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Minderung von Ammoniakemissionen in Rinderställen durch die Entwicklung eines umweltfreundlichen Systems zur Spaltenbodenreinigung
Projekt
Förderkennzeichen: vTI-OEL-08-DBU 26363-34
Laufzeit: 01.04.2009
- 31.03.2011
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die moderne Form der tiergerechten Rinderhaltung in Laufställen trägt sowohl in der konventionellen als auch im ökologischen Landbau in höherem Maße als die Anbindehaltung zur Emission von Ammoniak bei. Ein großer Anteil der Ammoniakemissionen aus der Laufstallhaltung geht von den Laufflächen aus, sie tragen mit 60 ? 70 % zu den Gesamtemissionen an Ammoniak bei. Die verschmutzte Oberfläche in den Laufgängen ist dabei die Hauptursache.
Bereits in den 90er Jahren wurde ein Zusammenhang zwischen der Reinigung der Laufflächen und der Emission von Ammoniak in Rinderställen nachgewiesen.
Mit einem aufwendigen Spülverfahren (Flushing-System) konnten z. B. Voorburg & Kroodsma (1992) eine Reduzierung der Emissionen um bis zu 66% erzielen. Der hohe Wasserverbrauch führte jedoch zu einer ungewollten Verdopplung der Güllemenge. Die folgenden Entwicklungen zielten vor allem auf die Minimierung der Emissionen durch verändertes Bodendesign, z. B. Rillenboden (Swierstra et al. 1995). Der sogenannte Top-Boden, ein Teilspaltensystem mit Ablaufrinnen quer zur Laufrichtung und Gefälle, erzielt zusätzlich ausgestattet mit einem speziellen Sprüh-Schieber, eine bis zu 50%ige Minderung der Emissionen und wurde dafür mit dem niederländischen 'Groen-Label' ausgezeichnet. Eine Nachrüstung bestehender Stallanlagen mit diesen Böden ist hinsichtlich Aufwand, Preis und Nutzen (für Tier und Umwelt) jedoch wenig realistisch.
Der Nachteil der bisher zur Verfügung stehenden Spaltenreinigungssysteme ist, dass sie die Böden 'trocken' schieben und dabei die vorhandene Schmutzlast großflächig verschmieren, somit die emittierende Oberfläche vergrößern, gleichzeitig aber auch die Spaltenzwischenräume zuschmieren und somit den Abfluss der Gülle behindern. Dies gilt sowohl für stationäre als auch für mobile Schieber und Robotersysteme.
Durch eine effiziente Reinigung der Spaltenböden in Rinderställen könnten die Emissionen von Ammoniak reduziert werden und ein positiver Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden.
Insbesondere ein Nass-Reinigungsverfahren für Spaltenböden hätte das Potential, die Emission von Ammoniak nachweislich um bis zu 66 % zu reduzieren. In der Praxis wurden solche Ansätze aufgrund des hohen Wasserverbrauchs, der auch das Güllevolumen drastisch erhöht, bislang nicht weiter verfolgt.
Anlass sowohl für den konventionellen als auch ökologisch wirtschaftenden Landwirt Spaltenreinigungsverfahren anzuwenden ist zur Zeit in erster Linie der positive Effekt auf die Tiergesundheit (Stall- und Euterhygiene, Klauengesundheit, erhöhte Verletzungsgefahr auf ungereinigten, rutschigen Böden). Zusätzlich strebt der ökologische Landbau beste umweltschonende Praktiken im Rahmen ihres ganzheitlichen Ansatzes an. Das zu entwickelnde System bietet für die Zielgruppe Landwirt somit sowohl einen Tierschutzaspekt als auch einen Beitrag zur Umweltreinhaltung.
Zielstellung:
Ziel des beantragten Vorhabens ist es, ein hoch effizientes Reinigungssystem für Spaltenböden zu entwickeln, das die Vorteile einer Nass-Reinigung mit denen einer effizienten mechanischen Reinigung kombiniert und die Ammoniakemissionen von Spaltenböden um 50 % reduziert. Dabei soll der Wasserverbrauch so minimal wie möglich gehalten werden. Durch die Kombination verschiedener Reinigungsverfahren, wie Hochdruck-Nassreinigung, Gummischieber und einer Reinigung des Spaltenzwischenraums in einem Reinigungsaggregat soll im Projekt ein verbessertes Verfahren mit maximalem Reinigungseffekt und dem Ziel minimaler Ammoniakemissionen entwickelt werden. Das System soll außerdem mobil und variabel in bestehenden Stallanlagen auf den vorhandenen Spaltenböden einsetzbar sein.
Messmethode für Ammoniak
Die Messung der Ammoniakkonzentrationen soll nicht in der Abluft des Stalls erfolgen. Die Beprobungselemente des Spaltenbodens werden im laufenden Betrieb des Stalles entnommen und in luftdichten Kammern eingeschlossen, in denen unter gleichen Umgebungsbedingungen der Ammoniakgehalt nass-chemisch bestimmt wird.
Zur Messung werden einzelne Elemente entnommen (gegen Wechselelemente ausgetauscht) und in gasdichten Messkammern (Prinzip der 'closed chamber?) in die Versuchshalle gebracht. Die Bestimmung erfolgt somit unabhängig von der inhomogenen Luftzirkulation im offenen Stallsystem, Tieraktivität, Emission aus dem Güllekanal usw. Die Messung erfolgt parallel für alle entnommenen Elemente, unter gleichen, standardisierbaren Labor-Bedingungen. Unter diesen Bedingungen können die zu bestimmenden Unterschiede in der Ammoniakemission allein auf die Reinigungsmaßnahme zurückgeführt werden.
Versuchsdurchführung:
Der Versuch wird im Zeitraum Februar 2009 bis Ende 2010 durchgeführt. Im Folgenden wurde je Jahr eine Arbeitsplanübersicht erstellt.
Zeitraum Februar bis ca. Mitte Mai 2009
Zunächst erfolgt der Bau der sechs gasdichten Messkammern, der Bau einer Prüfstrecke (im Institut) und der Wechselrahmen für den Spaltenboden und die Vorbereitung der Ammoniak-Messtechnik. Diese Projektphase endet mi
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Tierhaltung
- Landtechnik Tierproduktion
- Klimawandel