Projekt 04936/01

Reduzierung und kontinuierliche Quantifizierung der Ammoniak- und Lachgasemissionen in geschlossenen Hähnchenmastställen durch Konditionierung des Kot/Einstreugemisches und Multigasmonitoring

Projektdurchführung

Georg-August-Universität GöttingenForschungs- und Studienzentrum für Veredelungs-wirtschaft Weser-Ems
Postfach 1553
49364 Vechta

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die aus der Mastgeflügelproduktion im Raum Weser-Ems resultierenden Ammoniakemissionen tragen erheblich zur Belastung der Ökosysteme bei. Mit der in situ-Einstreubelüftung kann ein innovatives Verfahren in die Praxis Eingang finden, das auf dem Vermeidungsprinzip basiert (Vermeidung der enzymatischen Abspaltung von Ammoniak aus Harnsäure) und nach niederländischen Untersuchungen eine erhebliche Ammoniak-Emissionsminderung bewirken soll. Es gilt allerdings zu prüfen, ob im Gegensatz hierzu nicht die Emissionen an klimarelevanten Gasen, wie z.B. Lachgas (N2O) zunehmen.
Ziel dieses Vorhabens ist es, in Bezug auf die Spurengase Ammoniak und Lachgas, den Umfang der Emissionsminderung im Vergleich zur konventionellen Haltungstechnik zu erfassen. Zur Einordnung und Bewertung des Systems sollen Daten zu betriebswirtschaftlich relevanten Faktoren, wie z.B. Energiekosten, Mastleistung und Tiergesundheit, erfaßt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einer Vorbereitungsphase von Mai 95 bis August 95 wurde die Genehmigung nach BImSchG eingeholt, die Einstreubelüftung installiert und die Stallabteile lüftungstechnisch entsprechend den Vorgaben der Genehmigungsbehörde modifiziert. Nach einigen Vorversuchen schloß sich ein einjähriger Meßzeitraum an, der im Dezember 1996 endete. Es wurden folgende Parameter gemessen: Abluftvolumenströme, Gaskonzentrationen (NH3, N2O, CO2, H2O), Temperaturen (u.a. Stalluft und Einstreu), Nährstoffgehalte der Einstreu, Daten zur Tiergesundheit und zur Mast- und Schlachtleistung sowie der Energieverbrauch zur Einstreubelüftung. Zur kontinuierlichen Messung der Gaskonzentrationen wurde ein Multigasmonitor mit Multisampler (Fa. Brühl und Kjaer) verwandt. Das Meßintervall betrug etwa 30 Minuten. Zeitgleich wurde an allen Emissionspunkten der Abluftvolumenstrom kontinuierlich erfaßt. Die Messung erfolgte unter Verwendung von kalibrierten Meßventilatoren. Die während des Meßzeitraumes gewonnenen Erfahrungen wurden genutzt, um das System zur Einstreubelüftung in Bezug auf den Energieverbrauch zu optimieren.


Ergebnisse und Diskussion

Es konnte die nachhaltige Wirksamkeit des Trampoline-Systemes in Hinblick auf die Trocknung der Einstreu bestätigt werden. Der Feuchtegehalt der Einstreu betrug im konventionellen Stallabteil im Mittel 40,3% (s=4,3%). Durch Einstreubelüftung konnte die Feuchte der Einstreu auf im Mittel 24% (s=6%) gesenkt werden. Die Harnsäurekonzentration ist mit im Mittel 1,15 ± 0,28g Harnsäure / kg TS in der Einstreu des konventionellen Stalles erheblich geringer als in der Einstreu des Stalles mit Einstreubelüftung (3,95 ± 0,66g Harnsäure / kg TS). Gegenüber dem konventionellen Verfahren beträgt die Emissionsminderung in Bezug auf Ammoniak im Mittel etwa 70%, ohne daß zusätzliche Emissionen an Spurengasen nachzuweisen sind. Die Lachgaskonzentration überschreitet in beiden Stallabteilen nicht wesentlich die Hintergrund-Konzentration. Es kann also angenommen werden, daß der emissionsmindernde Effekt tatsächlich auf einer Reduktion der enzymatischen Freisetzung von Ammoniak aus Harnsäure beruht. Die Reduktion der Ammoniakfracht beruht in erster Linie auf einer Senkung der Ammoniakkonzentration in der Stalluft. In den Wintermonaten wurden im konventionellen Stallabteil Ammoniakkonzentrationen bis zu 35 mg NH3 pro m³ Stalluft gemessen. In dem Abteil mit Trampoline-Boden wurden 10 mg NH3 pro m³ Stalluft nicht überschritten. Entsprechend konnten durch das Trampoline-System chronisch-toxische Ammoniakkonzentrationen in den Wintermonaten vermieden werden. Mikrobielle Umsetzungsprozesse führen in konventionellen Hähnchenmastställen zu einem meßbaren Abbau organischer Substanz (Reduktion um 20% im Vergleich zum Stallabteil mit Trampoline-Boden). In Stallanlagen mit Trampolinesystem wird eine Wärmeproduktion in der Einstreu weitgehend vermieden und die Abwärme der Tiere über die nach unten gerichtete Bodenbelüftung abgeführt. Hierdurch kann in warmen Sommermonaten ein ungünstiges Mikroklima im Tierbereich verhindert werden. Der Energiemehrbedarf für die Einstreubelüftung beträgt etwa 80Wh pro abgeliefertes Masthähnchen. Hieraus errechnen sich bei einem Strompreis von 0,23DM/kWh Energiemehrkosten von 0,018DM pro abgeliefertes Masthähnchen. Unter Berücksichtigung des speziellen Stromtarifes des Versuchsbetriebes und Verwendung entsprechender Regeltechnik konnten jedoch die Mehrkosten für Energie auf 0,01DM pro Tier und Durchgang begrenzt werden. Niederländische Versuchsergebnisse weisen darauf hin, daß ein Teil dieser Kosten durch eine deutlich bessere Mastleistung kompensiert wird. In den eigenen Untersuchungen wurde im Mittel der bisher abgeschlossenen sechs Mastdurchgänge in dem Abteil mit Einstreubelüftung ein im Vergleich zum Referenzstall um etwa 67g (s=24g) höheres Endgewicht erzielt. Hieraus resultieren [im Mittel 45g (s=26g)] signifikant höhere Schlachtgewichte. Im der konventionellen Stall liegt das durchschnittliche Mastendgewicht im Mittel von 5 Durchgängen bei 1.719 g, das Schlachtkörpergewicht bei 1.182 g.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bei einer Vielzahl von Veranstaltungen wurden die Projektinhalte sowohl der wissenschaftlichen Öffentlichkeit als auch praktischen Hähnchenmästern vorgestellt. Anläßlich der Tagungen der DGZ/DGFT und des Förderkreises Stallklima (1996) sowie den Jahresversammlungen der Geflügelwirtschaftsverbände Niedersachsen und Sachsen-Anhalt wurden Fachvorträge gehalten. Im Rahmen einer Fachinformationsveranstaltung der Fa. Wiesenhof wurde das Projekt den etwa 60 Mitgliedern der Schlachtgeflügel-Erzeugergemeinschaft vorgestellt. Mit Studentengruppen, Besuchern des Institutes und Behördenvertretern wurde die Stallanlage besichtigt.

Wissenschaftliche Veröffentlichungen (Auswahl):
Macke, H. und H. Van den Weghe (1997): Kotbelüftung in Trampoline-Ställen, Reduzierung der Emissionen aus Geflügelkot in Broilerställen. Landtechnik 52, S. 94-95
Arkenau, E.; H. Macke und H. Van den Weghe (1997): Einfluß der Bodenbelüftung in Broilermastställen auf Mastleistung und Tierverluste. Züchtungskunde 69(4). S. 307-313
Macke, H. und H. Van den Weghe (1997): Wirksamkeit der in situ-Kotbelüftung in Broilerställen zur Reduzierung der Emissionen aus Geflügelkot. Bau, Technik und Umwelt in der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung. 3. Internationale Tagung vom 11. bis 12. März 1997 in Kiel


Fazit

Das Verfahren der Einstreubelüftung ist geeignet, Ammoniakemissionen aus der Hähnchenmast erheblich (um etwa 70%) zu reduzieren, ohne daß andere klimarelevante Spurengase, wie z.B. Lachgas, vermehrt emittiert werden. Gleichzeitig können die stallklimatischen und stallhygienischen Rahmenbedingungen und damit auch die Produktionsleistung positiv beeinflußt werden. Insgesamt hat die eingeführte Technologie ein hohes Potential für ein umweltgerechtes und ökonomisch tragbares Produktionssystem zur Hähnchenmast. Derzeit befinden sich weitere zwei Stallanlagen mit jeweils 20.000 Mastplätzen in Untersuchung.