ILVO DIER. OG Rundveehouderij: Ammoniak en methaan vergeleken: oorsprong en reductiemogelijkheden. Ammoniak. Methaan 4/10/2015 NH 3 CH 4.

Transcriptie

1 /0/205 Ammoniak en methaan vergeleken: oorsprong en reductiemogelijkheden Leen Vandaele / Sam De Campeneere ILVO DIER OG Rundveehouderij: Sam De Campeneere Leen Vandaele Nico Peiren Karen Goossens Ammoniak Methaan Wat? Problematiek Oorsprong Reductiemogelijkheden Meettechniek Wat? Problematiek Oorsprong Reductiemogelijkheden Meettechniek Wat is ammoniak? Stikstof en waterstof atomen Ammoniak is bij kamertemperatuur een kleurloos, giftig en brandbaar gas met een karakteristieke, sterk prikkelende geur. Gebruik: Schoonmaakmiddel Verfverwijderaar Koelmiddel in koelinstallaties Wat is methaan? Problematiek: Vermesting en verzuring Koolstof en waterstof atomen Methaan is bij kamertemperatuur en bij atmosferische druk een gas. NOx emissie NH N (lucht) immissie Methaan is het voornaamste bestanddeel van aardgas. Aardgas wordt in de natuur aangetroffen in samenhang met aardolie en andere fossiele brandstoffen en heeft een vergelijkbare geologische oorsprong, ontstaan uit vergane resten organisch materiaal. SBZ Depositie IHD Is een lokaal probleem Naar Van Den Bossche, 20

2 pyruvaat H2 /0/205 Problematiek: Bronnen Ammoniakemissie Veeteelt Problematiek: Broeikaseffect / opwarming van de aarde Pluimvee Varkens Runderen Andere 2% 9% % Weide % Runderen 55% Land 28% Stal 6% Opslag 0% Bron: VMM persoonlijke communicatie Is een mondiaal probleem Klimaatwebsite.be Vlaamse emissies / BKG (CO 2 eq.) 6% Problematiek: Broeikaseffect / opwarming van de aarde 5% % Landbouwemissies per BKG (CO 2 eq.) 2% koolstofdioxide De voornaamste bronnen van de -productie in de landbouw zijn fermentatie in de pensmaag bij herkauwers (9%) en dierlijke mest (%) (varkens (8%)-rund (6%)) Een melkkoe produceert 200 tot 500 g methaan per dag. Dit komt overeen met 6-0% van de bruto energie inname. koolstofdioxide methaan lachgas 0% methaan lachgas Niet de koe maar micro-organismen vormen methaan uit H 2 en CO 2, deze moleculen ontstaan tijdens de anaerobe afbraak van het voeder. Bron: MIRA-T % HFK's 7% 90% vorming in de pensmaag en 0% in de dikke darm. Het methaan wordt daarna uitgescheiden via oprispingen (eten, herkauwen), ademhalen en (zeer beperkt) via winden Landbouw % van alle BKG-emissies in Vlaanderen Maatschappelijke plicht voor iedere sector de uitstoot te verminderen Ammoniak Methaan Oorsprong: koolhydraten! Stikstof Lokaal probleem verzuring en vermesting Koolstof Mondiaal probleem opwarming aarde pensbestendig zetmeel Voeder (KH en RC) Figuur van de koe suiker BZ zetmeel PZ DUNNE DIKKE onverteerde KH en RC feces LONGEN RC CO2 glucose bloedbaan Energie UIER melkvet lactose 2

3 MEST GRENSLAAG LUCHT /0/205 Oorsprong: eiwit! - Opeenvolging van processen in de koe Eiwit -> > ureum (urine) - In stal: Faeces (incl urease) en urine (ureum) komen samen Afbraak naar Snelle reactie Ook bij kleine conc - Invloed van conc ureum, temp, ph, Oorsprong: eiwit! IN HET DIER Oorsprong: voedereiwit speeksel onbestendig eiwit niet-eiwit stikstof ureum recyclage PENS pens bestendig eiwit NH microbieel eiwit bloedbaan NH LEVER NH ureum DUNNE NH DIKKE NIER feces urine UIER melkeiwit melkureum Oorsprong: Oorsprong: IN DE /OMGEVING 5 5 (g) verlaat stal naar omgeving 60-70% vd stalemissies roostervloer (g, grenslaag) <-> (g, lucht) (vl) <-> (g) (g) lucht mestkelder 0-0% vd stalemissies Bron: Sommer et al. (2006b; 20) en Philippe et al. (20a) (g) (l) mest grenslaag NH + 2 Organisch N 2 NH + (vl) <-> (vl) + H + urease Ureum + H 2 O <-> 2NH + + HCO - + OH -

4 /0/205 Reductiemogelijkheden Stikstof Koolstof Lokaal probleem verzuring en vermesting Mondiaal probleem opwarming aarde. Manipulatie van de pensflora/pensfermentatie Incl. aanpassingen van het rantsoen Stalemissie vanuit gemengde mest Dier (vooral muil) + stalemissie mest 2. Fokkerij/selectie/management. Manipulatie van de pensflora/pensfermentatie. Minder H 2 vorming. Minder H 2 vorming 2. H 2 captatie op een andere manier. Methaanvormers uitschakelen Azijnzuur Propionzuur Boterzuur andere Suiker Zetmeel Hemicellulose Cellulose Eiwit H 2 captatie op een andere manier. Methaanvormers uitschakelen Enkele voorbeelden: Enkele voorbeelden: Onverzadigde vetzuren Fumaraat Nitraten Sulfaten Effecten in werkelijkheid meestal duidelijk minder groot dan theoretisch verwacht Antibiotica (bv. Monensin) Saponines (natuurlijke zepen) Tannines (vormen eiwit complexen) Plant extracten (thijm, look,.) In praktijk grote moeilijkheden: effect aanhouden in de tijd (aanpassing van flora) productie op niveau houden (kostprijs)

5 per liter melk /0/ Fokkerij/selectie/management: Genetische selectie voederefficiëntie lage methaanproductie Immunisatie Ingrijpen op dier of kuddeniveau Verbeteren efficiëntie van productiesystemen (verbeterde vruchtbaarheid, minder ziekte) Hoog-productieve dieren gebruiken relatief kleinere (- productie door) onderhoudsbehoefte/l lager vezelaandeel Methaan per liter melk Melkproductie (l/dag) NH (5) 5 (g) verlaat stal naar omgeving (5) 5 (g) verlaat stal naar omgeving Reinigen lucht bij verlaten stal (g, grenslaag) <-> (g, lucht) (g, grenslaag) <-> (g, lucht) MESTOPSLAG Verlagen temperatuur in mest Verminderen luchtsnelheid aan de grenslaag Reductie emissie oppervlakte (rooster + put) () (l) <-> (g) 2 NH + (l) <-> (l) + H + Inspelen op de verschillende processen die aan de oorsprong liggen van de - emissie () (l) <-> (g) 2 NH + (l) <-> (l) + H + Verlagen temperatuur (in mest) DIER Voeding Verzuren urine (nietherkauwers) Verlagen temperatuur (in Verzuren van mest mest) urease () Ureum + H 2 O <-> 2NH + + HCO - + OH - urease () Ureum + H 2 O <-> 2NH + + HCO - + OH - DIER Voeding Minder ureum in urine KUDDE Management Weidegang: scheiding faeces en urine Scheiding faeces en urine Remmen urease activiteit. Voeding. Voeding. Voeding voedereiwit speeksel onbestendig eiwit niet-eiwit stikstof ureum recyclage PENS pens bestendig eiwit NH microbieel eiwit bloedbaan NH LEVER NH ureum DUNNE NH UIER melkeiwit melkureum DIKKE NIER feces urine - Verfijnen van de eiwitvoorziening => efficiënter omgaan met Stikstof Minder overschot in de pens Lagere urinaire stikstof (ureum) verliezen Stikstofefficiëntie = Stikstofuitscheiding Melk Totale stikstofopname 5

6 GRENS- LAAG LUCHT MEST /0/205. Voeding 2. Management MAAR Koe is herkauwer en per definitie niet erg efficiënt met stikstof Melkvee gescheiden laten urineren en defeceren. Fysiologisch is maximale efficiëntie mogelijk van % (Praktijk 28-0%) N opname 6 g/dag DMI 2 kg/d N 9 g/kg DS RE 20 g/kg DS N Balans (cte gewicht) 0 g/dag 0 % N melk 98 g/dag % N faeces 89 g/dag 20 % N urine 7 g/dag 8 % Bron: Dijkstra, 20. NH 5. Reinigen van de lucht bij verlaten van de stal roostervloer Verminderen luchtsnelheid aan de grenslaag Ventilatie (g) lucht Reductie van emissieoppervlakte Zorgen voor minder bevuild oppervlak Verlagen temperatuur in de mest/rooster mestkelder (g) (l) mest grenslaag NH + 2 Organisch N Scheiding faeces en urine Vloersystemen met helling, profielen om urine af te voeren Verzuren van de mest Via voeding (niet mogelijk bij herkauwers) In de mestkelder => aantal moeilijkheden Meettechnieken op ILVO: 6 gasuitwisselingskamers Stikstof Koolstof Lokaal probleem verzuring en vermesting Mondiaal probleem opwarming aarde Stalemissie vanuit gemengde mest Dier (vooral muil) + stalemissie mest Voeder / Management / Fermentatie / Fokkerij/management 6

7 /0/205 Meettechnieken op ILVO: Meettechnieken op ILVO: 2 Greenfeed units DIERNIVEAU. Ureum uitscheiding (N-uitscheiding) => N-balansstudies Meettechnieken op ILVO: Meettechnieken op ILVO: Mestemissies +. Ureum uitscheiding (N-uitscheiding) => N-balansstudies Urine aangezuurd Urine niet aangezuurd Faeces Melk Kg urine N-bepaling Ureum-concentratie Kg faeces N-bepaling Kg melk N-bepaling MUC Mestemissies NH Meettechnieken op ILVO: NIVEAU DOELSTELLING: meten concentratie in lucht die stal verlaat Besluit Moeilijkheden: Ventilatiedebiet moet gekend zijn Stikstof Koolstof Lokaal probleem Mondiaal probleem Stalemissie vanuit gemengde mest Voeder / Management / Meten op stalniveau + mest Dier (vooral muil) + stalemissie mest Fermentatie / Fokkerij/management Meten op dierniveau + mest 7

8 /0/205 Met Dank Aan Nico Peiren, Dorien Van Wesemael, Karen Goossens Vragen? Instituut voor Landbouwen Visserijonderzoek Burg. Van Gansberghelaan Merelbeke België T + 2 (0) F +2 (0) ilvo@ilvo.vlaanderen.be 8