RAPPORT #02 OKT. 2014

RAPPORT #02 – OKT. 2014 Dit rapport is een samenvatting van de workshop getiteld “Scientific workshop: Air emissions from piggeries - Current research development in intensive farming areas in Western Europe”. Deze werd door Vemis georganiseerd op 24 oktober 2014 te Brugge. In verschillende Europese regio’s rijzen gelijkaardige vragen rond luchtemissies uit de varkenshouderij, en er vindt gelijklopend maar ook complementair onderzoek plaats. Hoofddoelstelling van de workshop was dus onderzoekers samen te brengen die actief zijn deze emissies, voornamelijk geur, ammoniak en fijn stof. Interactieve communicatie van onderzoeksresultaten werd beoogd, met de nadruk op aandachtspunten en problemen specifiek voor de verschillende West-Europese landen.

Sprekers uit Vlaanderen, Wallonië, Nederland, Frankrijk en Denemarken gaven een overzicht van de situatie en het onderzoek in hun thuisland. Verder werd in kleinere groepen over specifiekere onderwerpen overlegd. Deze thema’s waren de interactie tussen voeder en emissies, stalsystemen, luchtzuivering en meet-methodes. In dit rapport wordt een overzicht gegeven van het overleg tijdens deze sessies, met de nadruk op gemeenschappelijke problemen en mogelijke oplossingen, en verschillen in aanpak in de diverse landen.

INHOUD 01_INLEIDING ...................................................................................................... 3 02_DISCUSSIEGROEPEN ....................................................................................... 5 1.

Voeder en emissies ....................................................................................... 5 Ammoniak .................................................................................................... 5 Geur ............................................................................................................ 5 Methaan ....................................................................................................... 5 Fijn stof ........................................................................................................ 6 Noden voor onderzoek .................................................................................... 6

2.

Stalsystemen ............................................................................................... 6

3.

Luchtzuivering .............................................................................................. 6 De huidige situatie in afvalgasbehandeling ......................................................... 6 Chemisch of biologisch? .................................................................................. 7 Evaluatie van de performantie ......................................................................... 7 Economie ...................................................................................................... 7 Noden voor onderzoek .................................................................................... 7

4.

Meten van emissies ....................................................................................... 8 De zoektocht naar geschikte meetmethoden ...................................................... 8 Extra uitdagingen bij natuurlijke ventilatie ......................................................... 8 Meten van geur ............................................................................................. 8 Doormeten van luchtzuiveringstechnieken ......................................................... 9 Noden voor onderzoek .................................................................................... 9

03_PRESENTATIE SPREKERS ............................................................................... 10 Herman Van Langenhove .............................................................................. 10 Jean-François Cabaraux ................................................................................ 10 Anders Feilberg ............................................................................................ 10 Mélynda Hassouna ....................................................................................... 10 André Aarnink ............................................................................................. 10 Peter Demeyer ............................................................................................ 10 BRONVERMELDING .............................................................................................. 11 BIJLAGEN ............................................................................................................ 12

RAPPORT #2 – OKT 2014

2

01_INLEIDING In Europa zijn er verschillende regio’s waar een grote densiteit aan landbouwbedrijven voorkomt (Figuur 1), vaak in combinatie met nabijgelegen woongebieden. Dit stuurt de nood naar onderzoek over luchtemissies uit de veehouderij aan, en gaf in Vlaanderen aanleiding tot de oprichting van Vemis. Vemis is een consortium voor het verzamelen, uitwisselen en verspreiden van kennis over veehouderij-emissies. De stichtende leden zijn de provincie West-Vlaanderen, ILVO (Instituut voor landbouw- en visserijonderzoek), Inagro en het Departement Duurzame organische chemie en technologie van Universiteit Gent.

Figuur 1: Densiteit aan vee in Europa, aantal deelnemende instituten of bedrijven per Europees land en per Belgische provincie, en aantal Vemis-leden per provincie (inzetstuk). Omdat de nood aan deze kennis niet uitsluitend in Vlaanderen de kop opsteekt, werd op 24 oktober 2014 een internationale wetenschappelijke workshop georganiseerd te Brugge. Deze had als doelstelling onderzoekers samen te brengen die actief zijn rond emissies van veehouderij naar de lucht, voornamelijk geur, ammoniak en fijn stof. Interactieve communicatie van onderzoeksresultaten werd beoogd, met de nadruk op aandachtspunten en problemen specifiek voor de verschillende West-Europese landen. Sprekers uit Vlaanderen, Wallonië, Nederland, Frankrijk en Denemarken (de Duitse spreker was helaas verhinderd)


3

gaven een overzicht van de situatie en het onderzoek in hun thuisland. De presentaties zijn te vinden in deel 0 van dit rapport. In het tweede gedeelte van de workshop werd in verschillende sessies in kleinere groepen overlegd over specifiekere onderwerpen binnen het kader van luchtemissies uit veehouderij. Deze thema’s waren de interactie tussen voeder en emissies, stalsystemen, luchtzuivering en meetmethodes. In deel 0 van dit rapport wordt een overzicht gegeven van het overleg tijdens deze sessies, met de nadruk op gemeenschappelijke problemen en mogelijke oplossingen, en verschillen in aanpak in de diverse landen.


4

02_DISCUSSIEGROEPEN 1. Voeder en emissies Er werd eerst besproken welke opties er bestaan om via voeder de emissie van de verschillende polluenten te verminderen en vervolgens werden mogelijke onderwerpen voor onderzoek opgelijst. Ammoniak Het verhogen van het aandeel voedingsvezels zou naast de ammoniakemissie ook de diergezondheid positief beïnvloeden, waardoor er minder antibiotica nodig zijn. Suikerbiet- of sojabonenpulp toevoegen kan negatieve effecten hebben, namelijk een verlaagde voederopname (average daily feed intake, ADF) en gewichtstoename (average daily gain, ADG) voor suikerbiet, en een verlaagde voederconversie-verhouding (feed conversion ratio, FCR) voor sojabonen. Verminderd stikstofgehalte en fasevoederen gaven in onderzoek niet steeds het gewenste effect in ammoniakreductie, mogelijk door verstorende factoren. Benzoëzuur als additief verlaagt de pH en dus de vervluchtiging van ammoniak en zou mogelijk ook de vertering en performantie van varkens verbeteren. De diëlektrische of zuur-base balans veranderen ammoniakemissies en zou de ADG kunnen verlagen.

heeft

maar

weinig

effect

of

Bij het toedienen van nat voeder is de wateropname hoger waardoor de mest verdund wordt. Naar het effect op ammoniakemissie is nog geen onderzoek gebeurd. Ook zout toevoegen aan het voeder verhoogt de wateropname. Hierbij resten nog enkele vragen:  

Zijn verschillen in ammoniakemissie binnen de EU te verklaren door verschillen in drogestofgehalte van de mest (bijvoorbeeld Denemarken 5-6 %, Nederland >12 %)? Hoe beïnvloedt het drinkwater (kwaliteit, pH) de pH van de mest? Geur

Het verlagen van het eiwit- of zwavelgehalte van voeder kan negatieve effecten hebben op de ADG. Voor fasevoeder is de vraag of verbetering nog mogelijk is. Het optimum is mogelijk al bereikt. Het verhogen van het aandeel voedingsvezels bevordert de productie van vluchtige organische zuren, maar het effect hiervan op geur werd nog niet eenduidig aangetoond. Zou er een verband zijn tussen drinkwaterkwaliteit en geuremissie? Methaan Het verminderen van het aandeel voedingsvezels verlaagt de methaanproductie, maar zoals eerder vermeld is het omgekeerde waar voor ammoniak. Diverse voederadditieven werden al getest voor herkauwers, de toepasbaarheid bij varkens is nog onbekend. Zeugen en mestvarkens zijn weliswaar een minder belangrijke bron van methaan dan koeien, maar zeker niet onbelangrijk. Men vraagt zich nog af wat toevoeging van benzoëzuur, dat ammoniakemissies verlaagt, met de methaanemissie doet (nota: in recent onderzoek werd hetzij geen effect vastgesteld (Montalvo et al., 2013), hetzij een kleine reductie (Eriksen et al., 2010)). Naast voeder is management hier een belangrijke factor, frequente verwijdering van de mest verhindert dat de fermentatie op gang komt waardoor de methaanemissie daalt.


5

Fijn stof Nat voeder zou contra-intuïtief leiden tot meer stofproductie. Omdat hier meer voeder gemorst wordt en het opdroogt op de vloer, komt er stof in de lucht terecht. Het effect op hokbevuiling is niet duidelijk. Noden voor onderzoek Er is vraag naar een geïntegreerde aanpak waarbij combinaties van maatregelen in het voeder en/of stalsystemen getest worden. Ook uitbreiding naar zeugen en biggen lijkt noodzakelijk gezien nu meestal alleen de effecten op emissies van mestvarkens getest worden. Wat de vorm van voeder betreft zijn er nog geen eenduidige resultaten over het effect op fijn stof. Voor benzoëzuur als additief, is de vraag of het vermijden van bufferende componenten in voeder de pH nog verder kan doen dalen, en wat het effect hiervan is op de dierperformantie zoals ADG. Is voor proteïnen de grens bereikt, of kan het aandeel nog lager? En zouden proteïnen uit insecten (gekweekt op mest) een duurzaam alternatief zijn? Wat is de rol van chitine? Bijkomende vragen hierbij zijn:   

In hoeverre beïnvloedt de keuze van voeder de voederopname? Zijn vastgestelde verschillen in productieresultaten of FCR deels gevolg van voeder morsen? Hoe kan je de relatief kleine effecten van voeder-maatregelen meten? Dit laatste benadrukt het belang van juiste metingen, verder besproken in deel 0.

2. Stalsystemen De voornaamste bekommernis rond stalsystemen is hoe fondsen te werven voor onderzoek naar nieuwe technieken, en dus innovatie te stimuleren. In België zou de markt te klein zijn om als bedrijf nieuwe dingen te lanceren. De overheid zou hierin meer verantwoordelijkheid moeten nemen, enerzijds door te zorgen voor een meer stabiele regelgeving, anderzijds door te investeren in onderzoek. Gezien in België leveranciers van ammoniakemissie-arme stallen zelf moeten instaan voor het uitvoeren van dure metingen, wordt innovatie niet gestimuleerd. In Nederland is er een innovatieprogramma waarbij een haalbaarheidsproject wordt uitgevoerd en 5 initiatieven worden gekozen voor onderzoek door Nederlandse bedrijven, bijvoorbeeld een akoestisch systeem om mestgedrag van varkens te sturen. In Denemarken betalen varkenshouders 0.5 euro per varken voor het testen en doormeten van systemen door het ‘Pig research centre’. Lijsten van ammoniak-reducerende systemen bestaan onder andere in Denemarken. Daarin opgenomen systemen zoals gedeeltelijke roostervloer, mestkoelsystemen, mestband (manure belt),… zijn gelijkaardig als in Vlaanderen en Nederland. In Denemarken moeten nieuwe stalgebouwen algemeen 30 tot 50% reduceren ten opzichte van een traditionele stal, afhankelijk van de grootte. In andere regio’s zoals Wallonië is er geen dergelijke lijst, alleen afstandsregels.

3. Luchtzuivering De huidige situatie in afvalgasbehandeling In België zouden een duizendtal luchtwassers geïnstalleerd zijn, waarvan driekwart biologische wassers, terwijl in Nederland voornamelijk chemische wassers gebouwd worden (momenteel in totaal 1500-2000). In Denemarken zijn er slechts een honderdtal in gebruik. Daar wordt er soms ‘pit ventilation’, het onttrekken van lucht boven de mestput, toegepast om ammoniak te concentreren in een klein deel van de ventilatielucht zodat de investeringskosten voor een wasser lager zijn.


6

Luchtwassers zijn historisch gezien ontworpen om ammoniak te verwijderen, en pas recent kwam de aandacht voor geur erbij. Voor ammoniak is er doorgaans een goede verwijdering, zelfs in de zomer bij maximale ventilatiecapaciteit. Chemisch of biologisch? Chemische luchtwassers zijn eenvoudig in ontwerp en in operationele opvolging en sturing. Er heerst wel een negatieve perceptie over het gebruik van het waswater (voornamelijk ammoniumsulfaat) om op het land aan te brengen. Biologische wassers zijn complexer dan chemische. De sturing van de pH is moeilijker, en het waswater moet behandeld worden als afvalwater (kostprijs: 15euro/m³). In Denemarken wordt dit waswater wel op het land gebracht samen met organische mest, daar is het toegelaten omwille van zijn overcapaciteit aan land. Evaluatie van de performantie In België wordt de evaluatie van de performantie van bestaande systemen niet goed opgevolgd. Er is nood aan een algemene meetprocedure om de evaluatie van afvalgasbehandelingssystemen te standaardiseren. Vooral voor geur kunnen verschillende labo’s nu tot een sterk verschillend resultaat komen. De perceptie over olfactometrische metingen is dan ook niet erg positief. Ze worden ervaren als duur en niet altijd in overeenkomst met de werkelijkheid. Soms heeft de lucht na zuivering een grotere geurconcentratie dan ervoor, maar dat kan een minder onaangename geur zijn. Snuffelmetingen worden gezien als een reproduceerbare en bovendien communiceerbare methode voor het evalueren van een zuiveringstechniek voor geur. Ook chemische analyse kan een toegevoegde waarde zijn, gezien hier objectief de vermindering van storende geurverbindingen kan vastgesteld worden. Volgens constructeurs is echter het beste bewijs dat een techniek werkt, het feit dat buren stoppen met klagen. Ook voor ammoniak zijn er vragen over de kwaliteit van de metingen, soms zijn de methoden eerder indicatief en niet voldoende accuraat. Het meten van luchtdebieten in sommige systemen zoals wassers is ook een struikelblok. Binnen het kader van VERA (Verification of environmental technologies for agricultural production) is een project gelanceerd om de methodes voor het testen van luchtzuiveringstechnieken voor ammoniak, geur en stof in de veehouderij te harmoniseren. In Denemarken worden nieuwe technologieën grondig getest vóór gebruik. Na een positieve evaluatie, komen ze in een lijst terecht. Economie De prijs van systemen zoals luchtwassers is nog steeds aan het dalen. In België is de operationele kost een probleem door de zuiveringskosten van het waswater. In Duitsland is het verplichte certificaat voor nieuwe systemen een heel hoge kost. Noden voor onderzoek Rond geurverwijdering moet nog veel onderzoek gebeuren. Ook broeikasgassen zullen belangrijk worden in de toekomst. De vraag naar betrouwbare en betaalbare meettechnieken is ook hier, voor het meten van de performantie van zuiveringstechnieken, een terugkerend item. Dit komt verder aan bod in deel 0. Er moet ook aandacht gaan naar ingebouwde systemen voor luchtzuivering, en naar preventieve maatregelen in plaats van curatieve.


7

4. Meten van emissies De zoektocht naar geschikte meetmethoden Bij het meten in stallen met geforceerde ventilatie zijn er reeds een aantal gevestigde technieken. Desondanks zijn er nog belangrijke struikelblokken, enerzijds het gebrek aan gestandaardiseerde technieken en protocollen en anderzijds de nood aan goedkope en toch kwalitatieve meetmethodes. Veel onderzoekers hebben moeite om de geschikte sensor voor een applicatie te vinden, en er zijn veel vragen over meettoestellen en over monsternameprocedures en –strategieën. Een netwerk van onderzoekers om problemen en oplossingen uit te wisselen, en elkaars faciliteiten gebruiken om meettoestellen te testen en te vergelijken, zou voor alle onderzoeksgroepen het werk vereenvoudigen. Op zoek naar goedkopere meetmethodes, kan het interessant zijn om naar andere toepassingen en industriële sectoren te kijken, bijvoorbeeld de medische sector. Een troost mag zijn dat de kwaliteit ven sensoren zal stijgen in de toekomst, CO2-sensoren bijvoorbeeld zijn de laatste jaren enorm verbeterd. Een andere veelbelovende evolutie is de ontwikkeling van laser meettoestellen, zowel oppervlakte-lasers om ruimtelijke variatie te meten als puntlasers voor goedkope continue metingen van bijvoorbeeld ammoniak. Ook instelbare lasers waarmee verschillende gassen gemeten kunnen worden zijn een mogelijkheid. Voor ammoniak is de standaardprocedure (acid trap) te ingewikkeld en wordt deze in Vlaanderen bovendien maar door één bedrijf uitgevoerd. Er moet ook aandacht uitgaan naar de accuraatheid van meetmethodes, en in de berekeningen rekening gehouden worden met onzekerheden. Hierover verscheen recent een review (Calvet et al., 2013). Een laatste aspect is de tijdsresolutie van metingen. Het gebruik van een gemiddelde concentratie kan een over- of onderschatting geven ten opzichte van de waarde bepaald door continue metingen. Extra uitdagingen bij natuurlijke ventilatie Emissies meten wordt nog complexer bij systemen met natuurlijke ventilatie. Dit komt veel voor bij rundveestallen, in Frankrijk ook bij kippen, terwijl in Spanje vrijwel altijd voor mechanische ventilatie gekozen wordt omwille van het klimaat. Hoewel verschillende methodes momenteel toegepast worden (Ogink et al., 2013) is het bepalen van het ventilatiedebiet nog steeds een grote uitdaging. Een vaak gestelde vraag over meten in natuurlijk geventileerde gebouwen is ‘waar en hoeveel’. De keuze van meetlocaties voor het bekomen van representatieve metingen is bestudeerd door het INRA, terwijl in het ILVO een studie naar de vereiste ‘meetpuntendichtheid’ zal gebeuren. Zou een gemeenschappelijk project met verschillende groepen om deze en andere literatuurdata te combineren en te koppelen aan CFDmodelleren, nieuwe en waardevolle informatie over natuurlijke ventilatie opleveren? Recent verscheen ook een review over monstername en analyse voor gassen uit diffuse bronnen in de landbouw, zoals bodem en mest (Hu et al., 2014). Meten van geur Geurmetingen blijven een uitdaging, merkbaar aan de variabiliteit tussen verschillende laboratoria, de problemen met monstername en monsterbewaring en de moeilijkheden met het beoordelen van luchtzuiveringstechnieken. De standaard voor olfactometrie blijkt niet aangepast aan het meten van landbouwgeuren. In het ILVO werden verschillen vastgesteld in de performantie van geurpanelleden tussen nbutanol en varkensgeur. Zou een standaard varkensgeur kunnen gecreeërd worden om geurlabo’s te evalueren? Een mogelijke piste voor metingen rond een bron is veldolfactometrie (zoals Nasal ranger, Scentroid). Dit wordt al gebruikt in de VS en omzeilt monstername en bewaring. Een andere optie, de zogenaamde elektronische neuzen worden doorgaans gebruikt om een soort ‘vingerafdruk’ te maken van geurbronnen om de bron van geurhinder te kunnen aanwijzen. RAPPORT #2 – OKT 2014

8

Doormeten van luchtzuiveringstechnieken Dit wordt besproken in deel 3 over luchtzuivering. Noden voor onderzoek Het testen en vergelijken van meettechnieken en sensoren is een terugkerende noodzaak. Vooral goedkope meetmethodes komen in aanmerking om op voldoende grote schaal en/of met voldoende ‘meetpuntendensiteit’ te kunnen werken. Om behandelingen (qua voeder, management, …) met elkaar te vergelijken zijn grote stallen nodig met meerdere identieke compartimenten.


9

03_PRESENTATIE SPREKERS Hieronder wordt een overzicht gegeven van de sprekers en de titel van hun voordracht. De bijhorende presentaties zijn te vinden in de bijlagen. Herman Van Langenhove Onderzoeksgroep EnVOC, Departement duurzame organische chemie en technologie, Faculteit Bioingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, België. Introduction Jean-François Cabaraux Fundamental and Applied Research for Animals & Health, Faculté de médicine vétérinaire, Université de Liège, België. Gas emissions according to different pig housing systems: Summary of 10 experimental designs Anders Feilberg Research group Air Quality Engineering, Department of Engineering, Aarhus University, Denemarken. Odour emissions from intensive pig production: Lessons learned from application of online PTR-MS for measuring odorants and for optimizing odour abatement Mélynda Hassouna INRA, UMR Sol Agro et hydrosystème Spatialisation (SAS), Rennes, France. Moderator van het netwerk ANGAEL (ANalyse de GAz en Elevages) en van het thema gasemissies binnen het netwerk RMT élevages et environnement (Veehouderij & Milieu) Gas emissions from intensive pig production : better measurement for better management André Aarnink Livestock Research, Wageningen UR, Nederland. Assessment of ammonia emission levels from pig houses in the Netherlands: a modelling approach Peter Demeyer ILVO Agrotechniek, Merelbeke, België. Aerial emissions from pig houses in Flanders - challenges and research approaches


10

BRONVERMELDING Calvet, S., Gates, R.S., Zhang, G., Estelles, F., Ogink, N.W.M., Pedersen, S., Berckmans, D., 2013. Measuring gas emissions from livestock buildings: A review on uncertainty analysis and error sources. Biosystems Engineering 116, 221-231. Eriksen, J., Adamsen, A.P.S., Norgaard, J.V., Poulsen, H.D., Jensen, B.B., Petersen, S.O., 2010. Emissions of sulfur-containing odorants, ammonia, and methane from pig slurry: Effects of dietary methionine and benzoic acid. Journal of Environmental Quality 39, 10971107. Hu, E., Babcock, E.L., Bialkowski, S.E., Jones, S.B., Tuller, M., 2014. Methods and Techniques for Measuring Gas Emissions from Agricultural and Animal Feeding Operations. Critical Reviews in Analytical Chemistry 44, 200-219. Montalvo, G., Morales, J., Pineiro, C., Godbout, S., Bigeriego, M., 2013. Effect of different dietary strategies on gas emissions and growth performance in post-weaned piglets. Spanish Journal of Agricultural Research 11, 1016-1027. Ogink, N.W.M., Mosquera, J., Calvet, S., Zhang, G., 2013. Methods for measuring gas emissions from naturally ventilated livestock buildings: Developments over the last decade and perspectives for improvement. Biosystems Engineering 116, 297-308.


11

BIJLAGEN


12

RAPPORT #02 OKT. 2014

Recommend Documents