MÅNEGRIS Teknologibeskrivelser samlet

MÅNEGRIS Teknologibeskrivelser samlet Af Peter Kai, Martin Nørregaard Hansen, Torkild Birkmose, Mathias Andersen, Kurt Hjort Gregersen og Jørgen Pedersen, AgroTech RAPPORT 20. september 2013

INDHOLD 1. Biologisk luftrensning... 3 2. Delvist spaltegulv... 6 3. EC-ventilatorer... 8 4. Afsætning af fiberfraktion til biogasproduktion... 10 5. Forgasning af gyllefibre med kraftvarmeanvendelse af gassen... 13 6. Gulvudsugning... 15 7. Gulvudsugning med luftrensning og inddampning af forsuret ajlefraktion ved hjælp af staldluft... 18 8. Afgasning af gylle på biogasanlæg... 20 9. Forsuring af gylle med svovlsyre... 22 10. Gyllekøling... 25 11. Biogasgårdanlæg... 29 12. Højtrykskøling... 32 13. Kemisk luftrensning... 34 14. Kildeseparering af gødning og urin inde i stalden... 37 15. Punktudsugning i gyllekanalen i slagtesvinestier med drænet gulv i grisenes lejeareal... 41 16. Solceller integreret i tag... 43 17. Delvist spaltegulv med 2/3 spaltegulv og 1/3 drænet gulv... 45 18. Støbejernsspaltegulv... 47 19. Tørring og forgasning af fiberfraktion... 49 20. V-formede gyllekanaler og delvist fast gulv med hyppig udmugning... 52 MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 2

1. BIOLOGISK LUFTRENSNING Kort beskrivelse af teknologien Ved biologisk luftrensning ledes staldluft igennem et filtermateriale, som holdes fugtigt, så ammoniak og lugtstoffer absorberes i en vandfilm i biofiltret og efterfølgende nedbrydes af mikroorganismer. Biologiske luftrensningsanlæg kan opdeles i to hovedgrupper: Biofiltre og biologiske luftvaskere. I biofiltre ledes ventilationsluften gennem et organisk filtermateriale, typisk bestående af blandinger af fx træflis, kompost, plantestrå (halm) mv. Vandingen i biofiltret sker primært ved opfugtning af luften, inden den passerer gennem filtermatricen. Der produceres som oftest ikke kvælstofholdigt lænsevand i denne type anlæg. I biologiske luftvaskere renses staldluften ved passage gennem en inert filtermatrice, som løbende overrisles med vand. Den tilbageholdte ammoniak omsættes dels til nitrit og nitrat. Den akkumulerede ammonium, nitrit og nitrat fjernes med lænsevandet. Disse anlæg kan ofte reducere både ammoniak og lugt. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, drivhusgasser, støv) Effekten af biologisk luftrensning er stærkt afhængig af anlægsopbygning samt driften. Biofiltre er typisk effektive til reduktion af lugt men ikke ammoniak, mens biologiske luftvaskere ofte kan reducere både ammoniak og lugt 1. To biologiske luftrensere er opført på MST s teknologiliste, hhv. Farm Airclean BIO Flex 2 trin (SKOV A/S) med >70 % ammoniakreduktion og 73 % lugtreduktion samt Dorset Biological Combi Aircleaner (Rotor A/S) med >70 % ammoniakreduktion, 40 % lugtreduktion og 55 % støvreduktion. Biologisk luftrensning kan give anledning til dannelse af drivhusgassen lattergas som følge af denitrifikation. Velfærd og sundhed Luftrensningsanlæg indbygges normalt i forlængelse af staldes ventilationsanlæg og kan påvirke svins velfærd indirekte, hvis luftrensningsanlægget fx påvirker ventilationsanlæggets ydeevne negativt. Energiforbrug Luftrensning giver anledning til øget energiforbrug som følge af større elforbrug til ventilation og vandpumper. Ressourceforbrug Øget energiforbrug. Der er et øget vandforbrug. Der er normalt intet forbrug af hjælpestoffer. 1 Miljøstyrelsens teknologiliste. http://www.mst.dk/virksomhed_og_myndighed/landbrug/husdyrgodkendelser/bat/teknologiliste _ny.htm. Hentet 15. august 2013. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 3

Restprodukter Lænsevand fra biologiske rislefiltre og luftvaskere ledes til gyllekummer og lagertank og udbringes på marken. Biofiltres filtermatrice nedbrydes med tiden og bør derfor jævnligt udskiftes. Den brugte filtermatrice har karakter af kompost og kan håndteres som sådan til gødskningsformål og jordforbedring. Utilsigtede effekter Der er risiko for dannelse af drivhusgassen lattergas ved biologisk luftrensning. Arbejdsmiljø Ingen særlige forhold. Økonomi Nedenstående økonomiske kalkule er baseret på DCA s seneste rapport om miljøteknologier 2. Tabel 1. Skøn over inve steringsbeh ov og miljøeffe kt ve d an vendelse af dece ntral biologisk luftrensning i slagte svine stalde med drænet gulv. Stalde n in deh older 5000 stipladser og har en årlig produktion på 20.000 slagtesvin. % luftren snin g refererer til begrebet delluftren s- ning. Miljøe ffek ten e r bere gnet på grundlag af e ffekten af te knologien på e missionerne fra stald, lager og u dbrin gnin g af hu sdyrgødning. Fuld luftrensning 60 % delluftrensning 20 % delluftrensning Kg N reduceret i alt 5560 5338 4281 Investering, kr. 1710 1430 922 Meromkostninger i alt, kr./år 294.680 221.844 115.648 Meromkostninger pr. stiplads, kr./år 59 44 23 Meromkostninger pr. produceret svin, kr. 15 11 6 Økonomien for centralt placerede luftrensere kan adskille sig fra ovenstående, idet dimensioneringen vil være anderledes, ligesom der skal indregnes kanaler for transport af luften fra hver staldsektion og hen til luftrenseren. Udbredelse DK, D, NL Biologiske luftrensere anvendes i Tyskland og Holland til reduktion af ammoniak og lugt. I begge lande anvendes biologiske luftvaskere til reduktion af både ammoniak og lugt, mens biofiltre kun benyttes til lugtreduktion. 2 Hansen et al., 2013. Miljøteknologier i det primære jordbrug driftsøkonomi og miljøeffektivitet. DCA Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, 11. juli 2013, pp. 78. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 4

Helhedsvurdering Biologiske luftvaskere kan med fordel benyttes til delluftrensning for ammoniak, hvor kun en del af staldens samlede ventilationskapacitet renses. Biologiske luftvaskere kan også reducere lugt. I det tilfælde skal luftrenseren som oftest have kapacitet til at rense al luft fra stalden. Der må påregnes overvågning af luftrenseren. Afprøvningerne af biologisk luftrensning har alle haft problemer med stabil drift af anlæggene, ligesom det er meget vigtigt for driften af filtrene, at de rengøres jævnligt. Hvis filtret i luftrenseren tilstoppes med støv og/eller meget kraftig belægning af biofilm, forøges tryktabet over luftrenseren betragteligt. Dette medfører et forhøjet energiforbrug, nedsat luftgennemstrømning i luftrenseren og efterfølgende nedsat luftskifte i staldene, hvilket kan forringe grisenes velfærd. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 5

2. DELVIST SPALTEGULV Kort beskrivelse af teknologien Gulvet i svinestalde kan helt eller delvis bestå af spalter. Spalterne overdækker en underliggende kanal, som benyttes til at opbevare og borttransportere fæces, urin og vandspild fra stien. Hvis spalterne dækker hele stiens areal, kaldes det et fuldspaltegulv. Spaltegulvet kan helt eller delvist erstattes af et fast gulv eller et drænet gulv under stiens lejeområde (delvist spaltegulv). Dette begrænser gyllekanalens overfladeareal, hvilket indvirker på tabet af ammoniak og lugt. Det delvise spaltegulv dækker normalt mellem 1/3 og 2/3 af stiens gulvareal. Det faste gulv består normalt af beton uden underliggende kanal eller af et drænet gulv, som er defineret ved, at det max må have 10 % åbningsareal, som tillader, at afsat urin eller fæces kan afdrænes til et underliggende gyllekanal. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Betydningen af delvist spaltegulv i slagtesvinestalde er bl.a. vurderet i et teknologiblad (Miljøstyrelsen, 2011). Teknologibladet vurderer på baggrund af en undersøgelse gennemført af Videncenter for Svineproduktion, at ændring fra drænet gulv til fast gulv i lejearealet reducerer ammoniaktabet fra stald og lager med 17 %, hvis det faste gulv udgør 25-49 % af stiens areal og 34 %, hvis det faste gulv udgør 50-75 % af stiens gulvareal (Miljøstyrelsen, 2011). Undersøgelsen finder således tilsvarende andre undersøgelser, at jo højere andel af stiarealet, der udgøres af fast gulv, jo lavere ammoniakemission. Dette er dog betinget af, at det faste gulvareal kan holdes tørt og rent. En undersøgelse udført af Landsudvalget for Svin viser, at risikoen for, at lejearealet ikke kan holdes rent og tørt, stiger jo større andel fast gulv (Jensen T., 2003). Der er fundet lavere emission af lugt fra stalde med delvist fast gulv (300 OU/sek/1000 kg dyr) end fra stalde med fuldspaltegulv eller drænet gulv i lejeareal (400 OU/sek/1000 kg dyr) (Riis et al, 2006). Der er ikke fundet dokumentation for, at delvist fast gulv påvirker emissionen af støv og drivhusgasser. Dyrevelfærd I forbindelse med fast gulv er det i modsætning til fuldspaltegulve muligt at benytte strøelse som eksempelvist halm. Dette har en positiv effekt på svins dyrevelfærd. Det er dog en forudsætning, at strøelsen kan holdes tør på lejearealet. Arbejdsmiljø Luftkvaliteten i stalden kan forbedres ved brug af fast gulv, forudsat at lejearealet kan holdes tør. Et forurenet lejeområde på fast gulv vil forringe luftkvalitet og arbejdsmiljøet i stalden, specielt i forbindelse med dyrenes håndtering. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 6

Energiforbrug Teknologien har kun marginal indvirkning på staldens energiforbrug. Ressourceforbrug Teknologien har kun marginal påvirkning på staldens ressourceforbrug. Økonomi Delvist spaltegulv er vurderet til at føre til en ekstra investeringsomkostning på 6,70 og 13,3 kr. per stiplads, når det faste gulv udgør henholdsvis 25-49 % og 50-75 % af stiens gulvareal (Miljøstyrelsen, 2011). Desuden er det beregnet, at sikring af et rent og tørt leje på det faste gulvareal øger de samlede driftsomkostninger med mellem 3,50 og 4,80 kr. per produceret slagtesvin (Miljøstyrelsen, 2011). Utilsigtede effekter Fast gulv kan føre til et mere vådt og urent lejeareal (Jensen T., 2003). Dette kan føre til højere emission af lugt, ammoniak og forringe dyrevelfærden. Udbredelse Fast og drænet gulv vinder stigende indpas både i dansk og europæisk svineproduktion. Ikke mindst begrundet i et lovkrav om, at mindst 1/3 af gulvarealet i alle nye stalde siden 2000 skal være indrettet som fast eller drænet gulv. Dette krav er i Danmark gældende for alle stalde medium 2015. Referencer Jensen, T., 2003: Flokstørrelser og gulvudformning i slagtesvinestier med delvist fast gulv. Meddelelse nr. 603. Landsudvalget for Svin. Miljøstyrelsen, 2011. Delvist fast gulv. Teknologiblad, Miljøministeriet, Miljøstyrelsen. Pp 11. Online: http://www.mst.dk/nr/rdonlyres/6caa73d0-8512-41bc-9fa8-13372aee2c2e/0/delvistfastgulv_version3_110329.pdf Riis, A.L., 2006: Standard tal for lugtemission fra danske svinestalde om sommeren. Meddelelse nr. 742, Videncenter for Svineproduktion.. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 7

3. EC-VENTILATORER Kort beskrivelse af teknologien En EC-ventilator er en ventilationsenhed, hvor motorenheden er en EC-motor (elektronisk kommuteret). Denne type elmotor betegnes også PM-motor og er en motortyper med permanente magneter i/på rotoren. EC-motor rummer en række fordele i forhold til asynkronmotorer nemlig lavere vægt, mindre støj, længere holdbarhed og fremfor alt en væsentlig bedre energieffektivitet. Særligt ved lave omdrejninger bruger ECventilatorer betydelig mindre energi end ventilatorer med andre typer af motorer, eksempelvis sparemotorer og frekvensregulerede asynkronmotorer. EC-ventilatorer er i reglen designet således, at EC-motoren er integreret i ventilatorhjulet. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Anvendelse af EC-ventilatorer har en reducerende effekt på den energiforbundne udledning af CO2 i kraft af, at EC-ventilatorerne bruger mindre energi sammenlignet med andre ventilationstyper. Dyrevelfærd I forhold til andre ventilationstyper giver anvendelsen af EC-ventilatorer ingen forbedret dyrevelfærd. Arbejdsmiljø Et lavere støjniveau fra EC-ventilatorerne vil have en positiv effekt på arbejdsmiljøet i stalden og i øvrigt også på staldbygningens næromgivelser. Energiforbrug EC-ventilatorer har et lavere forbrug af el-energi end andre typer af ventilatorer. Et EUDP-projekt har vist, at EC-ventilatorer kan reducere energiforbruget til ventilation med op til 50 % sammenlignet med frekvensstyrede ventilatorer. Energiforbruget til ventilation udgør en meget stor andel af det samlede energiforbrug i slagtesvinestalde. Anvendelse af EC-ventilatorer vil således have en markant effekt på det samlede energiforbrug pr. produceret slagtesvin. Ressourceforbrug EC-ventilator reducerer energiforbruget til ventilation og dermed ressourceforbruget i produktionen. Utilsigtede effekter Ingen. Økonomi (investering, driftsøkonomi) Ifølge Skiold A/S er stk. pris ca. 5000 kr. Udbredelse Ukendt, men antagelig er markedet i stærk vækst. Helhedsvurdering EC-Ventilator kan halvere elforbruget til ventilation sammenlignet med almindelig frekvensstyret ventilation. Besparelsen er størst ved lav ydelse, hvilket vil sige typisk om vinteren, hvor ventilationen kører på minimum. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 8

Litteratur Pedersen J., Philipp Trénel, Thomas Krogh Hansen & Mathias Andersen. 2010. Udvikling og demonstration af energibesparende teknologi til landbruget. EUDP-projekt, intern rapport. AgroTech A/S. Skiold A/S. Hans Jørgen Klitgaard, pers. Medd. 2013. Kontaktinfo MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 9

4. AFSÆTNING AF FIBERFRAKTION TIL BIOGASPRODUK- TION Kort beskrivelse af teknologien Ved gylleseparering deles gyllen i en fast fraktion (fiberfraktionen) og en flydende fraktion (væskefraktionen). Fiberfraktionen har typisk et tørstofindhold på 30-35 %, indeholder 10-15 % af gyllens volumen og har en relativ høj koncentration af organisk kvælstof og fosfor. Med fiberfraktionen kan man derfor fjerne en relativ stor andel af gyllens kvælstof og fosfor i en relativ lille andel af gyllen. I fiberfraktionen findes også en relativ stor andel af de tørstofpartikler, som kan omdannes til biogas. Væskefraktionen er tørstoffattig og derfor meget tyndtflydende. Væsken er meget velegnet til gødskning af de korn- og rapsafgrøder, som typisk dyrkes på svinebrug. Der findes tre metoder til separering i Danmark: 1. En skruepresser, som er en simpel, men ikke særlig effektiv separator. 2. Kemisk fældning, som kemisk udfælder små partikler i gyllen til større klumper, der kan sies ud af gyllen. Kemisk fældning er meget effektiv til fraseparering af tørstof og fosfor. 3. En dekantercentrifuge, som ved centrifugalkraft fraseparerer de tunge tørstofpartikler fra væsken. En dekanter er meget effektiv til fraseparering af tørstof og fosfor. Fiberfraktionen opsamles og afhentes løbende af biogasanlægget. Lagringstiden på bedriften er typisk under en uge. På biogasanlægget tilsættes fiberfraktionen straks til biogasreaktoren, og lagringstiden på biogasanlægget er derfor meget kort. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Ammoniak: En sammenregning af emissionsfaktorer i Poulsen et al. (2000) og Hansen et al. (2008) viser, at den samlede emission af ammoniak fra lager og efter udbringning falder med ca. 30 % ved at separere gyllen, udbringe væskefraktionen direkte og sende fiberfraktionen til biogasanlæg i forhold til at lagre og udbringe svinegyllen ubehandlet. I beregningen er det indregnet, at fiberfraktionen efter afgasning skal lagres og udbringes som afgasset gylle. Lugt: Et litteraturstudium af Hansen et al. (2000) viser, at lugtgenerne efter udbringning af væskefraktion er mindre end efter udbringning af ubehandlet gylle, fordi den tynde væske infiltrerer hurtigere i jorden end ubehandlet gylle. Ifølge litteraturstudiet er det også dokumenteret, at lugtgenerne efter udbringning af afgasset gylle er lavere end efter udbringning af ubehandlet gylle. Det antages derfor, at separering og afsætning af fiberfraktionen til biogasanlæg reducerer de samlede lugtgener efter udbringning. Støv Ingen effekt. Drivhusgasser Ingen effekt. Dyrevelfærd Ingen effekt. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 10

Arbejdsmiljø Ingen effekt. Energiforbrug Energiforbruget til en skruepresse og kemisk fældning er 0,5-1 kwh pr. ton gylle separeret. Til en dekantercentrifuge anvendes 2-3 kwh pr. ton gylle (Birkmose, 2010). Ressourceforbrug Til en skruepresse og en dekantercentrifuge anvendes ikke ressourcer ud over energi til separeringen. Ved kemisk fældning anvendes ca. 0,3 liter flokuleringsmiddel pr. ton gylle separeret (Birkmose, 2010). Utilsigtede effekter Når fiberfraktionen fjernes fra bedriften, fjernes de faste bestanddele fra gyllen, som bidrager til flydelaget i gylletanken. Derved svækkes flydelaget, og gyllens naturlige evne til reduktion af ammoniakfordampning, lugtgener og formentlig også til biologisk nedbrydning af metan nedsættes. Det svækkede naturlige flydelag skal derfor suppleres af et kunstigt flydelag eller fast overdækning. Økonomi (investering, driftsøkonomi) Den mest udbredte type separator er en skruepresse, som koster 150.000-400.000 kr. afhængig af type, model, kapacitet mv. Et anlæg til kemisk fældning eller en dekantercentrifuge koster 1-1,5 mio. kr. Driftsomkostningerne er typisk 2-10 kr. pr. ton gylle separeret (incl. forrentning og afskrivning). Billigste separering opnås med en skruepresse, mens det er noget dyrere at separere med kemisk fældning eller en dekantercentrifuge (Birkmose, 2010). Udbredelse I 2010 var der 51 anlæg til gylleseparering i drift i Danmark. Heraf var de 33 anlæg i drift på svinebrug. 86 % af fiberfraktionen fra anlæggene på svinebrugene blev afsat til biogsanlæg (Birkmose og Thygesen, 2010). I dag er der formentlig betydelig flere anlæg i drift, men det nøjagtige tal kendes ikke. Helhedsvurdering Gylleseparering og afsætning af fiber til biogasanlæg kan potentielt bidrage til at løse flere udfordringer på en svinebedrift. Den primære årsag til, at en landmand investerer i et separeringsanlæg, er typisk et ønske om at afsætte et overskud af næringsstoffer og dyreenheder fra bedriften med fiberfraktionen og blive i stand til at fuldgødske markerne med væskefraktionen. Landmanden kan derved løse et harmoniproblem, reducere et fosforoverskud og spare indkøb af kvælstof i handelsgødning. Litteratur Birkmose, T.S. (2010). Opdatering af program til beregning af harmoni og økonomi ved gylleseparering. LandbrugsInfo. Artikel nr. 286. Birkmose, T.S. og Thygesen, O. (2010). Status over anvendelsen af gylleseparering i Danmark, maj 2010. LandbrugsInfo. Artikel nr. 187. Hansen, M.N; Sommer, S.G.; Hutchings, N.J. og Sørensen, P. (2008). Emissionsfaktorer til beregning af ammoniakfordampning ved lagring og udbringning af husdyrgødning. DJF Husdyrbrug, nr. 84. Poulsen, H.D.; Børsting, C.F.; Rom, H.B. og Sommer, S.G. (2000). Kvælstof, fosfor og kalium i husdyrgødning - normtal 2000. DJF Husdyrbrug, nr. 36. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 11

Kontaktinfo Der er adskillige fabrikanter og forhandlere af separeringsudstyr i Danmark. Blandt disse kan nævnes: Agrometer, Infarm, Swea, TechRas Miljø, AL-2 Agro, Højgaards Maskinfabrik, Jørgen Hyldgard Staldservice, Brørup Traktor- og Maskinservice, RUNI, GEA. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 12

5. FORGASNING AF GYLLEFIBRE MED KRAFTVARMEAN- VENDELSE AF GASSEN Kort beskrivelse af teknologien Biomasse kan forgasses ved, at den opvarmes under iltfattige forhold, hvorved brændbar gas frigives fra biomassen. Gassen skal efterfølgende renses og anvendes til kraft-varmeproduktion. Biomasse kan forgasses enten våd i større anlæg eller tør i både store og små anlæg. Hovedudfordringen ved forgasning har traditionelt været at opnå tilstrækkelig høj gaskvalitet. Teknologierne er fortsat under udvikling, og der er etableret udviklingsanlæg af begge hovedtyper Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Ved forgasning fjernes det organiske kvælstofindhold i fiberfraktionen. Det kan være en fordel fra et kvælstofudvaskningssynspunkt, men er problematisk i forhold til en ressourceudnyttelse synsvinkel, idet det tabte kvælstof i hvert fald delvis skal kompenseres ved køb af handelsgødning. Det fremføres i forbindelse med visse teknologier under udvikling, Pyroneer og Purfil, at forgasningen foregår ved tilpas lav temperatur, hvor smeltning af næringssalte kan undgås, så de kan genanvendes til gødningsudnyttelse. Ved fiberfraktion fra separeret gylle vil der være risiko for emission af ammoniak. Risikoen vil sandsynligvis være størst i forbindelse med tørring af fiberen før forgasning, med mindre den kan fanges ved kondensering. Dyrevelfærd Forgasning af gyllefibre har ingen effekt for dyrevelfærden, eftersom aktiviteten finder sted uden for stalden. Arbejdsmiljø Forgasning af gyllefibre har ingen effekt for arbejdsmiljøet, eftersom aktiviteten finder sted uden for stalden. Energiforbrug Forgasning udnytter det organiske indhold i gyllefiberen til energiproduktion med en positiv energibalance. Ressourceforbrug Ud over stål og beton til byggeriet er der ikke nævneværdigt ressourceforbrug. Utilsigtede effekter Forgasningen af det organiske materiale medfører, at kvælstofindholdet uddrives og som derfor tabes for gødningsanvendelse. Samtidig vil den findes i gassen og i sidste ende emitteres, med mindre den kan håndteres i processerne. Økonomi (investering, driftsøkonomi) Teknologierne er under udvikling, og økonomiske forhold derfor ikke dokumenteret. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 13

Udbredelse Der findes et industriskalaanlæg af den type, der skulle være i stand til at forgasse vådt materiale i Kalundborg (Pyroneer). Der findes et pilotanlæg til forgasning af tør fiber ved Havndal. Det er planen at udbygge dette til et fuldskalaanlæg. Helhedsvurdering De nye typer lavtemperatur forgasning med kraft-varmeproduktion forekommer at være langt mere ressource optimale end hidtidige forsøg med termisk energianvendelse af fiberfraktion fra husdyrgødning, idet de efter egne udsagn kan bevare fosforindholdets gødningsværdi og udnytte gasproduktionen til samtidig el- og varmeproduktion. Teknologierne bliver i nogen grad fremstillet som modsætninger eller konkurrenter til biogasproduktion. Men ud fra en ressource- og energisynsvinkel vil en kombination være mere optimal, forstået på den måde, at biogasanlægget først udnytter primært det opløste organiske indhold og forgasningen efterfølgende de tungere omsættelige dele, gerne i anlæg med mulighed for at udnytte varmeproduktionen. Litteratur Kontaktinfo Kurt Hjort-Gregersen AgroTech A/S MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 14

6. GULVUDSUGNING Kort beskrivelse af teknologien Staldens ventilationsanlæg opbygges således, at der i tillæg til de traditionelle loftudsugninger monteres udsugningspunkter i gyllekanalen under stiens gødeområde. Gulvudsugningen dimensioneres, således at 10-20 % af staldens ventilationskapacitet trækkes gennem gulvudsugningen, således at loftsudsugningen først startes, når staldens ventilationsbehov overstiger gulvudsugningskapaciteten. Derved opnås en forbedret ventilationseffektivitet for så vidt angår gyllegasserne såsom ammoniak, svovlbrinte og til en vis grad metan. Figur 1. Eksempel på opbygning af gulvudsugning ssystem i en stald, hvor stierne er indre t- tet me d delvis fast gulv. I gylle kanalerne s e ne kan alvæg er in dbygget sidekan aler, som fører til hovedkanalen, der befinder under staldens inspektionsgang. Ved passende dimens i- onerin g af sidekanale r og h ovedkan al, kan der opnås e n ensarte t lu ftydelse i side kan alerne i hele stalden s læn gde. Miljøeffekt Gulvudsugning har som udgangspunkt ingen effekt på emissionen af ammoniak, lugt og drivhusgasser fra stalden, men danner grundlag for en mere omkostningseffektiv luftrensning. Teknikken kan kombineres med alle kendte luftrensningsteknologier. I en Perstrup slagtesvinestald med 2/3 fast gulv, gulvudsugning af 66 % af ventilationskapaciteten, blev én sektion med V-formede gødningskanaler med linespilsanlæg sammenlignet med en sektion med traditionel gyllesystem med rørudslusning. Forsøget afslørede ingen forskel i ammoniakemissionen fra de to staldtyper 3 ved nævnte gulvudsugningskapacitet. 3 Pedersen og Kai. 2008. Kildesepareringsstald med gulvudsugning. VSP meddelelse nr. 824. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 15

Senere blev der i samme stald gennemført en undersøgelse, hvor begge sektioner havde V-formede gødningskanaler med linespilsanlæg, men hvor gulvudsugningen i den ene sektion var indstillet til en maksimal ydelse på 54 m 3 /t ud af en samlet ventilationskapacitet på 100 m 3 /t pr. stiplads, mens gulvudsugningen i den anden sektion var neddroslet til 16 m 3 /t ud af en samlet ventilationskapacitet på 100 m 3 /t pr. stiplads 4. 16 m 3 /t pr. stiplads frem for 54 m 3 /t ud af en samlet ventilationskapacitet på 100 m 3 /t pr. stiplads medførte således halv så høj en ammoniakemission sammenlignet med 54 m 3 /t pr. stiplads (69 g NH 3 -N/t mod 138 g NH 3 -N/t). Ved 16 m 3 /t pr. stiplads blev 70 % af den samlede emission udledt via gulvudsugningen, og i stalden 54 m 3 /t pr. stiplads var det 94 %. Med hensyn til lugt var billedet det samme. Lugtemissionen var stort set halveret ved 16 m 3 /t pr. stiplads sammenlignet med 54 m 3 /t pr. stiplads (150 mod 269 OU E /s pr. 1000 kg dyr). I alt blev 61 % af den samlede lugtemission udledt via gulvudsugningen i stalden med 16 m 3 /t pr. stiplads, og 90 % af den samlede lugtemission i stalden med 54 m 3 /t pr. stiplads. Hvis hovedfokus er lugt, kan gulvudsugningen kobles sammen med en høj skorsten, som øger udledningspunktet for ventilationsluften og derved sikrer en bedre atmosfærisk fortynding af lugten i atmosfæren. Dyrevelfærd Gulvudsugning forbedrer indeklimaet i stalden i kraft af lavere koncentrationer af gyllegasser i grisenes opholdszone, hvilket kan have en gavnlig effekt på grisenes velfærd. Dette er dog ikke dokumenteret. Arbejdsmiljø Som følge af en mere effektiv udsugning af gyllegasser i kraft af punktudsugningerne, falder koncentrationen af disser gasser i staldluften i dyrenes og menneskenes opholdszoner. Energiforbrug Der må forventes et øget energiforbrug til gulvudsugning, som følge af større tryktab i kanalsystemet. Ressourceforbrug Ingen særlige forhold. Utilsigtede effekter Gulvudsugning som eneste kilde til ventilation i stalden kan øge ammoniakfordampningen og dermed ammoniakemissionen fra stalden som følge af en øget lufthastighed over gylleoverfladen. Gulvudsugning bør derfor begrænses til en mindre andel af det samlede ventilationsbehov. Økonomi Generelt kan det fastslås, at meromkostninger til et givet gulvudsugningssystem ikke må overstige det, der kan spares i reduceret størrelse på det tilhørende luftrensningsanlæg. Ellers er systemet ikke konkurrencedygtigt med simpel delrensning baseret på luftudtag fra loftudsugning. Udbredelse Gulvudsugning har været anvendt i Danmark siden 1970 erne, hvor det især blev anvendt i farestalde som en metode til at forbedre indeklimaet i staldene. 4 Pedersen, P. 2010. Gulvudsugningskapacitet på 60 kontra 15 m3/time pr. stiplads i en slagtesvinestald. VSP meddelelse nr. 879. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 16

Helhedsvurdering Gulvudsugning er en teknologi, som kan give en mere omkostningseffektiv reduktion af lugt og ammoniak fra svinestalde. Teknikken kan kombineres med alle kendte luftrensningsteknologier samt høje skorstene. I stalde med fulddrænet gulv er punktudsugning i gyllekummen under grisenes lejeareal under udvikling. Punktudsugning er mere effektivt end gulvudsugning, idet der kan opnås stort set samme ventilationseffektivitet i forhold til ammoniak og svovlbrinte og lugt ved en ydelse på 10 m 3 /time pr. gris som gulvudsugning ved en ydelse på 20 m 3 /time pr. gris. Punktudsugning er yderligere beskrevet i et separat dokument. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 17

7. GULVUDSUGNING MED LUFTRENSNING OG INDDAMP- NING AF FORSURET AJLEFRAKTION VED HJÆLP AF STALDLUFT Kort beskrivelse af teknologien Der er tale om en teknologi, som endnu ikke er afprøvet i praksis. Ved kildesepareringen i stalden ved hjælp af gødningsbånd (se særskilt beskrivelse) fås to fraktioner, hhv. en flydende tørstoffattig og en fast tørstofrig fraktion. Den flydende fraktion primært indeholdende grisenes udskilte urin forsures til ph ca. 4 ved hjælp af fx svovlsyre og benyttes som skrubbervæske i en lavteknologisk luftrenser, som basalt set består af luftkanaler, hvis indre overflader til stadighed holdes våde med den forsurede urin. Luften trækkes ud af stalden via gulvudsugning, hvis udformning bevirker, at en høj andel af den samlede emission af gasser fra stalden ventileres bort i et begrænset luftvolumen på 10-20 % af staldens ventilationskapacitet. Denne delluftmængde ledes gennem hovedkanaler, hvis bunde er dækket af den forsurede urin. Ved tilstrækkelig stor kontaktflade og -tid vil ammoniak fra luften blive absorberet i den forsurede urin, hvorved luften renses. Den varme staldluft vil samtidig bevirke, at der fordamper en del vand fra den forsurede urin, som derved koncentreres. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Ukendt. Der regnes i scenarieberegningen med en ammoniakeffekt på 70 %. Som følge af kildesepareringen forventes ammoniakemissionen i forvejen at være lav. Et hollandsk laboratorieforsøg med et lignende setup har vist 68-95 % rensning af ammoniak 5. Et hollandsk forsøg har vist, at den forsurede urin ved en lignende rensningsproces blev inddampet med en faktor 6-7 af det oprindelige volumen (dvs. rå urin tilsat salpetersyre). Et hollandsk forsøg viste ingen statistisk sikker forskel på lugtkoncentrationen i staldluft før og efter rensning gennem en skrubber, der blev forsynet med forsuret svineurin som skrubbervæske 6. Dyrevelfærd Gulvudsugning har en positiv effekt på niveauet af gasser i staldluften i dyrenes opholdszone. Arbejdsmiljø Gulvudsugning har en positiv effekt på niveauet af gasser i staldluften. Koncentreret svovlsyre eller salpetersyre er stærkt ætsende og kræver opfyldelse af en række sikkerhedsvilkår. 5 Willers et al., 2003. Concentration of urine from fatteners combined with ammonia removal by scrubbing exhaust air of a pig house. http://library.wur.nl/webquery/wurpubs/363184 6 Willers et al., 2003. Odor from evaporation of acidified pig urine. In: Air Pollution from Agricultural Operations III, Proceedings from a conference, 12-15 October 2003, North Carolina, USA, p. 318-322. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 18

Energiforbrug Luftrensningen vurderes som udgangspunkt ikke at medføre et øget energiforbrug. Der er et begrænset merenergiforbrug ved gulvudsugning ved en ydelse på 10-20 % af ventilationskapaciteten. Ressourceforbrug Der er et forbrug af syre. Uklart om der skal benyttes svovlsyre eller salpetersyre. Utilsigtede effekter Ingen kendte. Økonomi (investering, driftsøkonomi) Der er en meromkostning til etablering og drift af gulvudsugningsanlæg samt teknik til urinforsuringsanlæg. Udbredelse Teknikken er kun på idé-stadiet. Helhedsvurdering Teknikken vil kunne løse to udfordringer for månegrisestalden: 1) reducere ammoniakemissionen og 2) håndtering af flydende gødning. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 19

8. AFGASNING AF GYLLE PÅ BIOGASANLÆG Kort beskrivelse af teknologien Ved afsætning af gylle til biogasfællesanlæg afhenter biogasanlæggets tankbiler den friske svinegylle fra staldens fortank. Afhentningen sker typisk én gang om ugen, fordi gyllen helst skal være så frisk som muligt. På biogasfællesanlægget pumpes gyllen over i reaktoren, hvor den opvarmes til 35-50 grader i 3-4 uger. Under denne proces omdannes ca. halvdelen af gyllens organiske tørstof til biogas. I processen omdannes også ca. halvdelen af gyllens organiske kvælstofforbindelser til ammonium, og en stor andel af gyllens lugtstoffer (f.eks. organiske fedtsyrer) nedbrydes. Derved øges gyllens gødningsværdi og risikoen for lugtgener efter udbringning på marken reduceres. Efter afgasning returneres gyllen til landmandens gylletank. Under biogasprocessen øges gyllens ph med 0,5-1 enhed, hvilket øger risikoen for tab af ammoniak under især lagring af gyllen. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) Ammoniak: En sammenregning af emissionsfaktorer i Poulsen et al. (2000) og Hansen et al. (2008) viser, at den samlede emission af ammoniak fra lager og efter udbringning øges med ca. 13 pct. ved at sende gyllen til afgasning på biogasanlæg i forhold til at lagre og udbringe svinegyllen ubehandlet. Stigning i ammoniakfordampning skyldes, at lagertabet er større fra afgasset gylle end fra svinegylle. Det antages derimod, at marktabet er ens efter udbringning af afgasset gylle og svinegylle. Lugt Ifølge et litteraturatudie af Hansen et al. (2000) er det også dokumenteret, at lugtggenerne efter udbringning af afgasset gylle er lavere end efter udbringning af ubehandlet gylle. Støv Ingen effekt. Drivhusgasser Tabet af metan og lattergas fra lagertanke reduceres svarende til ca. 32 kg CO 2 - ækvivalenter pr. ton svinegylle, der afgasses. Tabet af lattergas fra udbringningsarealer reduceres svarende til 2,5 kg CO 2 -ækvivalenter pr. ton svinegylle, der afgasses (Fødevareministeriet, 2008). Dyrevelfærd Ingen effekt. Arbejdsmiljø Ingen effekt. Energiforbrug På bedriften er der ingen væsentlige påvirkninger af energiforbruget. Der er en lille besparelse ved, at der spares en overpumpning fra for- til lagertanken, fordi biogasanlægget henter gyllen fra fortanken og leverer den afgassede gylle retur i lagertanken. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 20

Ressourceforbrug Afsætning af gylle til biogasanlæg har kun marginal betydning for ressourceforbruget på bedriften. I visse tilfælde kan der opnås reduceret forbrug af handelsgødning, og der vil ofte være behov for at supplere flydelaget på gyllebeholderen med fx snittet halm. Utilsigtede effekter I biogasanlægget nedbrydes ca. halvdelen af det organiske tørstof, og derved fjernes en del af de faste bestanddele fra gyllen, som bidrager til flydelaget i gylletanken. Derved svækkes flydelaget, og gyllens naturlige evne til reduktion af ammoniakfordampning, lugtgener og formentlig også til biologisk nedbrydning af metan nedsættes. Det svækkede naturlige flydelag skal derfor suppleres af et kunstigt flydelag eller fast overdækning. Økonomi (investering, driftsøkonomi) Normalt er biogasfællesanlæggets økonomi adskilt fra landmandens. Landmanden kan være andelshaver, men der udbetales ikke udbytte. Landmanden opnår indirekte økonomiske fordele i form af bl.a. forbedret gødningsvirkning, sparet handelsgødning og eventuelt sparet transport. Værdien af bedre gødningsudnyttelse kan værdisættes til ca. 6 kr. pr. ton gylle fra slagtesvin, der afgasses. Udbredelse Der er ca. 20 biogasfællesanlæg (og ca. 60 gårdbiogasanlæg) i drift i Danmark. En lang række nye biogasanlæg er under planlægning og flere eksisterede anlæg planlægger udvidelser bl.a. som følge af en forventning om forbedrede rammevilkår (herunder en forhøjet støtte til produktion af biogas) og fordeling af midler til anlægsstøtte i 2012. Helhedsvurdering Afsætning af gylle til biogasfællesanlæg giver landmanden en række afledte fordele i kraft af forbedret gødningsudnyttelse og mindsket risiko for lugtgener i forbindelse med udbringning af gyllen. Risikoen for manglende flydelag på gyllebeholderen skal tages meget alvorlig, da ammoniaktabet fra lagre med afgasset gylle uden flydelag kan være meget høj. Derfor er det ekstremt vigtig at sikre et tæt og effektivt kunstigt flydelag, eller at gyllen overdækkes med fast overdækning. Litteratur Fødevareministeriet, 2008. Landbrug og Klima. Analyse af landbrugets virkemidler til reduktion af drivhusgasser og de økonomiske konsekvenser. Hansen, M.N; Sommer, S.G.; Hutchings, N.J. og Sørensen, P. (2008). Emissionsfaktorer til beregning af ammoniakfordampning ved lagring og udbringning af husdyrgødning. DJF Husdyrbrug, nr. 84. Poulsen, H.D.; Børsting, C.F.; Rom, H.B. og Sommer, S.G. (2000). Kvælstof, fosfor og kalium i husdyrgødning - normtal 2000. DJF Husdyrbrug, nr. 36. Kontaktinfo Der er adskillige fabrikanter og forhandlere af biogasanlæg i Danmark. Blandt disse kan nævnes: Xergi, Lundsgaard, ComBigas. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 21

9. FORSURING AF GYLLE MED SVOVLSYRE Kort beskrivelse af teknologien Tilsætning af syre til gylle bevirker, at gyllens ph-værdi falder, hvorved gyllens indhold af ammoniakalsk kvælstof i stigende omfang omdannes til ammonium (NH 4 + ), der ikke fordamper. Ved tilsætning af 4-6 kg koncentreret svovlsyre pr. ton svinegylle sænkes gyllens ph-værdi til mellem ph 5,5 og 6,0. Et anlæg til svovlsyrebehandling af gylle kan bestå af ventilbrønd, procestank og syrebeholder. Alle processer styres og overvåges automatisk. Forsuringsprocessen foregår på den måde, at gyllen, som inde i stalden opsamles i gyllekummer under stierne, sluses ud i procestanken, hvor den omrøres, og ph-værdien aflæses. Derefter tilsættes svovlsyre under fortsat omrøring, til gyllens ønskede ph-værdi er nået, hvorefter hovedparten pumpes tilbage til gyllekummerne i stalden, hvor den fungerer som en stødpude-opløsning for den friskproducerede gylle frem til næste behandling. Overskuddet af gylle efter behandlingen pumpes til en gyllebeholder for lagring frem til gødskningstidspunktet. Miljøeffekt (Ammoniak, lugt, støv, drivhusgasser) En dansk undersøgelse har vist, at hyppig justering af ph-værdien i svinegylle i en slagtesvinestald med 1/3 drænet gulv og 2/3 spaltegulv reducerede ammoniakemissionen fra stalden på ca. 70 % 7. Det anvendte forsuringssystem var leveret af Infarm A/S. En senere test af et forsuringsanlæg fra firmaet Jørgen Hyldgaard Staldservice A/S i en slagtesvinestald med 1/3 drænet gulv og 2/3 spaltegulv resulterede i en reduktion på 71 % 8. Begge produkter fremgår af Miljøstyrelsens teknologiliste. Der foreligger ingen dokumentation for effekten af forsuring af gylle i slagtesvinestalde med delvist fast gulv, men ifølge et teknologiblad udarbejdet af Miljøstyrelsen 9 antages det, at gylleforsuring i stalde med delvis fast gulv vil give anledning til følgende effekter: 25-49 % fast gulv medfører 68 % reduktion sammenlignet med en tilsvarende sti uden forsuring. 50-75 % fast gulv medfører 65 % reduktion sammenlignet med en tilsvarende sti uden forsuring. Sammenlignet med drænet gulv forventes kombinationen af 25-49 % fast gulv og gylleforsuring at have en effekt på 75 %, mens kombinationen af 50-75 % fast gulv og gylleforsuring at have en effekt på 80 %. Der er risiko for, at den med tilsætningen af svovlsyre forbundne forøgelse af gyllens indhold af sulfat kan give anledning til dannelse af det giftige og ildelugtende stof sulfid. Der er gennemført olfaktometriske lugtmålinger i forbindelse med to forsøg af gylleforsuring i slagtesvinestalde. Forsøgene påviste ingen statistisk sikker lugtmæssig effekt af gylleforsuring 7,10. 7 Pedersen, P. 2004. Svovlsyrebehandling af gylle i slagtesvinestald med drænet gulv. VSP meddelelse nr. 683. 8 Pedersen og Albrechtsen. 2012. JH forsuringsanlæg i slagtesvinestald med drænet gulv. VSP Meddelelse nr. 932. 9 Miljøstyrelsen, 2011. Teknologiblad: Svovlsyrebehandling af gylle Slagtesvin. 2. udgave. 10 Pedersen, P. 2007. Tilsætning af brintoverilte til forsuret gylle i slagtesvinestald med drænet gulv. VSP meddelelse nr. 792. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 22

Ifølge et notat af DCA/Aarhus Universitet vil der være et behov for ekstra kalktilførsel til agerjord, som tilføres svovlsyreforsuret gylle 11. Ved anvendelse af 6 kg koncentreret svovlsyre pr. ton gylle, og en tilførsel på 70 kg total N/ha/år i gylle vil behovet for ekstra kalktilførsel være 115 kg jordbrugskalk/ha/år ved tilførsel af svinegylle. Dette medfører endvidere en øget CO 2 -emission fra kalken på 51-64 kg CO 2 /ha/år. Der findes ingen dokumentation for effekten af gylleforsuring på emissionen af drivhusgasser fra stalden, men det er vist, at udledningen af metan under lagring af kvæggylle reduceres med 67-87 % 12. Det er sandsynligt, at en tilsvarende effekt vil kunne påregnes for svinegylle under lagring. I svinestalde bidrager svinene til emissionen af metan via produktionen af tarmgasser, ligesom gylle i svinestalde vil lagres ved en højere temperatur end eksterne gylletanke, hvorfor førnævnte resultater ikke uden videre kan overføres til svinestalde. Dyrevelfærd Der er ingen direkte effekt af gylleforsuring på dyrevelfærden. En lavere ammoniakkoncentration i stalden vil bidrage til et forbedret indeklima. Forsuring kan muligvis medvirke til at hygiejnisere gyllen og dermed reducere smittetrykket i stalden. Arbejdsmiljø Koncentreret svovlsyre er stærkt ætsende, og der er derfor mange sikkerhedsforskrifter for brugen af svovlsyre. Energiforbrug Der er et forøget energiforbrug til pumpning og omrøring af gylle. Pedersen 13 beregnede energiforbruget til ca. 3 kwh pr. m 3 gylle. Ressourceforbrug Der medgår et forbrug af koncentreret svovlsyre til gylleforsuring. Mængden andrager 4-6 kg pr. ton svinegylle. Utilsigtede effekter Biogasfællesanlæg viser generelt modvilje mod at modtage forsuret gylle, fordi store svovlmængder inhiberer biogasprocessen. Forsuring af gylle reducerer imidlertid gyllens metanproduktion i stalden og bevirker derfor, at gyllens biogaspotentiale øges, og dette vil kunne øge biogasudbyttet. Det anbefales dog ikke at tilføre mere end ca. 10 % forsuret gylle til biogasanlæg, hvis de negative effekter helt skal undgås 14. Ved anvendelse af separeret fiber fra forsuret gylle kan andelen dog øges betydeligt. Ved erstatning af 30 % af biomassen i et anlæg med forsuret fiber var der ingen negativ effekt, og gasproduktionen blev øget med 50 % i forhold til anvendelse af normal gylle 14. 11 Petersen, S.O. et al., 2011. Notat om forskellige forhold i forbindelse med forsuring ved nedfældning. DCA/Aarhus Universitet. http://pure.au.dk/portal/files/44555804/notat_vedr_gylleforsuring_og_nedf_ldning_150911_2_.p df. 12 Petersen, S.O., Andersen, A.J. & Eriksen, J., 2011. Effects of cattle slurry acidification on ammonia and methane evolution during storage. J. Environ. Qual. 41(1): 88-94. 13 Pedersen, P. 2004. Svovlsyrebehandling af gylle i slagtesvinestald med drænet gulv. VSP meddelelse nr. 683. 14 Møller H.B. & V. Moset. 2013. Den sure gylle kan give god biogas. http://infarm.dk.static01.tigermedia.eu/upload/file/biogas_af_forsuret_fiber_-_artikel_slut.pdf. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 23

Økonomi Nedenstående økonomiske kalkule er baseret på DCA s seneste rapport om miljøteknologier 15. Tabel 2. Skøn over miljøeffe kt, in ve steringsbeh ov og me romkostnin ger ved gylleforsuring i slagte -svine stalde me d dræn et gulv. Stalde n inde holder 5000 stipladser og har en årlig produktion på 20.000 slagtesvin. Miljøeffekten er beregnet på grundlag af effekten af tekn o- logien på e missionerne fra stald, lager og udbrin gning af hu sdyrgødning. Meromkostninger er korrigere t for gødningsværdien af N og S. Ammoniakreduktion i alt, Kg NH 3 -N 7.673 Investering, kr. 1.495.640 Meromkostninger i alt, kr./år 199.604 Meromkostninger pr. stiplads, kr./år 40 Meromkostninger pr. produceret svin, kr. 10 Udbredelse Gylleforsuring benyttes stort set kun i Danmark. Helhedsvurdering Gylleforsuring er ud over foderoptimering den eneste teknik, der reducerer ammoniakemissionen fra såvel stald, lager som ved udbringning. Indholdet af kvælstof i forsuret slagtesvinegylle ab lager øges med 7-13 % sammenlignet med ubehandlet gylle. 15 Hansen et al., 2013. Miljøteknologier i det primære jordbrug driftsøkonomi og miljøeffektivitet. DCA Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, 11. juli 2013, pp. 78. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 24

10. GYLLEKØLING Kort beskrivelse af teknologien Ved kølingen reduceres gyllens temperatur, hvorved flygtigheden af ammoniak reduceres. Den lavere temperatur bevirker endvidere, at omsætning af letomsætteligt tørstof i gyllen sænkes med lavere metanproduktion til følge. Gyllekøling kan anvendes i stalde med mekanisk udmugning (linespil, skraber) såvel som stalde med rørudslusningssystem (gylle). Gyllekølingssystemet etableres ved nedstøbning af PEL-slanger i bunden af gødningskanalerne i stalden. Slangerne monteres typisk med en afstand på 35-40 cm, enten nedstøbt i kanalbunden eller udlagt ovenpå gyllekanalernes betonbund. Kølingen er vandbåren, idet køleslangerne typisk forbindes til en varmepumpe. I anlæg for gyllekøling kan det kolde vand fremstilles på tre måder: 1) kompressordrevet varmepumpe, 2) grundvandskøling med reinjektion af grundvandet samt 3) jordkøling ved hjælp PEL-slanger nedgravet i jorden. Ved køling vha. varmepumpe er driftsøkonomien stærkt afhængig af afsætningsmulighederne af varme-energien. Gyllekøling er mest relevant i svinebesætninger, hvor den indvundne varme kan anvendes til opvarmningsformål, hvilket typisk drejer sig om besætninger med søer og smågrise. Varmen af gyllekøling kunne alternativt anvendes til opvarmning af biogasreaktorer på gårdbiogasanlæg. Det forudsætter dog, at biogassen afhændes til et kraftvarmeværk eller opgraderes til bio-naturgas, idet der på gårdbiogasanlæg normalt opstår et varmeoverskud under afbrændingen af biogassen. Køling ved hjælp af grundvand fungerer ved, at grundvandet, som i Danmark har en konstant temperatur på 8,5-9 C, pumpes op fra en (kold) indvindingsbrønd og ledes gennem gyllekanalerne via nedstøbte køleslanger, hvor grundvandet optager varme (energi) fra gyllen, som derved afkøles. Det nu opvarmede grundvand ledes tilbage til grundvandmagasinet via en reinjektionsbrønd, og her afgives varmen langsomt til den omkringliggende jord. Fremgangsmåden benyttes i hollandske svinestalde 16,17. For så vidt angår gyllekøling, vil det formodentligt være et krav, at anlægget opbygges som et to-strenget system med hhv. et grundvandskredsløb samt et gyllekølekredsløb, som står i forbindelse med hinanden via en varmeveksler. Brugen af grundvand til køling (og opvarmning) er en forholdsvis ny idé i Danmark. Første danske anlæg blev taget i brug i 1996. I dag findes der mere end en 25 anlæg, som fortrinsvis benyttes i industrien, bl.a. Billund Lufthavn og Gartneriet Hjortebjerg. Fordelen er en reduktion af energiforbruget med op til 90 % i forhold til traditionel køling ved hjælp af varmepumper 18. Grundvandskøling er desuden pladsbesparende og støjsvag i forhold til traditionelle køleanlæg. En af ulemperne er det omfattende arbejde, der er forbundet med myndighedsgodkendelsen. Anvendelse af grundvandskøling kræver tilladelse fra myndighederne. Der kræves tilladelse efter både Vandforsyningsloven og Miljøbeskyttelsesloven. Tilladelse til indvinding af grundvand skal opnås efter Vandforsyningsloven, og tilladelse til reinjektion af vand er omfattet af Miljøbeskyttelsesloven. 16 www.infomil.nl. 17 draft BREF-notes: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/irpp.html. 18 Stig Niemi Sørensen. Status og fremtid for grundvandskøleanlæg med reinjektion i Danmark. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 25

Miljøeffekt I forbindelse med en teknologiudredning i regi af Miljøstyrelsen 19 blev der på grundlag af et litteraturstudie formuleret algoritmer for forventet ammoniakreduktion som funktion af specifik køleeffekt i stalde med mekanisk udmugning: Reduktion (%) = 0,008x 2 + 1,5x [1] hvor x = køleeffekt, W/m 2 gyllekanal. Samt for stalde med rørudslusningsanlæg med ca. 40 cm. dybe gyllekanaler, jf. ligning 2: Reduktion (%) = 0,004x 2 + x [2] I forhold til Månegrisen arbejdes der i et scenarie med gyllekøling, der er koblet sammen med W-formede gyllekanaler, som er en anden miljøteknologi. Der er i scenarieberegningerne taget udgangspunkt i en køleeffekt på 20 W/m 2 effektiv gylleoverflade i W-kanalerne. Ifølge [1] giver dette en ammoniakreduktion på 26,8 %. Da der ikke er fuld gylleoverflade i stalden som følge af de W-formede gyllekanaler samt hyppig udslusning, vurderes effekten af gyllekøling at være marginalt aftagende. Der regnes derfor med en effekt af gyllekøling på 20 % sammenlignet med W-formede kanaler alene. Dette er ikke afprøvet i praksis, hvorfor reduktionsestimatet er usikkert. En hollandsk undersøgelse har vist en reduktion i lugtemissionen på 20-25 % ved køling i gylleoverfladen 20, men siden har to danske afprøvninger af gyllekøling i hhv. en stald til drægtige søer og en slagtesvinestald ikke vist nogen lugtmæssig effekt 21,22. Der regnes fremdeles ikke med nogen lugtmæssig effekt af gyllekøling. På grundlag af en simuleringsmodel er det estimeret, at metanemissionen fra svinegylle falder med 18 % netto, når gyllen i stalden nedkøles til 15 C 23. Under hensyntagen til øget kulstoflagring i jorden samt energiforbrug til køling er effekten af køling beregnet til 6,4 kg CO 2 -ækvivalenter pr. produceret slagtesvin 24. Dyrevelfærd Der foreligger ikke viden om, at gyllekøling ved almindeligt forekommende specifikke køleeffekter påvirker dyrevelfærden. 19 Miljøstyrelsen, 2011. Køling af gylle i slagtesvinestalde. 20 Mol et al., 2004. The effect of two ammonia emission reducing pig housing systems on odour emission. Water Sci. Techn. 50(4): 335-40. 21 Pedersen, P. 2005. Linespilsanlæg med køling i drægtighedsstalde. VSP Meddelelse nr. 694. 22 Jørgensen et al., 2013. Effekten af gyllekøling i slagtesvinestier med drænet gulv i lejearealet. VSP Erfaring nr. 1312. 23 Sommer, S.G. et al.,2004. Algorithms for calculating methane and nitrous oxide emissions from manure management. Nutrient Cycling in Agroecosystems 69: 143-154. 24 Dalgaard, T. et al., 2010. Landbrugets drivhusgasemissioner og bioenergiproduktionen i Danmark 1990-2050. Rapport til den danske klimakommission. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 26

Arbejdsmiljø Lav ammoniakkoncentration i staldrummet vurderes at være gavnligt for arbejdsmiljøet. Energiforbrug Der medgår energi til drift af cirkulationspumper og varmepumpe. Hvis det antages, at overfladen i V-formede gyllekanaler har en overflade på 0,5 m 2 pr. løbende meter kanal, vil overfladen være 1 m 2 pr. løbende meter W-kanal. Det giver en gylleoverflade på: 0,14 m 2 pr. stiplads ved 18 grise pr. sti. Ved 5000 stipladser giver det (700 m 2 køleoverflade svarende til (700 m 2 x 20 W/m 2 ) = 14 kw køleeffekt ved 20 W/m 2. Med kompressor-køling med en COP-værdi på 3 giver det et forventet el-optag på 14/2 = 7 kw, hvilket giver et samlet forventet elforbrug på (7 kw x 24 timer/dag x 365 dage/år) = 61.320 kwh pr. år svarende til en energiomkostning på ca. kr. 50.000 pr. år eller ca. 2,5 kr. pr. produceret slagtesvin. Ressourceforbrug Ingen forhold at bemærke. Utilsigtede effekter Ingen forhold at bemærke. Økonomi Den samlede driftsøkonomi af gyllekøling afhænger ud over den specifikke køleeffekt af kølemetoden. Kompressor-køling vurderes at være billigst i anskaffelse og installation, mens de løbende driftsomkostninger til el vil være lavere for passiv jordkøling og grundvandskøling. Udbredelse Ifølge et teknologiblad om gyllekøling var der i 2009 etableret mere end 300 anlæg i Danmark. I Holland er der udviklet en teknik, hvor kølingen af gylle finder sted ved hjælp af flydende kølelameller 20. Kølingen finder sted ved hjælp af grundvand, som efter en temperaturstigning på maksimalt 3 C pumpes tilbage i undergrunden. Afhængig af dyrekategori og staldtype er der opnået ammoniakreduktioner på 20-75 % ved køling med kølelameller i gyllekanalen. Halmstrøelse i stierne er ikke foreneligt med anvendelse af kølelameller på grund af risikoen for tilstopning. Helhedsvurdering Gyllekøling er en ukompliceret og robust metode til at reducere ammoniak fra stalde. Systemets elementer, der befinder inde i stalden, omfatter køleslanger i plastmaterialet PEL, som ligger beskyttet nedstøbt i betonbunden. De bevægelige dele, kølemaskinen/varmepumpen, befinder sig i et teknikrum og holder typisk 15-20 år afhængig af bl.a. driftsbetingelserne (start/stop). Teknikken er ukompliceret, og anlægget kræver meget lidt overvågning og vedligeholdelse. Afhængig af køleeffekten vil gyllekøling producere store mængder varme, som kun har begrænset anvendelighed i slagtesvinestalde, hvor varmebehovet typisk er lavt. Varmen kan anvendes til rumopvarmning af servicerum, forvarmning af vand til vådfoder, og højtryksrensning. MÅNEGRISEN Teknologibeskrivelser samlet. 2013 27