Abluftreinigung

Schweinestall: Alternativen zur Abluftreinigung

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Franziska Christ, Dr. Katrin Wagner, Selina Zang, KTBL e.V.
am Mittwoch, 08.09.2021 - 06:00

Die neue TA Luft tritt im Herbst 2021 in Kraft. Schweinehaltende Betriebe müssen die Ammoniakemissionen aus Ställen erheblich mindern. Welche Techniken stehen dazu außer der Abluftreinigung zur Verfügung?

BLW_Reduzierung-Ammoniak-Technik-G1_CDL

Die EU-Richtlinie über „Nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe” (NEC-Richtlinie) legt Emissionshöchstmengen für Ammoniak fest. Hintergrund ist vor allem die Minderung von Nährstoffeinträgen und Bodenversauerung in empfindlichen Ökosystemen, die von Stickstoff- bzw. Ammoniakeinträgen verursacht werden. Dadurch wird auch ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet, da Ammoniak als indirektes Treibhausgas gilt. Es kann in der Atmosphäre zu Lachgas umgewandelt werden.

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Die Umsetzung der Anforderungen der NEC-Richtlinie in deutsches Recht erfolgt unter anderem durch die „Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft” (TA Luft). Nach jahrelangen Diskussionen wurde die TA Luft mit zahlreichen Änderungen jetzt vom Bundeskabinett verabschiedet. Sie wird im Herbst diesen Jahres in Kraft treten. Schweinehalter mit immissionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftigen Anlagen müssen sich bei Stallneubauten auf höhere Vorgaben bei der Emissionsminderung einstellen. Aber auch bestehende Stallanlagen entsprechender Größe müssen Ammoniak-Emissionen künftig deutlicher mindern.

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Im Verbundvorhaben “Emissionsminderung Nutztierhaltung“ (EmiMin) werden derzeit verschiedene Maßnahmen baulich-technischer Art auf ihre Wirksamkeit in Hinblick auf die geforderte Reduzierung der Ammoniakemissionen untersucht. Dazu erfolgen an 17 verschiedenen Forschungs- und Praxisbetrieben, die in ganz Deutschland verteilt liegen, über ein Jahr Messungen, um konkrete Minderungsleistungen der einzelnen Verfahren zu ermitteln.

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Ammoniakemissionen in der Schweinehaltung entstehen bei Kontakt von Kot und Harn. Sie steigen unter anderem mit zunehmender Temperatur und mit zunehmender Größe der emissionsaktiven, also mit Kot und Harn verschmutzten Fläche. Mögliche Prinzipien zur Emissionsminderung sind deshalb die Trennung von Kot und Harn, die Absenkung der Gülletemperatur, die Verkleinerung der emittierenden Oberflächen sowie die regelmäßige Entmistung bzw. Reinigung verschmutzter Flächen.

Um Kot und Harn zügig voneinander zu trennen, kann die Sohle eines Güllekanals V-förmig ausgebildet werden (Bild 1). Durch beidseitiges Gefälle der Kanalsohle zu einer mittig verlaufenden Harnrinne, kann der Harn abfließen, während der Kot auf dem Kanalboden zurückbleibt. Das Quergefälle der Kanalsohle zur Harnrinne soll zwischen 5 und 10 % betragen. Zusätzlich soll die Kanalsohle bzw. Harnrinne ein Längsgefälle von etwa 1 % aufweisen. Der Kot wird mehrmals täglich mit einem Unterflurschieber abgeschoben, der dem Kanalprofil angepasst und mit einem Schieberaufsatz zum Räumen der Harnrinne versehen ist.

Häufiger entmisten

Mit zunehmender Lebendmasse der Schweine sollte die Entmistungshäufigkeit auf bis zu zwölf Entmistungsvorgänge pro Tag ansteigen. Der Unterflurschieber kann in der Schweinemast, in der Sauenhaltung sowie in der Ferkelaufzucht eingesetzt werden. Der Einsatz kann sowohl in voll- bzw. teilperforierten Buchten in zwangsgelüfteten Ställen als auch im perforierten Kotbereich des Auslaufs von Tierwohlställen erfolgen.
Eine Nachrüstung in bestehenden Ställen ist prinzipiell möglich. Die Nettoinvestitionen inklusive der Montagearbeiten für das Schiebersystem liegen eigenen Berechnungen zufolge bei ca. 30 – 50 € je Mastplatz. Laut dem BVT-Merkblatt lässt sich mit dieser Maßnahme ein Minderungspotenzial von 40 % der Ammoniak-Emissionen erreichen.

Zwei Kühlverfahren

Zur Kühlung der Gülle stehen am Markt zwei verschiedene Verfahren zur Verfügung: Kühlleitungen, die mit einem Abstand von 35 – 40 cm zueinander in die Sohle des Güllekanals einbetoniert werden (Bild 2) sowie Kühlrippen, die knapp unter der Gülleoberfläche im Kanal schwimmen (Bild 3). Eine Kühlflüssigkeit in den Leitungen beziehungsweise Schwimmkörpern nimmt die Wärme aus der Gülle auf. In Kombination mit einer Wärmepumpe ist es darüber hinaus möglich, diese Abwärme zum Heizen anderer Stallbereiche zu nutzen.
Um effektiv Emissionen zu mindern, darf die Temperatur in den obersten 5 cm der Gülle 15 °C nicht überschreiten. Beim Einsatz von Kühlleitungen im Boden wird daher das Kühlen der Gülle auf eine Temperatur von 5 °C empfohlen. Da die Kühlleistung der Wärmepumpen in der Regel nicht auf große Güllemengen ausgelegt ist, sollten die Güllekanäle mit Kühlleitungen regelmäßig entleert werden. Bei Einsatz der schwimmenden Kühlrippen wird die Kühlung der Gülleoberfläche nicht durch die Güllemenge beeinflusst. Die schwimmenden Kühlrippen können daher auch bei der Lagerung von Gülle unter den Spalten eingesetzt werden.
Die Güllekühlung kann in zwangsgelüfteten Ställen in der Sauenhaltung sowie in der Ferkelaufzucht und der Schweinemast eingesetzt werden. Kühlleitungen sind für die Nachrüstung in bestehenden Ställen aufgrund des großen technischen Aufwands beim Einbau weniger geeignet. Schwimmende Kühlrippen sind hingegen nachrüstbar. Die Kosten für die Kühlleitungen betragen netto inkl. Montage 25 € je Mast- bzw. 94 € je Sauenplatz und für die schwimmenden Kühlrippen, ebenfalls netto inkl. Montage, 47 – 59 € pro Mastplatz bzw. 368 – 460 € pro Sauenplatz (eigene Berechnungen). Laut den entsprechenden BVT-Merkblättern ist mit einem Minderungspotenzial von 30 – 40 % je nach Kühlleistung für die Kühlleitungen und 45 – 75 % für die schwimmenden Kühlrippen zu rechnen.

Kleinere Güllekanäle

Eine Verkleinerung des Güllekanals kann durch V-förmige Güllekanalwände erreicht werden (Bild 4). Aufgrund von geneigten Seitenwänden verjüngt sich der Güllekanal zur Sohle, wodurch die emissionsaktive Gülleoberfläche des Güllekanals reduziert und die Freisetzung von Ammoniak verringert wird. Für die Verkleinerung des Güllekanals können einsetzbare Güllewannen oder schweißbare Schrägwände verwendet werden. Die geneigten Seitenwände können symmetrisch oder asymmetrisch zueinander liegen, und dabei einen Neigungswinkel zwischen 45° und 60° zur Kanalsohle aufweisen. Die geneigten Seitenwände sollen aus einem glatten Material beschaffen sein, sodass Kot und Harn nicht haften bleiben. Da die emissionsaktive Oberfläche vom Füllstand im Güllekanal abhängig ist, müssen die Güllewannen regelmäßig entleert werden. Für eine optimale Minderungsleistung wird empfohlen, die Gülle zweimal wöchentlich in ein externes Güllelager abzuleiten.

Für alle Stallbereiche

Die Güllekanalverkleinerung eignet sich für die Sauenhaltung, Ferkelaufzucht und Schweinemast in zwangsgelüfteten Ställen. Sie kann in voll- und teilperforierten Buchten eingebaut werden, wobei der Einsatz in teilperforierten Buchten mit mittiger, planbefestigter Liegefläche bevorzugt wird. Zudem ist sie sowohl für Neubauten als auch Nachrüstungen geeignet. Die Nettoinvestitionen für Material und Montage betragen nach eignen Berechnungen 66 – 83 € pro Mastplatz, 130 – 160 € pro Sauenplatz im Deck-/Wartebereich und 358 – 448 € pro Sauenplatz im Abferkelbereich. Das Ammoniak-Minderungspotenzial wird laut BVT-Merkblättern mit 45 – 65 % angegeben.
Die im Beitrag vorgestellten Minderungsmaßnahmen werden derzeit wie beschrieben auf ihre Wirksamkeit untersucht. Die vollständigen Messergebnisse werden voraussichtlich im Jahr 2023 zur Verfügung gestellt werden können.