gases residuales, se debe invadir la zona del ano del animal. Otro tipo de solución para captar la emisión de gas metano por parte de animales bovinos, ha sido desarrollado por el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria de Argentina (INTA), en este caso, en una forma muy cuestionada por parte de comunidades animalistas, la captura del gas metano se realiza por medio de la utilización de un sistema de cánulas comunicadas directamente con el estómago del rumiante -donde se aloja el metano- para llenar una bolsa plástica que, a modo de mochila, se ubica en el lomo del animal. Como bien se puede entender, esta metodología es sumamente invasiva para el animal y nadie puede demostrar que no sea un método que provoque dolor, en algún momento, al animal.

En consecuencia, actualmente existen soluciones para captar y acumular los gases emanados por animales bovinos, pero estos son invasivos para el cuerpo del animal o limitan la movilidad (libertad de desplazamiento) del animal.

Por tanto, existe la necesidad de contar con un dispositivo que permita captar y acumular los gases emitidos por los animales bovinos de manera de poder realizar el tratamiento, la cuantificación y el análisis de estos y que además no sea invasivo para el cuerpo del animal y que no limite la movilidad y libertad de desplazamiento del animal. Con esa finalidad, se presenta el dispositivo de cubierta portátil que cumple con todos los requisitos antes descritos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Por medio del presente invento, se busca captar y acumular los gases, principalmente metano, emitidos por animales bovinos, lo cual permite tratar, cuantificar, analizar y capturar los gases para su uso posterior. Este dispositivo permite obtener los gases sin invadir el cuerpo del animal, sin limitar su movilidad, lo que implica que el animal tiene libertad de movimiento.

Es un objetivo del presente invento, proporcionar una cubierta para su uso en un animal bovino, que permite captar y acumular el gas metanos que emana de los animales bovinos y que no es invasivo para el animal, ni limita su movilidad. En consecuencia, la presente invención soluciona este problema, en base a una cubierta bovina cuya extensión superficial permita cubrir la longitud del animal, dicha cubierta es parte de un sistema que está comprendido por al menos un cinturón de ajuste, al menos una espiga de soporte, donde las espigas de soporte se apoyan en el cinturón de ajuste y sostienen la cubierta que cubre al animal. Además, la región superior de la cubierta dispone de un elemento recerrable que permite la extracción de los gases metano.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURAS

Una descripción detallada de la invención se llevará a cabo en conjunto con la figura que forma parte de esta solicitud.

Es importante indicar que las figuras sólo actúan como elementos de apoyo para una mejor comprensión de la invención, sin que ellas representen los componentes a una escala real o proporcional. La invención tampoco puede verse limitada sólo a lo que aparece en las figuras, pues ellas representan, en una forma pedagógica, los elementos trascendentes del dispositivo captador, y pueden no incluirse elementos que son de conocimiento general en el estado de la técnica. Así entonces, se tiene la siguiente figura:

Figura 1 : Referencia de la vista general del dispositivo de cubierta bovino siendo utilizado sobre un animal.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión del presente invento es necesario entregar las siguientes definiciones, las que sólo deben ser entendidas como elementos que ayudan a la comprensión de las características técnicas particulares en este campo técnico.

Como se utiliza en el presente invento, el término “cubierta" corresponde a un dispositivo que se sitúa sobre el animal, cubriendo toda un área que rodea al animal mientras éste se desplaza. Esta cubierta puede tener forma de domo, forma oval, forma piramidal o similar, estando conformada por un material polimérico impermeable a los gases, como puede ser polibuteno o poliisobutileno. Dicha cubierta puede tener una constitución de material rígido, de un material flexible de una capa o de un material flexible de doble capa inflada. Asimismo, el material que conforma la cubierta puede ser translúcido, transparente u opaco, y la arista inferior de la cubierta se encuentra separada al menos 50 centímetros sobre el terreno que pisa el animal, o lo suficiente para que pueda respirar bajo el nivel de la arista inferior cuando baja su cabeza.

Como se utiliza en el presente invento, el término “espiga de soporte" se refiere a un tipo viga que puede estar embutida en una ensambladura que sirve para sostener la cubierta. La espiga de soporte está conformada por un material rígido resistente a la torsión que puede ser un material polimérico, metálico o madera.

Como se utiliza en el presente invento, el término “emanación de gas metano" se refiere al gas que se produce en el interior del aparato digestivo de los rumiantes (vacas, búfalos, ovejas y cabras) cuando los microbios que se encuentran en su interior fermentan el alimento que consumen. Este proceso, conocido como fermentación entérica, produce el metano que los animales rumiantes eliminarán posteriormente por el sistema respiratorio por medio de exhalaciones o por su sistema digestivo.

Tal como se indicó en párrafos anteriores, existen diferentes tipos de captadores y acumuladores de gas metano emanado por animales bovinos, que forman parte del estado de la técnica, pero, no todos son recomendables para uso en animales debido a que son invasivos y limitan la movilidad y libre desplazamiento.

Por tanto, las ventajas técnicas del dispositivo captador y acumulador de gas emanados por animales bovinos de la presente invención, están dadas porque abordan la problemática del sufrimiento animal ya que los anteriores dispositivos que forman parte del estado de la técnica son invasivos para el cuerpo del animal y limitan su libre desplazamiento, a partir de lo cual, la presente invención divulga un dispositivo para captar y acumular el gas metano, tomando como materia prima los gases emanados por animales bovinos, el que permite la movilidad del animal en forma cómoda y no invasiva. De esta forma, se busca reducir los efectos de gases de efecto invernadero en el medio ambiente a través del proceso de recolección de los gases emanados por animales bovinos.

Así entonces, a través del presente invento, se ha desarrollado un avance técnico notorio en dispositivos para captar y acumular gases emanados de animales bovinos, teniendo como finalidad principal, el cuidado de los animales, por lo cual, el dispositivo para captar y acumular gases cumple con medidas de protección animal óptimas para que los animales no sufran daño alguno y no se vea limitado su libre desplazamiento.

Otra de las ventajas del dispositivo captador y acumulador de gas emanado por animales bovinos de la presente invención, es que dispone de un elemento recerrable que permite extraer los gases metanos acumulados en el interior de la cubierta, para ser recolectados, analizados y cualificados, según dependa su uso.

Así entonces, a través de la figura que se acompaña y que es parte integral de la invención, se demuestran las ventajas técnicas de la presente invención.

En la figura 1 se presenta una referencia de la vista general del dispositivo de cubierta de bovino (1 ), en donde se muestra el dispositivo con una cubierta (2), cinturones de ajuste (3), espigas de soporte (4) y un elemento recerrable (5) para la extracción de los gases capturados.

Así entonces, la figura 1 representa un dispositivo de cubierta de bovino (1 ) para la captura y acumulación de gases metanos emanados desde un animal bovino, donde la cubierta (2) puede tener forma de domo, una forma oval, una forma piramidal o cualquier otra forma que permita cumplir con la finalidad de captación de los gases. La cubierta está conformada por un material impermeable a los gases, el que puede ser un material poliméhco, como por ejemplo polibuteno o poliisobutileno. La cubierta, en caso de ser de forma de un domo u oval, tendrá un diámetro que permita cubrir la longitud del animal, en caso de tener otra forma, la extensión de la cubierta cubrirá el área que rodea al animal. Los cinturones de ajuste (3) incluyen medios de fijación que permiten la adaptación al cuerpo del animal y están conformado por cualquier tipo de material que posea la resistencia necesaria para soportar todas las tensiones involucradas, pudiendo ser dicho material, una tela no tejida, una tela natural, cuero natural o sintético, o cualquier otro material disponible. Las espigas de soporte (4), afirmadas en los cinturones de ajuste (3), permiten sostener la cubierta (2) sobre el animal, estando conformadas dichas espigas por un material rígido resistente a la torsión, pudiendo ser un material polimérico, metálico o madera. Finalmente, en la región superior de la cubierta (2), se dispone un elemento recerrable (5) que permite la extracción de los gases metano acumulados en la cubierta (2).

Una ventaja anexa originada a partir del uso de la cubierta de bovino es la protección del animal respecto de no invadir su cuerpo ni limitar su libre desplazamiento, además de capturar los gases metanos emanados de los animales bovinos, reduciendo los efectos de gases de efecto invernadero en el medio ambiente.

EJEMPLO

La descripción de las pruebas de rigor para demostrar el uso del dispositivo de cubierta bovino para la captura y acumulación de gases metanos emanados de animales bovino, se demuestra a través del siguiente ejemplo.

Se realiza una prueba de campo en una granja con criadero de vacas. Se elaboró un dispositivo de cubierta bovino, con un cinturón de ajuste realizado de una tela no tejida no extensible, adaptable al cuerpo del animal; espigas de soporte elaboradas con dos de tubos de PVC; una cubierta tipo domo de material polimérico (polibuteno) de 2,5 metros de diámetro y 1 ,5 metros de altura, quedando posicionado a aproximadamente 80 centímetros sobre el terreno en el que está el animal. El dispositivo se instala en el animal a las 8 de la mañana, permitiendo al animal realizar todas sus actividades diarias. A las 17 horas del mismo día se lleva al animal para la extracción y medición del gas y retiro del dispositivo. Se utiliza un flujómetro para determinar la cantidad de gas almacenada en la cubierta durante las 9 horas que el animal estuvo con el dispositivo, obteniendo un flujo de 289 litros de gas. El animal no mostró síntomas de estrés o perturbación durante el uso del dispositivo ni después que le fue extraído.

El ejemplo y la descripción de la invención descritos previamente sustentan el dispositivo de cubierta bovino en cualquiera de sus formas, demostrándose que presenta una ventaja técnica sobre el arte previo, ya que un dispositivo de cubierta bovina no invasivo para animales y que permite su libre desplazamiento no ha sido descrito de esta forma en el estado del arte previo.

El alcance del dispositivo de cubierta bovino descrito en la presente invención no debe limitarse sólo a los componentes mencionados en el texto o la figura, ya que otros diseños y conformaciones del invento pueden darse a partir de la descripción aquí detallada.

El dispositivo de cubierta bovino para la captura y acumulación del gas metano emanado por animales bovinos permite la protección animal, principalmente cuidando de no invadir el cuerpo del animal y de permitir el libre desplazamiento del animal durante el uso del dispositivo. Por otro lado, al capturar el gas metano se reduce la emisión de gases de efecto invernadero en el medio ambiente.

El alcance del dispositivo de cubierta bovino descrito en la presente invención no debe limitarse sólo a los componentes mencionados en el texto mismo, sino que abarca todo aquel dispositivo o componente destinado a la captura y acumulación del gas metano emanado por animales bovinos en el que se incluyan las características constructivas, operativas y funcionales descritas.