Teknologiudredning Version 1 Dato: 11.11.2010 Side 1 af 6 Gylletilsætningsstoffer Resumé Ammoniakfordampning Lugt fra stald Gylletilsætningsstoffer (gylleadditiver) kan have et ammoniakbegrænsende potentiale, men effekten er generelt ikke tilstrækkeligt dokumenteret. Effekten varierer fra produkt til produkt, men der er ikke fundet entydig og uvildig dokumentation for, at brugen af additiver signifikant og effektivt kan reducere ammoniakfordampningen fra svineproduktion. Er generelt ikke tilstrækkeligt dokumenteret. Effekten varierer fra produkt til produkt, men der er ikke fundet entydig og uvildig dokumentation for, at brugen af additiver signifikant og effektivt kan reducere lugtgenerne fra svineproduktion. Støv Emission af miljøfremmede stoffer Ikke undersøgt, forventes uændret. Ikke undersøgt, forventes uændret. Energi og ressourceforbrug Energiforbruget ved tildeling af additiver er normalt begrænset. Nogle fabrikanter anbefaler dog, at gyllen omrøres efter tildelingen for at sikre en optimal opblanding. Dette vil marginalt øge energiforbruget. Omvendt kan energiforbruget ved gyllens håndtering begrænses, hvis brugen af additiver øger gyllens homogenisering. Arbejdsmiljø Smitterisiko Ikke undersøgt, men vurderes uændret. Ikke undersøgt. Dyrevelfærd Ikke undersøgt, men vurderes uændret. Affald og spildevand Miljøfremmede stoffer Virkning på lager og mark Uændret. Visse additiver indeholder miljøfremmede stoffer som eksempelvis tungmetaller. Dette kan i sjældne tilfælde ved høje doseringsrater medføre forøgede koncentrationer af tungmetaller i husdyrgødningen. Effekten er dog ikke dokumenteret. Manglende dokumentation for reduceret emissionstab betyder, at husdyrgødningens næringsstofindhold ikke vurderes markant ændret ved brugen af additiver. Brugen af additiver vurderes derfor at have begrænset indvirkning på husdyrgødningens indhold af næringsstoffer, samt på emissionsniveauet fra lager og mark. Det kan ikke afvises, at brugen af additiver kan ændre i hvor høj grad næringsstoffer forefindes i organisk eller uorganisk form, men det er utilstrækkeligt dokumenteret. Driftssikkerhed Ikke tilstrækkeligt dokumenteret. Merinvestering Brugen af additiver medfører normalt begrænsede merinvesteringer sammenlignet med referencesystemet. Merinvesteringen varierer dog fra produkt til produkt. Driftsomkostninger Brugen af additiver medfører ekstra driftsomkostninger til indkøb af additiver. Driftsomkostningerne varierer fra produkt til produkt, samt valg af doseringsniveau. 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 Der er en række af kemiske og biologiske tilsætningsstoffer (additiver) som potentielt kan påvirke emissionen af lugt og ammoniak fra gylle. Denne udredning vil alene omhandle additiver, som tilsættes gylle i stald eller lager med henblik på at begrænse emissionen af ammoniak og lugt fra stald eller gyllelager. Rækken af additiver kan opdeles i henhold til deres generelle virkemåde i følgende fem grupper: 1. Fodringsadditiver, som potentielt kan påvirke den biologiske omsætning af husdyrgødningen i tarm og lager. Fodringsadditivernes virkemåde vil ofte være enzymatisk eller mikrobiel. 2. Forsuringsadditiver, som potentielt kan reducere husdyrgødningens surhedsværdi (ph), hvilket medfører, at en højere andel af gyllens N indhold forefindes på ammoniumformen (NH 4 ) frem for på ammoniakformen (NH 3 ), hvilket begrænser potentialet for ammoniaktab 3. Adsorptionsadditiver som eksempelvis zeolite, som potentielt kan binde gyllens ammonium/ammoniakindhold, eller som fremmer den mikrobielle omsætning i gyllen ved binding af toksiske substanser i gyllen. 4. Urease hæmmende additiver, som potentielt kan begrænse nedbrydningen af urinens indhold af urease til ammoniak/ammonium. Brugen af ureasehæmmere kan derfor potentielt begrænse størrelsen af den ammoniakudledende kilde. 5. Naturlige additiver som eksempelvis udtræk fra Yucca planten. Den potentielle effekt og virkemåde af de naturlige additiver varierer fra produkt til produkt, men vil ofte være en kombination af to eller flere af ovenstående virkemåder. Denne opgørelse omhandler alene additiver, som tilsættes gyllen med henblik på at begrænse udledningen af ammoniak og lugt fra gyllen, og dermed potentialet for udledning af ammoniak og lugt fra stald og lager. Syretilsætning er ikke indarbejdet i det følgende, da området er beskrevet i separate teknologiblade. Der findes en række gylleadditiver, som sælges til og benyttes af landmænd med henblik på at opnå en given gødnings, håndterings- eller miljøeffekt. For en meget stor del af disse gælder det, at dokumentationen for miljøeffekt er manglende eller funderet på spinkle eller ikke uvildige undersøgelser. En stor del af dokumentationsmaterialet er desuden forbundet med følgende problemer: a) Ved sammenligning af miljøeffekt gennemføres der ofte sammenlignende målinger for et behandlingssystem tilsat et givet additiv og et tilsvarende referencesystem uden tilsætning af additiv. For en stor del af det tilstedeværende dokumentationsmateriale gælder imidlertid, at behandlingssystemet og referencesystemet afviger på en række områder udover behandlingseffekten, hvilket betyder, at den fundne effekt helt eller delvist kan skyldes andre forhold end behandlingseffekten. I andre tilfælde er de gennemførte målinger på reference- og behandlingssystem ikke gennemført samtidig, hvilket betyder, at målte miljøforbedringer helt eller delvist kan skyldes ændrede miljøforhold. b) I forbindelse med måling af miljøeffekt er der ofte gennemført måling af gyllens næringsstofindhold med og uden tilsætning af additiv, eller før og efter tilsætning af additiv. I de tilfælde, hvor der findes ændrede næringsstofindhold i gylleprøver behandlet med et givet additiv, benyttes dette ofte som dokumentation for ændrede emissionsforhold. De fundne ændringer af næringsstofforhold kan imidlertid skyldes de forhold, der er nævnt i punktet a. En anden vigtig faktor er at udtagning af gylleprøver samt analysen af næringsstoffer i gylle er behæftet med en betydelig variation. Disse forhold betyder, at et højere næringsstofindhold i gylle tilsat additiver ikke umiddelbart kan relateres til et lavere emissionstab. For eksempel kan nogle additiver homogenisere gyllen, hvorved blandingens målte næringsstofindhold øges pga. at bundlagets højere næringsstofindhold i højere grad indgår i målingen. c) I forbindelse med dokumentation af additivers miljøeffekt benyttes der til tider doseringer der langt overstiger de doseringer der anbefales i forbindelse med anvendelse. En given miljøeffekt opnået ved en høj dosering kan dog ikke umiddelbart sikre, at der kan opnås en tilsvarende miljøeffekt ved lavere dosering. I det følgende vil der derfor blive fokuseret på undersøgelser, hvor der er taget hensyn til ovenstående. Dvs. undersøgelser, hvor reference og behandlingssystemet ikke afviger udover behandlingseffekten, og hvor emissionen er kvantificeret ved direkte målinger af emissionen. Miljøstyrelsen strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 2
Tilsigtet effekt Formålet med tilsætning af additiver til gylle er normalt at begrænse udledningen af ammoniak og lugt samt at opnå et større næringsstofindhold i gyllen og dermed højere gødningsværdi. Flere additiver benyttes dog også af landmænd med henblik på at begrænse de håndteringsmæssige problemer i forbindelse med gyllens flytning, håndtering, lagring og udkørsel, idet visse additiver kan påvirke gyllens homogenitet og dermed dannelsen af flyde- og bundlag. Flere additiver markedsføres desuden at have sundhedsog produktionsmæssige fordele. I det følgende vil der dog alene blive fokuseret på additivernes effekt på ammoniakfordampning og lugt fra so- og smågriseproduktion. Ammoniakfordampning Under lagring af gylle fordamper der løbende ammoniak fra gyllens overflade. Fordampningsraten afhænger af en række faktorer, hvoraf gyllens temperatur, overfladeareal, ammonium (NH 4 ) indhold og ph er de vigtigste. Desuden er det vigtigt, om gyllen er overdækket eller ej. Brugen af additiver kan potentielt påvirke gyllens ph og ammoniumindhold, hvilket kan påvirke tabet af ammoniak. En amerikansk undersøgelse har eksempelvis fundet, at en høj tildeling af additivet alum (2,5 pct. af gyllens volumen) til kvæggylle reducerede gyllens ph til under 5, hvilket reducerede udledningen af ammoniak fra gyllen med ca. 50 pct. (Lefcourt & Meisinger, 2001). Alum er et aluminiumsulfat, som bl.a. benyttes i forbindelse med behandling af spildevandsslam. Tildeling af så høje doseringer af alum til gylle blev i undersøgelsen vurderet at være hverken økonomisk rentabelt eller miljømæssigt forsvarligt (Lefcourt & Meisinger, 2001), men undersøgelsen viser, at sænkning af gyllens ph kan være en effektiv metode til at begrænse fordampningen af ammoniak fra gyllen. Samme konklusion nås i en svensk undersøgelse, som på baggrund af en vurdering af de miljømæssige konsekvenser af mere end 70 forskellige additiver finder, at den væsentligste forklarende parameter for sænkning af ammoniakemissionen fra gylle er en sænkning af gyllens ph (Rodhe et al, 2005), samt af McCrory and Hobb (2001), som i et review konkluderer, at brugen af additiver potentielt kan føre til lavere emission af ammoniak, særligt hvis der er tale om additiver som reducerer gyllens ph eller adsorberer gyllens kvælstofindhold. Tildeling af additivet zeolit er tilsvarende fundet at kunne begrænse udledningen af ammoniak fra kvæggylle med næsten 50 pct., når tildelingen udgjorde 6,5 pct. af gyllens volumen (Lefcourt & Meisinger, 2001). Zeolit består af lermineraler af vulkansk oprindelse, som har et potentiale for at absorbere gyllens ammoniumindhold, hvilket begrænser risikoen for ammoniaktab. Tilsvarende brugen af alum vurderedes brugen af så store mængder af zeolit dog ikke at være miljøøkonomisk attraktivt. I en hollandsk undersøgelse har man gennemført en sammenlignende undersøgelse af ammoniakemissionen fra ubehandlet kvæggylle og gylle tilsat tre forskellige additiver. Ingen af de tre additiver påvirkede hverken udledningen af ammoniak eller gyllens næringsstofindhold (Stelt et al., 2007). En Italiensk undersøgelse fandt at tilsætning af et gylleadditiv til vandfyldte gyllekanaler i en smågrisestald reducerede ammoniakudledningen med 63 pct. (CRPA, årstal ukendt). Undersøgelsen konkluderede dog at undersøgelsens resultater og konklusioner var påvirket af et urealistisk lavt kvælstofniveau i gyllen og dermed ammoniakniveau i stalden. Undersøgelsen konkluderer derfor, at en fuld dokumentation af produktets miljøeffekter kræver yderligere undersøgelser ved mere praksisnære og realistiske produktionsforhold. Der har været gennemført en række danske undersøgelser af den ammoniakbegrænsende effekt gylleadditivstilsætning. Langt hovedparten af undersøgelserne er gennemført i forbindelse med slagtesvineproduktion, men det vurderes, at resultaterne af disse undersøgelser som hovedregel kan overføres til smågrise og sostalde. Videncentret for Svineproduktion (VSP) har undersøgt den ammoniakbegrænsende effekt fra slagtesvinestalde ved tilsætning af tre forskellige additiver. De tre additivers aktive indhold bestod af henholdsvis planteolieudtræk, aktive ioner (primært jern) samt fint formalet kvartssand. Tilsætningen foregik efter producenternes anvisninger, men ingen af de undersøgte additiver førte til lavere ammoniakemission fra staldsystemet. (Pedersen, 1993). VSP har desuden i regi af de rullende afprøvninger undersøgt, hvordan tilsætning af syv forskellige additiver påvirkede ammoniakkoncentrationen i slagtesvinestalde. Undersøgelsens konklusion var, at ingen af de undersøgte additiver førte til en markant reduktion af ammoniakkoncentrationen, og at disse additiver derfor ikke kan anbefales til at begrænse ammoniakkoncentrationen i slagtesvinestalde (Pedersen, 1995). I en svensk undersøgelse har man gennemført en sammenlignende undersøgelse af, hvordan tilsætningen af syv forskellige gylleadditiver til kvæggylle påvirkede emissionen af ammoniak fra gyllen. De un- Miljøstyrelsen strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 3
dersøgte additiver var udvalgt, fordi de enten blev markedsført til at have ammoniakreducerende effekt eller blev vurderet til at have en kemisk sammensætning, som potentielt kunne reducere ammoniakfordampningen fra gylle. Undersøgelsen fandt, at tilsætning af fem af de undersøgte additiver førte til uændrede eller højere emission af ammoniak, mens to af de undersøgte additiver i to af tre undersøgelsesdage begrænsede emissionen af ammoniak med mellem 40 og 60 pct. sammenlignet med ingen tilsætning (Anderson M, 1994). Doseringen af de to additiver i forsøget var dog forholdsvis høj (henholdsvis 2,5 og 27 kg per ton gylle behandlet), hvilket betød, at prisen for tilsætning af de to additiver var henholdsvis 780 og 240 svenske kr. per kg kvælstof tilbageholdt i gyllen (Anderson M, 1994). Videncentret for svineproduktion har gennemført en undersøgelse af et gylleadditiv, der markedsføres på at lette gyllehåndteringen og begrænse udledningen af ammoniak og lugt fra husdyrproduktionen (Riis, 2006). Additivet har ifølge producenten et højt indhold af enzymer og andre aktivstoffer udvundet af planteolier. I undersøgelsen blev der gennemført en undersøgelse af additivets ammoniakbegrænsende effekt i forbindelse med slagtesvineproduktion. Emissionen af ammoniak blev sammenlignet fra to ens staldsektioner på hver 500 stipladser, som henholdsvis ikke blev tilsat additiv eller tilsat additiv ud fra producentens anvisninger. Undersøgelsen fandt ingen effekt af tilsætningen af additivet, hverken mht. ammoniakkoncentrationen i staldluften eller emissionen af ammoniak fra staldrummet (Riis A.L. 2006). Danmarks JordbrugsForskning har i samarbejde med Landscentret for Bygninger og Maskiner gennemført en undersøgelse af miljøeffekten af to forskellige gylleadditiver, som begge bliver markedsført for deres effekt på lugt og ammoniak fra husdyrproduktion. I undersøgelsen blev emissionen af ammoniak fra gylleprøver, som var tilsat additiv, sammenlignet med ammoniakemissionen fra en tilsvarende gylleprøve, som ikke var tilsat additiv. Alle undersøgelser blev gennemført i triplikat og gentaget over tid. Resultatet af undersøgelsen var, at ingen af de to additiver påvirkede emissionen af ammoniak eller gyllens næringsstofindhold (Bang et al,2005, Hansen et al., 2006). Lugt I Danmark er der kun gennemført meget få kontrollerede undersøgelser af, hvor effektivt tilsætningen af gylleadditiver kan begrænse udledningen af lugt fra gylle. Danmarks JordbrugsForskning har i samarbejde med Landscentret for Bygninger og Maskiner gennemført en undersøgelse af i hvor høj grad tilsætningen af to forskellige gylleadditiver, som begge bliver markedsført for deres lugtreducerende effekt, førte til lavere udledning af lugt. Undersøgelsen blev gennemført ved at sammenligne udledningen af lugt fra svinegylle tilsat additiv med udledningen af lugt fra en tilsvarende gylle uden tilsætning. Ingen af de to additiver påvirkede udledningen af hverken lugt eller af udvalgte lugtstoffer (Bang et al, 2005, Hansen et al.,2006). I USA er der gennemført en tilsvarende undersøgelse for 35 forskellige kommercielle additiver, som markedsføres og benyttes som gylleadditiver. Undersøgelsen fandt, at ingen af de 35 undersøgte additiver førte til signifikant lavere udledning af lugt fra svinegylle sammenlignet med ingen tilsætning (Herber et al, 2001). Samme undersøgelse fandt, at fire ud af de 35 additiver førte til en lavere (men ikke signifikant) udledning af lugt, og at denne reduktion var mellem 25 og 32 pct. lavere end fra kontrolgyllen. Syv af de undersøgte 35 stoffer var dog i stand til at begrænse udledning af lugtstoffet svovlbrinte med mellem 32 og 47 pct. af udledningen fra kontrol gyllen (Herber et al, 2001). Denne effekt kan skyldes at visse additiver kan øge gyllens ph, hvilket reducerer frigivelsen af svovlbrinte fra gyllen. En øgning af gyllens ph vil dog øge fordampningen af ammoniak. Amon et al (1997) har tilsvarende undersøgt den lugtreducerende effekt af to forskellige additiver i forbindelse med slagtekyllingeproduktion. Undersøgelsen fandt ikke lavere udledning af lugt fra kyllingehuse, hvor udledningen af lugt var søgt begrænset ved additivtilsætning. Utilsigtede effekter Tilsætning af høje doseringer af additivet alum har i amerikanske undersøgelser vist sig at kunne føre til for høje aluminiumkoncentrationer i den udbragte gylle (Lefcourt & Meisinger, 2001). Ellers er der ikke fundet dokumentation for, at brugen af additiver har utilsigtede effekter. Enkelte additiver kan dog have et forholdsvist højt indhold af tungmetaller som kobbersulfat, hvilket ved en høj dosering potentielt kan øge gyllens indhold af tungmetallet kobber. Der er dog ikke gennemført undersøgelser af, om det er et problem i praksis. Dyrevelfærd Additivernes effekt på dyrevelfærd er ikke dokumenteret. I praksis tilsættes additiverne normalt ved udspredning i fortanke eller på spaltegulvsarealet, hvilket betyder, at dyrene kortvarigt kan komme i kon- Miljøstyrelsen strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 4
takt med det udbragte materiale, men der er ikke kendskab til, at det skulle kunne føre til dyrevelfærdsmæssige problemer. Energi og ressourceforbrug Energi- og ressourceforbruget varierer fra additiv til additiv, men energiforbruget ved fremstilling, håndtering og brugen af gylleadditiverne vurderes generelt at være begrænset. Udbredelse af teknikken Der foreligger ikke en oversigt over brugen af additiver. Det vurderes dog, at brugen af additiver er udbredt blandt danske landmænd. Mange landmænds primære forklaring på, at de benytter gylleadditiver, er ofte de håndteringsmæssige fordele, som brugen af additiver kan afstedkomme. Helhedsvurdering af teknikken Der findes en række forskellige additiver, der kan tilsættes gylle for at mindske emissionen af ammoniak og lugt. Producenterne af disse additiver er talrige, men effekten er ofte ikke tilstrækkelig dokumenteret. Effekten af de forskellige produkter varierer fra produkt til produkt, men der er ikke fundet dokumentation, der er opnået ved uvildige og kontrollerede undersøgelser for, at tilsætning af additiver medfører markant og sikker mindskelse af svineproduktionens miljøeffekter. Etableringsomkostninger Etableringsomkostningerne ved brugen af additiver er normalt begrænset. Tildelingen sker ofte ved manuel tildeling. Flere additiver kan dog tilføres ved mekanisk udspredning i staldrummet, i så fald kan der være behov for at etablere et doseringssystem. Omkostningen ved dette varierer fra produkt til produkt og kan ikke opgøres. Driftsøkonomi Prisen, doseringen og doseringshyppigheden varierer betydeligt fra produkt til produkt. Driftsøkonomien afhænger derfor markant af valg af additivsystem. En opgørelse over driftsøkonomien ved brug af de forskellige additivsystemer kan derfor ikke gives. Miljøstyrelsen strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 5
Litteratur Amon M., Dobeic M., Sneath R.W., Phillips R.V., Misselbrook T., Pain B.F. 1997. A farm scale study on the use of clinoptilolite zeolite and De-odorase for deducing odour and ammonia emissions from broiler houses. Bioresource technology 61: 229-237. Anderson M. 1994. Performance of additives in reducing ammonia emissions from cow slurry. Rapport nr. 93. Sveriges Lantbruksuniversitet. Institutionen för jordbrukets biosystem och teknologi (JBT). Bang M., Hansen A.G., Feilberg A., Hansen M.N. 2005. Laboratorietest af ozon og gylleadditiver - udvikling af metode samt måling af ammoniak og lugttab fra gylle. Rapport Landscentret for Byggeri og Teknik. C.R.P.A. Experimental tests on the effectivness of af chemical biological product (Neutromix- Preconsystem) in reducing the ammonia emissions form swine sewage. The Environment and Energy department, Reggio Emilia. Hansen M.N.; Bang M.; Hansen A.G.; and Feilberg A. 2006. Effects of slurry additives and ozone treatment on odour emissions from pig slurry. Proceedings of the 12 th Ramiran International Conference. DIAS report no. 122 (1). P 111-114. Herber A.J., Ni J., Sutton A.L., Patterson J.A., Fakhoury K.J., Kelly D.T., Shao P. 2001. Laboratory testing of commercial manure additives for swine odor control. USDA-Agricultural Research Service National Swine Research and Information Centre. Lefcourt, A.M and Meisinger J.J. 2001. Effect of Adding Alum or Zeolite to Dairy Slurry on Ammonia Volatilization and Chemical Composition. J. Dairy Sci. 84:1814 1821. McCrory D.F., Hobbs P.J. 2001. Additives to reduce ammonia and odor emissions from livestock wastes: A review. Environmental Quality 30: 345-355. Pedersen P. 1993. Gylletilsætningsstofferne Amalgeron, Calfog 100 D og Penac G. Erfaring nr. 9311. Landsudvalget for svin og den rullende afprøvning. Pedersen P. 1995. Svensk undersøgelse af gylletilsætningstoffer. Notat nr. 9510. Landsudvalget for svin og danske slagterier. Riis, A.L. 2006. Effekt af gylletilsætningsproduktet E-Booster på ammoniakemissionen fra en slagtesvinestald. Erfaring nr. 0602. Dansk svineproduktion og den rullende afprøvning. Rodhe L., Mathisen B. Wikberg A., Malgeryd J. Tillsatsmedel för flytgödsel litteraturöversikt och utveckling av testmetod. JTI-rapport Lantbruk & Industri 333. Stelt B.V., Temminghoff E.J.M.,Vliet P.C.J., Riemsdijk W.H. 2007. Volatilization of ammonia from manure as affected by manure additives, temperature and mixing. Bioresource technology 98: 3449-3455. Miljøstyrelsen strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 6