Teknologiudredning Version 1 Dato: 11.11.2010 Side 1 af 6 Staldseparering af husdyrgødning i so- og smågrisestalde Resumé Ammoniakfordampning Effekten af teknikken er ikke undersøgt i so- og smågrisestalde. Lugt fra stald Effekten af teknikken er ikke undersøgt i so- og smågrisestalde. Støv Der er ikke fundet dokumentation for effekten af teknikken på støv. Emission af miljøfremmede stoffer Det vurderes, at teknikken ikke vil give anledning til nogen ændring i emissionen af miljøfremmede stoffer, men der findes ingen dokumentation herfor. Energi og ressourceforbrug Teknikken er forbundet med et ekstra energiforbrug til fjernelse af husdyrgødningen fra stalden. Størrelsen af det ekstra energiforbrug er ikke dokumenteret. Arbejdsmiljø Teknikken vurderes ikke at give anledning til ændringer i arbejdsmiljøet. Smitterisiko Dyrevelfærd Teknikken kan give anledning til øget smitterisiko forårsaget af sammenblanding af luft mellem sektioner. Teknikken giver ikke direkte anledning til ændringer i dyrevelfærden. Staldsystemer med mekanisk udmugning kan dog i højere grad end gyllesystemer håndtere halm og anden strøelse, som antages at forbedre dyrevelfærden. Affald og spildevand Teknikken giver ikke anledning til produktion af affald og spildevand. Miljøfremmede stoffer Teknikken giver ikke anledning til produktion af miljøfremmede stoffer. Virkning på lager og mark Der findes ingen dokumentation for teknikkens virkning på lager og mark. Driftssikkerhed Merinvestering Driftsomkostninger Teknikken benytter sig af mekanisk udmugning, hvilket erfaringsvis kan give anledning til problemer med driftssikkerheden. Problemer kan dog i en vis udstrækning forebygges via fokus på vedligeholdelse af anlægget. Teknikken er forbundet med merinvesteringer sammenlignet med tilsvarende stalde med gyllesystemer. Teknikken er forbundet med højere driftsomkostninger sammenlignet med håndtering af husdyrgødningen ved hjælp af et traditionelt gyllesystem. Denne teknologiudredning er udarbejdet af AgroTech A/S for Miljøstyrelsen. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 1
Kort beskrivelse af teknologien Hovedparten af det kvælstof, som pattedyr afsætter med gødningen, afsættes med urinen i form af urinstof (urea). For grise udgør kvælstof afsat med urinen mellem ⅔ og ¾ af den samlede udskilte mængde kvælstof. Ved kontakt mellem urinstof og enzymet urease, der produceres af mikroorganismer i bl.a. den udskilte fæces, hydrolyseres urinstoffet til ammonium (NH 4 + ), karbonat og vand. Denne proces finder sted indenfor få timer efter udskillelsen. Afhængig af de fysiske forhold i gyllen såsom ph-værdi og temperatur vil en andel af ammoniumet blive omdannet til ammoniak, som efterfølgende kan fordampe fra gyllens overflade og således føre til ammoniakfordampning. Ved staldseparation (kildeseparation) af den producerede husdyrgødning søges fæces og urin i størst muligt omfang holdt adskilt, således at urinen ikke kommer i kontakt med urease-enzym i fæces. Urinen drænes endvidere kontinuerligt fra gødningssystemet til en lukket beholder, mens fæces, foderrester og strøelse typisk kun fjernes med timers mellemrum. Metoderne, der anvendes til at opnå dette, omfatter skrabekanaler med hældende bund, hvorved den flydende gødning fjernes kontinuerligt, mens det faste del af gødningen tilbageholdes og skrabes ud af stalden ved hjælp af en skrabeanordning, fx linespilsanlæg eller andet mekanisk skrabeanlæg. I Danmark er der gennemført et projekt med henblik på at udvikle den såkaldte Perstrup kildestald (Pedersen og Kai, 2008; www.kildestald.dk). Denne slagtesvinestald er udformet med V-formede skrabekanaler, der dækker to stirækker, idet der på det laveste punkt under inspektionsgangen er placeret en ajlerende med hyppig aflevering af den flydende gødning. Et lignende system har ligeledes været under udvikling i USA (von Bernuth et al., 2005). Der er ligeledes eksempler på såkaldt båndseparering, hvor der under spaltegulvet i stalden monteres et transportbånd (gødningsbånd), som opfanger fast såvel som flydende gødning. Gødningsbåndet er udført i et materiale, der tillader passage af den flydende del til en underliggende kumme, mens den faste del tilbageholdes. Den faste del fjernes mere eller mindre hyppigt ved at aktivere transportbåndet, hvorved den faste del transporteres til enden af båndet, hvor gødningen skrabes væk til lagring eller anden foranstaltning. Dette system er bl.a. udviklet i Holland i midten af 1980 erne (Kroodsma, 1986) og senere produktmodnet af det tyske firma Farmer Automatic til brug i slagtesvinestalde. Gødningsbåndet kan ligeledes være udformet som et vand-impermeabelt bånd, hvorfor gødningsbåndet for at dræne den flydende gødning må være monteret med fald til én (skråtstillet) eller begge sider (hvælvet). Den hvælvede udformning har været under udvikling i Holland (Kroodsma et al., 1998), mens skråtstillede gødningsbånd er rapporteret under udvikling i hhv. USA (Koger et al., 2003), Canada og Danmark (Kai, 2010, in prep.). I Danmark har der i regi af Vandmiljøplan III været gennemført et forsknings- og udviklingsprojekt med henblik på at udvikle et staldsepareringssystem baseret på et skråtstillet gødningsbånd placeret under spaltegulvet i slagtesvinestier. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 2
Figur 1. Eksempel på staldseparering ved montering af et skråtstillet gødningsbånd under spaltegulvet i stier til slagtesvin. Båndets hældning bevirker, at urinen hurtigt drænes bort, mens fæces tilbageholdes på båndet. Når båndet aktiveres, transporteres fæces til enden af transportbåndet, hvor det skrabes af. Tilsigtet effekt Formålet med staldseparering er at reducere dannelsen af ammoniak, lugtstoffer og metan, hvorved emissionen af ammoniak, lugt og metan fra stalden reduceres. Det er endvidere formålet med teknikken at separere husdyrgødningen i hhv. en fast og en flydende fraktion. Der er ikke fundet data for emissionseffekten af staldseparation i so- og smågrisestalde. I det følgende beskrives i stedet resultater opnået i forbindelse med staldseparering i slagtesvinestalde. Disse omfatter hovedsageligt forsøg i eksperimentelle stalde og ikke kommercielle stalde. Reduktion af ammoniakfordampning Staldseparation i stald vha. V-formet skrabekanal med kontinuerlig dræning af ajlen Forsøget blev gennemført i en Perstrup kildestald til slagtesvin i en to-rækket staldsektion, hvor stierne havde fast gulv i 2/3 af stiarealet og betonspaltegulv i resten. Gødningskanalen var V-formet og havde en bredde svarende til to stirækker. Bunden af kanalen havde et fald på 2 % ind mod en rende i midten, hvorfra ajlen kunne løbe bort. Den faste gødning og halmstrøelse blev fjernet ca. fire gange dagligt ved hjælp af et linespilsanlæg med påmonteret gummiskraber. Stalden blev delvist ventileret ved gulvudsugning, idet stalden var etableret med en luftkanal under stiernes faste lejeareal. Kapaciteten af gulvudsugningen var 2/3 af staldens samlede ventilationskapacitet. Ved gentagne målinger over to hold slagtesvin fandt Pedersen og Kai (2008) ingen statistisk sikker effekt på ammoniakemissionen sammenlignet med emissionen fra en kontrolstald indrettet med et traditionelt gyllesystem. Staldseparation i stald vha. transportbånd under spaltegulv Koger et al. (2003) målte en ammoniakemission på 1,03±0,20 kg ammoniak pr. stiplads pr. år fra en forsøgsstald med slagtesvin opstaldet i stier med delvist fast gulv og triangel stålriste i gødeområdet. Under ristegulvet var der monteret et gødningsbånd af gummi med énsidig hældning. Der var ingen kontrolstald for sammenligning, og der kan således ikke angives nogen reduktionsprocent, omend den rapporterede ammoniakemission synes lav. Ved vurdering af tallene skal der dog tages hensyn til, at der var tale en om kombineret effekt af gulvprofil (delvist fast gulv), spaltetype og gødningssystem. Målinger foretaget af universitetet i Wageningen, Holland i en kommerciel stald af typen Kemp-farm med slagtesvinestier indrettet med delvist fast gulv og skråtstillet gødningsbånd under spaltegulvet viste en emission på 1,05 kg ammoniak pr. stiplads pr. år (Aarnink et al., 2007). Der indgik ingen kontrolstald, og Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 3
en absolut reduktionsfaktor kan derfor ikke angives. Til sammenligning er den hollandske norm for slagtesvin i stier med delvist fast gulv ved en belægningsgrad på maksimalt 0,8 m 2 pr. svin fastsat til 2,5 kg ammoniak pr. stiplads pr. år, mens faktoren ved en belægningsgrad over 0,8 m 2 pr. svin er fastsat til 3,5 kg ammoniak pr. stiplads pr. år. Målinger i Kemp-farm stalden indikerer således et betragteligt reduktionspotentiale. En foreløbig opgørelse af ammoniakmålinger foretaget løbende i en forsøgsslagtesvinestald etableret med et skråtstillet gødningsbånd under spaltegulvet har imidlertid ikke påvist nogen signifikant effekt på ammoniakemissionen sammenlignet med en kontrolstald med samme gulvprofil men med håndtering af husdyrgødningen som gylle (P. Kai, 2010, in prep). Reduktion af lugt Kroodsma (1986) rapporterede en lugtreduktion på 50 % ved anvendelse af gødningsbånd bestående af filternet, hvor igennem urinen blev afdrænet. I en Perstrup kildestald med V-formet skrabekanal blev der fundet en lugtemission, der var 16 % højere end en kontrolstald indrettet med et traditionelt gyllesystem (Pedersen og Kai, 2008). Forsøgene blev gennemført med slagtesvin. Lugtmålinger foretaget i slagtesvinestalden Kemp-farm indrettet med båndseparering resulterede i en lugtemission på 6,4 OU E (Odour Units) pr. sekund pr. stiplads. Der blev ikke gennemført lugtmålinger fra en kontrolstald til sammenligning, og der kan således ikke angives nogen reduktionsprocent. Den rapporterede lugtemission vurderes dog lav. Til sammenligning er den hollandske norm for lugtemission fra slagtesvinestalde med delvist fast gulv fastsat til 23,0 OU E pr. sekund pr. stiplads. Drivhusgasser Koger et al. (2003) rapporterede en metanemission på 1,05±0,29 kg metan (CH 4 ) pr. stiplads pr. år fra en eksperimentel slagtesvinestald etableret med delvist fast gulv og gødningsbånd med énsidig hældning monteret under spaltegulvet, som bestod af triangelriste. Dette er markant lavere end de 2,8-4,5 kg metan pr. stiplads pr. år som rapporteret af Hahne et al. (1999) for slagtesvinestalde med gyllesystem. Metanemissionen fra stalden er stort set sammenlignelig med den enteriske produktion, hvilket indikerer, at der ikke frigives metan af betydning fra gødningssystemet, hvilket formodentlig kan tilskrives gødningens korte opholdstid i stalden samt afdræningen af ajlen. Metanemissionen fra Kemp-farm slagtesvinestalden med delvist fast gulv og skråtstillet gødningsbånd under spaltegulvet er målt til 0,94 kg CH 4 pr. år pr. stiplads (Aarnink et al., 2007). Sammenlignet med de tidligere nævnte litteraturværdier for konventionelle slagtesvinestalde med gyllesystem vurderes dette niveau meget lavt. Separering af gyllen Der er ikke fundet data fra so- og smågrisestalde. Der er derimod rapporteret resultater for separationseffektiviteten af staldseparation for slagtesvinestalde. Pedersen og Kai (2008) målte fordelingen af næringsstoffer ved staldseparation i en Perstrup slagtesvinestald med V-formet skrabekanal. Forsøget viste, at den faste gødning, der blev fjernet fra stalden, udgjorde ca. halvdelen af den samlede mængde produceret husdyrgødning, og den indeholdt 69 % af den samlede mængde kvælstof, 32 % af den samlede mængde ammonium-kvælstof og 95 % af den samlede mængde fosfor. Disse resultater er sammenlignelige med andre forsøg med staldseparation, idet der dog er stor variation i rapporterede tørstofindhold i den faste fraktion. Utilsigtede effekter Staldseparering af husdyrgødningen i en fast og en flydende fraktion kan give anledning til utilsigtede effekter i form af forøget tab af kvælstof som ammoniak (NH 3 ), frit kvælstof (N 2 ) og drivhusgassen lattergas (N 2 O) i forbindelse med lagring af den faste fraktion, samt øget ammoniakfordampning fra lagring af den flydende fraktion på grund af denne fraktions høje ph-værdi. Disse problemer kan dog forebygges ved etablering af overdækning af lagre af såvel den faste som den flydende husdyrgødning. Den traditionelle metode til udslusning af den faste del af husdyrgødningen ved staldseparation i kombination med undertryksventilation medfører risiko for luftindtag via gødningskanaler, hvilket er forbundet med en øget risiko for spredning af sygdomskim. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 4
Dyrevelfærd Staldseparation af husdyrgødningen giver ikke i sig selv anledning til øget dyrevelfærd. Teknikken giver i kraft af mekanisk fjernelse af husdyrgødningen mulighed for, at der kan anvendes større mængder halm (Ogink et al., 2000; Pedersen og Kai, 2008) eller andre strøelsestyper, som adfærdsforskere vurderer, kan være til gavn for dyrenes velfærd, uden at gødningssystemets funktionalitet nedsættes. Energi og ressourceforbrug Staldseparering benytter sig af mekanisk fjernelse af den faste husdyrgødning, enten ved skrabning af en gødningskanal ved hjælp af et linespilsanlæg eller andet skrabesystem eller ved anvendelse af et transportbånd monteret under spaltegulvet. Teknikken er således forbundet med et forøget energiforbrug. Da teknikken ikke har fundet anvendelse i so- og smågrisestalde, foreligger der ingen dokumentation for energiforbruget. Udbredelse af teknikken Det er ikke lykkedes at finde stalde til søer og smågrise, som benytter sig af staldseparation. Der er i Danmark opført et par slagtesvinestalde, som er indrettet med staldseparation i form af skrabekanaler med fald for kontinuerlig dræning af urinen og mekanisk skrabning af kanalbunden for fjernelse af den faste del af husdyrgødningen. Der er ligeledes gennemført forsøg i regi af Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet (DJF) med staldseparation i form af et gødningsbånd (transportbånd) monteret under spaltegulvet i slagtesvinestier. Denne type staldseparation er dog ikke introduceret i fuld skala i Danmark, hvorimod der i Holland er etableret en kommerciel slagtesvinestald, hvis gødningssystem er baseret på staldseparation ved hjælp af gødningsbånd. Driftssikkerhed Teknikken benytter sig af mekanisk udmugning, hvilket erfaringsvis kan give anledning til problemer med driftssikkerheden grundet det hårde miljø, som de mekaniske komponenter opholder sig i. Vedligeholdelse og opsyn vanskeliggøres af, at de mekaniske dele befinder sig under spaltegulvet i stalden, dvs. relativt utilgængeligt og i snævre rammer. Helhedsvurdering af teknikken Dette punkt kan ikke beskrives fuldt ud, da teknikken endnu ikke har fundet anvendelse i so- og smågrisestalde. Det vurderes, at staldseparation vil være anvendelig i drægtighedsstalde til løsgående søer, hvor mekaniske udmugningssystemer allerede har fundet en vis udbredelse grundet anvendelse af strøelse i søernes lejearealer. Staldseparation vurderes at være mindre egnet i fare- og smågrisestalde grundet disses rumgeometri (små stalde). Etableringsomkostninger Dette punkt kan ikke beskrives, da teknikken endnu ikke har fundet anvendelse af so- og smågrisestalde. Det vurderes dog, at indførslen af teknikken vil føre til forøgede etableringsomkostninger sammenlignet med traditionel gødningshåndtering (rørudslusningsanlæg). Driftsøkonomi Dette punkt kan ikke beskrives, da teknikken endnu ikke har fundet anvendelse af so- og smågrisestalde. Det vurderes dog, at indførslen af teknikken vil føre til forøgede driftsomkostninger i form af forøget energiforbrug og højere omkostninger til drift og vedligehold sammenlignet med et traditionelt gyllesystem. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 5
Litteratur Kroodsma, W. 1986. Separation and removal of feces and urine using filter nets under slatted floors in piggeries. J. Agric. Engng. Res. 34(2): 75-84. Kroodsma, W., Ogink, N.W.M., Satter, I.H.G. and H.C. Willers. 1998. A technique for direct separation of pig excrements followed by on-farm treatment of the components. International conference on agricultural engineering, Oslo 24-27 August 1998, p. 213-214. Lachance, I., S. Godbout, S.P. Lemay, and J.-P. Larouche. 2005. Separation of Pig Manure Under Slats: to Reduce Releases in the Environment! Presented at the Annual International Meeting Sponsored by ASAE, Tampa, Florida, ASAE, 17-20 July 2005: paper No. 054159. Ogink, N.W.M., H.C. Willers, A.J.A. Aarnink, and I.H.G. Satter. 2000. Development of a new pig production system with integrated solutions for emission control, manure treatment and animal welfare demands. Swine Housing, Proceeding of the 1 st International Conference, October 9-11, 2000, Des Moines, Iowa. ASAE, St.Joseph, MI 49085-9659: p. 253-259. Pedersen, P. og P. Kai. 2008. Kildesepareringsstald med gulvudsugning. Meddelelse fra Den rullende Afprøvning nr. 824, Dansk Svineproduktion, pp. 22. van Kempen, T., B. Kaspers, P. Burnette, and M. van Kempen, J.B. Koger. 2003. Swine housing with a belt for separating urine and feces; key to flexibility? Presented at the 2nd International Swine Housing Conference. Durham, North Carolina, USA, 12-15 October 2003. p. 159-165. Voermans, J.A.M. and F. van Poppel. 1993. Scraper systems in pig houses. Livestock environment IV. Proceedings of a conference held in Coventry, UK, 6-9 July 1993: p. 650-656. von Bernuth, R.D., J.D. Hill, E. Henderson, S. Godbout, D. Hamel, and F. Pouliot. 2005. Efficacy of a liquid/solid isolation system for swine manure. Transaction of the ASAE 48(4): 1537-1546. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 6