Prozessintegrierte Minderungsmaßnahmen

Transkript

1 Prozessintegrierte Minderungsmaßnahmen H. Van den Weghe Georg-August-Universität Göttingen/Vechta E. Hartung Christian-Albrechts-Universität zu Kiel E. Grimm, B. Eurich-Menden - KTBL Fachgespräch Emissionsminderung und Abluftreinigung, , Hannover

2 Gliederung Ausgewählte systemintegrierte Minderungsmaßnahmen in der Schweinehaltung / Geflügelhaltung / Rinderhaltung Ammoniak Gerüche Luftgetragene feste Partikel/ Staub (Bioaerosole) Fazit

3 Ansatzpunkte zur Emissionsminderung in der Nutztierhaltung (Verfahrenskette) Stall Stoffeintrag in den Stall / Tierhaltung reduzieren Fütterung Freisetzung im Stall reduzieren Haltung Entmistung Lüftung/Stallklimatisierung Stoffaustrag aus dem Stall reduzieren Abluftreinigung Lagerung Systemintegriert Nachgeschaltet Emissionsarme Lagerung (Abdeckung) Ausbringung Emissionsarme Ausbringung (Einarbeitung, bodennahe Ausbringung, etc.)

4 Minderung der Ammoniakemissionen - Schweine Maßnahme Rohproteinangepasste Fütterung Reduktionspotential Anmerkungen - 2 Phasen bis 10 % Anpassung Vor- auf Hauptmast; % RP Phasen bis 20 % Anpassung mehrwöchig, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren - Multiphasenfütterung bis 40 % tägliche Anpassung, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren Niedersachsen: RAM-Futter (Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1)

5 Ammoniakemissionen in Abhängigkeit von der Fütterungsstrategie (Schweinemast, Flüssigmist) - 8 % - 22 % - 47 % Abteil 1: 2 Phasen - Senkung des R.P. Gehaltes auf 16,5% Abteil 2: 2 Phasen - Senkung des R.P. Gehaltes auf 14,5% Abteil 3: Mehrphasenfütterung, - 7,54% wöchentliche Anpassung, R.P: 13,5% - 22,23% Abteil 4: Tägliche Anpassung - 46,71 (Kayser et al. 1998)

6 Minderung der Ammoniakemissionen - Schweine Maßnahme Rohproteinangepasste Fütterung Reduktionspotential Anmerkungen - 2 Phasen bis 10 % Anpassung Vor- auf Hauptmast; % RP Phasen bis 20 % Anpassung mehrwöchig, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren - Multiphasenfütterung bis 40 % tägliche Anpassung, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren Zuluftkühlung 10 % u. a. Erdwärmetauscher; im Sommer wirksam (> 25 C) (Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1)

7 Minderung der Ammoniakemissionen - Schweine Maßnahme Rohproteinangepasste Fütterung Reduktionspotential Anmerkungen - 2 Phasen bis 10 % Anpassung Vor- auf Hauptmast; % RP Phasen bis 20 % Anpassung mehrwöchig, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren - Multiphasenfütterung bis 40 % tägliche Anpassung, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren Zuluftkühlung 10 % u. a. Erdwärmetauscher; im Sommer wirksam (> 25 C) Reduzierung der emittierenden Oberfläche (Aufzuchtferkel) 10 % z. B. als planbefestigter, konvexer bzw. geneigter Boden mit Harnrinnen, getrennte Funktionsbereiche (Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1)

8 Minderung der Ammoniakemissionen - Schweine (Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1) Maßnahme Rohproteinangepasste Fütterung Reduktionspotential Anmerkungen - 2 Phasen bis 10 % Anpassung Vor- auf Hauptmast; % RP Phasen bis 20 % Anpassung mehrwöchig, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren - Multiphasenfütterung bis 40 % tägliche Anpassung, % RP, Ausgleich ess. Aminosäuren Zuluftkühlung 10 % Erdwärmetauscher; im Sommer wirksam (> 25 C) Reduzierung der emittierenden Oberfläche (Aufzuchtferkel) Schweinemast Außenklimastall (Kisten-/Schrägbodenstall) 10 % z. B. als planbefestigter, konvexer bzw. geneigter Boden mit Harn- Rinnen, getrennte Funktions- Bereiche bis 33 % im Vergleich zu Zwangslüftung

9 Reduktionspotenzial unklar bzw. im Einzelfall nachzuweisen (Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1) Maßnahme Futterzusätze/ Futterkomponenten z. B. zur Reduzierung des ph-wertes im Urin, Verbesserung der N-Ausnutzung Säurezugabe Flüssigmist Optimierung der Luftführung im Stall Lagerungsdauer der Gülle (Referenz: Lagerdauer eine Mastperiode): - Güllekanäle 1 bis 2 mal / Mastperiode entleeren Spülsysteme Abdeckung der Gülle unter den Spalten Großgruppe Anmerkungen EU-rechtliche Vorgaben zur Zugabe in Futtermitteln müssen gewährleistet sein. Risiken bei der Handhabung, Korrosion, Bisher als einzelne Lösungen realisiert technischer Aufwand, höhere Arbeitskosten, Hoher technischer Aufwand, hoher Wasserbedarf, Geruchsemissionen Es existieren keine praktikablen Lösungen

10 Milchviehhaltung Anbindehaltung - Laufstallhaltung x 3 4,9 kg NH 3 /(TP. a) 14,6 kg NH3 /(TP. a)

11 Minderung der Ammoniakemissionen Rinder Maßnahme Bedarfsgerechte Fütterung Bauliche Ausführung der Laufflächen Reduktionspotential in Summe bis 25 % bis 20 % Anmerkungen gut kontrollierbar durch Harnstoffgehalt in der Milch planbefestigt, 3 % Gefälle zur Gangmitte, Rinne zur Harnableitung planbefestigt, Rinnen und Löcher zum Flüssigmistkanal, kammartiger Schrapper, häufiges Abschieben Weide bis 15 % mind. 6 Stunden pro Tag Spülen der Laufflächen mit Wasser bis 20 % hoher Wasserverbrauch, höhere Kosten Lagerung und Ausbringung Säurezusätze zu Flüssigmist bis 40 % hohe Kosten (organische Säuren); Risiken bei Handhabung, Korrosion, erhöhte Kosten (anorg. Säuren) (Eurich-Menden et al. 2010, VDI 3894/1)

12 Reduktionspotenzial unklar bzw. im Einzelfall nachzuweisen Maßnahme Anwendung von Ureaseinhibitoren Zusätze Mineralien, Bakterien, Mikroorganismen zum Flüssigmist Abschiebefrequenz der Laufflächen mehr als 12/Tag) Anmerkungen Minderungspotenzial vorhanden; technische Umsetzung in die Praxis ist noch nicht eingeführt, Verteilung noch in der Entwicklung; Kosten derzeit noch sehr hoch; Gesundheits-/umwelttechnisch geprüft Kontrollierbarkeit der Maßnahme Schwierig, Erhöhung der Emissionen möglich (Eurich-Menden et al. 2010, VDI 3894/1)

13 Minderung der Ammoniakemissionen Geflügel Maßnahme Reduktionspotential Rohproteinangepasste Fütterung bis 10 % Anmerkungen Rohproteinangepasste Mehrphasenfütterung Kleingruppenhaltung bis 20 % mit Ausgleich essentieller Aminosäuren - unbelüftetes Kotband, 1/Woche 50 % im Vergleich zur Bodenhaltung, - belüftetes Kotband, 1/Woche 87 % Kotgrube Bodenhaltung mit Volierengestellen - unbelüftetes Kotband, 1/Woche 71 % im Vergleich zur Bodenhaltung, - unbelüftetes Kotband, 2/Woche 82 % Kotgrube - belüftetes Kotband (0,4-0,5 m³/(tier h) ohne Zuluftkonditionierung), 1/Woche 85 % im Vergleich zur Bodenhaltung, Kotgrube (EC 2003, Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1)

14 Minderung der Ammoniakemissionen Geflügel Maßnahme Reduktionspotential Rohproteinangepasste Fütterung bis 10 % Anmerkungen Rohproteinangepasste Mehrphasenfütterung Kleingruppenhaltung bis 20 % mit Ausgleich essentieller Aminosäuren - unbelüftetes Kotband, 1/Woche 50 % im Vergleich zur Bodenhaltung, - belüftetes Kotband, 1/Woche 87 % Kotgrube Bodenhaltung mit Volierengestellen - unbelüftetes Kotband, 1/Woche 71 % im Vergleich zur Bodenhaltung, - unbelüftetes Kotband, 2/Woche 82 % Kotgrube - belüftetes Kotband (0,4-0,5 m³/(tier h) ohne Zuluftkonditionierung), 1/Woche 85 % im Vergleich zur Bodenhaltung, Kotgrube (EC 2003, Eurich-Menden et al. 2011, VDI 3894/1)

15 Emissionsminderungsmaßnahmen Geruch Allgemein gilt: Ammoniakminderung: mit der Minderung der Geruchsemissionen besteht keine feste und quantifizierbare Beziehung RP-angepasste Fütterung: geringe Geruchsminderung; Änderung der Geruchsqualität Staubminderung: tendenziell Minderung der Geruchsemissionen (Staub Träger von Geruchsstoffen und Ammoniak)

16 Emissionsminderungsmaßnahmen Geruch (abgeleitet aus Emissionsfaktoren nach VDI 3894/1) Maßnahme Reduktionspotential Anmerkungen Schweinemast - Tiefstreuverfahren bis 40 % Im Vergleich zu Flüssigmist-/Festmistverfahren als Referenz

17 Emissionsminderungsmaßnahmen Geruch (abgeleitet aus Emissionsfaktoren nach VDI 3894/1) Maßnahme Reduktionspotential Anmerkungen Schweinemast - Tiefstreuverfahren bis 40 % Im Vergleich zu Flüssigmist-/Festmistverfahren als Referenz Legehennenhaltung - Bodenhaltung mit Volierengestellen Kotbandentmistung - Kleingruppenhaltung mit Kotbandentmistung bis 30 % Im Vergleich zur Bodenhaltung, Kotgrube

18 Einflussfaktoren auf die partikelförmigen Emissionen Aufstallungsform (Flüssigmist/Festmist) Einstreuverfahren bzw. management Aktivität der Tiere Luftbewegung Futterart bzw. Futterkonsistenz und Luftfeuchte im Stall bzw. das Staubbindungsvermögen der Stallluft

19 Emissionsminderungsmaßnahmen Staub Maßnahme Reduktionspotential Anmerkungen (VDI 4255/2, Pedersen 2005, Gustafsson und von Wachenfelt 2006, Aarnink et al. 2008, Takai et al. 1996) Aufstallungsart 1) Flüssigmistverfahren (Vergleich zu Festmistverfahren) Bewegungsmöglichkeiten und Aktivität der Tiere im Stall 1) - Kleingruppenhaltung - Bodenhaltung mit Volierengestellen, Zugang zum Scharraum nur über untere Volierenebene Legehennen Futterart bzw. -konsistenz % Schweine, Rinder % Im Vergleich zu Boden-/Volierenhaltung Einsatz von Futterfetten % Fettanteil bis 5 % Stallluftbehandlung Wasservernebelung % Öl-/Wasservernebelung % 1) abgeleitet aus den verfahrensspezifischen Emissionsfaktoren nach VDI 3894/1

20 Fazit Minderungspotentiale Ammoniakminderung Fütterungsmaßnahmen in der Praxis bereits weitestgehend ausgeschöpft Wichtige Potentiale bei Bodengestaltung/Entmistung (separate Harnableitung, Reduktion emissionsaktiver Oberflächen, Kotbänder (Geflügel), Weidehaltung (Rinder) Zuluftkühlung bei zwangsbelüfteten Ställen, frei belüftete Ställe & deren optimierte Luftführung Einsatz von Ureaseinhibitoren in Rinder- & Schweinehaltung Geruchsminderung teilweise an Maßnahmen zur Ammoniak- & Staubminderung gebunden Staubminderung Einsatz von Futterfetten Einstreuverfahren & Art der Einstreu optimierte Festmistverfahren (Mehrraumställe)

21 Fazit Einsatzmöglichkeiten in der Praxis Neu zu bauenden Ställe die meisten Maßnahmen - insb. wenn mit baulichen Eingriffen verbunden - nur für Neubauten mit verhältnismäßigem Aufwand einsetzbar zukünftig sind andere bzw. modifizierte Haltungssysteme notwendig, die auch das Tierwohl besser als bisher in das Haltungssystem von vornherein implementieren Bestehende Ställe nur wenige Maßnahmen verfügbar; außer angepasster Fütterung und/oder Abluftreinigung (mit Einschränkung!) sonst kaum deutliche und ökonomisch vertretbare Reduktionspotentiale verfügbar spezielle Maßnahmen erforderlich, die in bestehende Ställe relativ einfach integriert werden können (ökonomische Verhältnismäßigkeit) Stickstoffkreislauf beachten (Ammoniak!) stallseitige Minderungspotentiale sind in der Regel nur dann wirksam, wenn auch auf den nachgelagerten Verfahrensstufen Emissionsminderung betrieben wird (Güllebehälterabdeckung, emissionsarme Ausbringung)