Gestaltung von Schweineställen – Strategische Aspekte für die Zukunft (3/3): Klimawandel

In den letzten Jahren hat der Klimawandel Regierungen weltweit dazu gezwungen, Gesetze zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks in allen Bereichen der Gesellschaft, einschließlich der Schweineproduktion, zu erlassen. Infolgedessen wurden viele neue Technologien entwickelt, die diesen Forderungen gerecht werden.

Treibhausgase

Treibhausgase (THG) haben in den letzten Jahrzehnten wegen ihrer potenziell schädlichen Auswirkungen auf das globale Klima zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Emission von Gasen aus der Viehwirtschaft – darunter Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickoxide (N2O oder N2X) – ist eine der Hauptursachen von Treibhausgasen. Darüber hinaus ist die Emission von Ammoniak (NH3) angesichts der empfindlichen Natur ebenfalls besorgniserregend.

In der Schweineproduktion ist die GülEncabezado 3lewirtschaft eine Quelle für CH4- und N2O-Emissionen. Während die Güllewirtschaft vorherrschend ist, kommen in der extensiven und ökologischen Schweinehaltung eher Trockenmist und Stroh zum Einsatz. Die meisten Treibhausgasemissionen aus der Güllewirtschaft entstehen in Form von CH4, während N2O weniger häufig vorkommt und vorwiegend in Trockenmistanlagen entsteht. In diesem Artikel steht die intensive Schweinehaltung und damit vor allem die Güllewirtschaft im Mittelpunkt.

Tabelle 1: Verteilung der CO2-Äquivalente (CO2e) pro Schwein von der Geburt bis zur Mast mit einem Gewicht von 115 kg (SEGES, 2021)

* Einschließlich des Beitrags der Sau

Wenn man die Treibhausgasemissionen reduzieren möchte, sollte man unbedingt wissen, wie sich die höchste Reduzierung zu den geringsten Kosten erreichen lässt. Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass Futtermittel den größten Beitrag zu den Treibhausgasemissionen leisten, während Methan aus Fäkalien an zweiter Stelle steht. Offensichtlich kann der Beitrag der Futtermittel zu den Treibhausgasemissionen nur durch eine höhere Futtermitteleffizienz verringert werden, was in erster Linie mit einer besseren Genetik in Verbindung steht. Daher werden wir uns vor allem auf die Reduzierung von Methan und N2O sowie auf energiesparende Technologien und Lachgas konzentrieren. Die wichtigsten Technologien werden im Folgenden vorgestellt.

Güllekühlung

Die Temperatur der Gülle liegt in der Regel bei 20–24 °C und ist damit ähnlich hoch wie die Raumtemperatur im Schweinestall. Bei niedrigeren Temperaturen ist das Wachstum der Mikroorganismen geringer, wobei die Produktion von CH4, CO2 und NH3 mit sinkender Temperatur exponentiell abnimmt.

Tabelle 2: Vor- und Nachteile der Güllekühlung

Die Güllekühlung erfolgt durch den Einbau von 25–30 mm dicken PE-Rohren in den Betonsockel der Güllegrube. Die Rohre werden in einem Abstand von 30–40 cm verlegt und am Bewehrungsstahl befestigt. Ein geschlossener Kreislauf aus Rohren, die an eine oder mehrere Wärmepumpen angeschlossen sind, leitet kaltes Wasser durch den Boden der Güllegrube. Dadurch sinkt die Temperatur der Gülle, während sich das Wasser in den Rohren erwärmt. Die Wärmepumpe arbeitet wie ein Kühlschrank: Sie kühlt das Wasser und leitet die zurückgewonnene Wärme an ein Rohrsystem für heißes Wasser weiter. Dieses wird zur Beheizung von Bereichen verwendet, in denen Wärme benötigt wird – typischerweise in Abferkelställen und Absetzbuchten. Die Wärmepumpe wird mit Strom betrieben und hat in der Regel eine Wärmeleistung, die das Vierfache der zugeführten Energie in kW beträgt. Wenn die zurückgewonnene Wärme vollständig genutzt wird, beträgt der Treibhauseffekt 1,0, 0,8 bzw. 3,4 kg CO2e pro Schwein, einschließlich Zuchtsauen, 7–30 kg schwere Schweine und 30–115 kg schwere Schweine, bei einer Kühlwirkung von 10 W/m2.

Tabelle 3: Güllekühlung – Auswirkungen und Investitionskosten

Häufige Gülleentnahme

Gülle ist ein Gemisch aus Urin, Fäkalien und Wasser. Wenn sie sich unkontrolliert zersetzt, kann Methan (CH4) entstehen. Dieser Prozess kann durch die häufige Entnahme der Gülle und deren Ausbringung als Dünger kontrolliert werden. In der Regel wird die Gülle alle sieben Tage abtransportiert.

Tabelle 4: Vor- und Nachteile einer häufigen Gülleentnahme

Bei herkömmlichen Güllesystemen werden die Güllestöpsel mithilfe einer Stange durch die Schlitzöffnung gezogen. Um alle Überreste zu entfernen, ist es wichtig, mit dem Güllestöpsel in dem Abschnitt zu beginnen, der am weitesten vom Güllebecken entfernt ist. Die Gülle wird in einem Rohr von diesem Abschnitt zum Hauptrohr geleitet, welches wiederum zum Güllebecken führt. Das System kann automatisiert sein und strategisch platzierte Ventile in der Rohrleitung enthalten, die sich durch einen elektrischen Schalter öffnen lassen.

Tabelle 5: Häufige Gülleentnahme – Auswirkungen auf die Emissionen

Ansäuerung

Um den pH-Wert zu senken, wird der Gülle eine Säure zugesetzt.

Die Technologie umfasst ein herkömmliches Gülleentsorgungssystem in den Schweineställen, allerdings ohne Güllestöpsel. Die Gülle wird täglich aus den Ställen abgelassen und in einem Aufbereitungsbecken gelagert. Anschließend wird der Gülle vorsichtig eine Säure, in der Regel Schwefelsäure mit einer Konzentration von 93–96 %, zugesetzt. Die Säure wird aus einem Behälter zugegeben, der auf Wägezellen steht, um den Verbrauch zu kontrollieren. Pro Tonne Gülle werden etwa 11–13 kg Säure verbraucht. Sensoren zur Messung des pH-Werts bilden die zentrale Kontrollgrundlage. Wenn der pH-Wert des Gülle-Säure-Gemisches 5,5 erreicht, wird der Großteil des Gemisches in die Gruben der Schweineställe zurückgepumpt, während der Rest in ein Lagerbecken gepumpt wird. Die Gruben der Schweineställe sind in 1.000 bis 1.500 m² große Bereiche unterteilt. Diese werden nacheinander geleert und mit aufbereiteter Gülle gefüllt.

Ein zusätzlicher Trommelfilter, der die Feststoffe von der Flüssigkeit trennt, kann dabei helfen, die Geruchsemissionen zu verringern. Das kombinierte System ist als beste verfügbare Technik (BVT) zertifiziert und kann die Geruchsemissionen um 61 % reduzieren.

Eine kürzlich an der Universität Aarhus durchgeführte Studie zeigt, dass es möglich sein könnte, die Säuremenge auf 2–3 kg pro Tonne Gülle zu reduzieren, wodurch sich gleichzeitig eine starke Wirkung auf die Reduzierung von CH4 und NH3 erzielen ließe. Eine niedrig dosierte Ansäuerung könnte demnach eine praktikable Strategie zur Verringerung der Treibhausgasemissionen sein. Darüber hinaus deuten neue Forschungsergebnisse darauf hin, dass die Verwendung von Essigsäure (CH3COOH) anstelle von Schwefelsäure die Betriebskosten senken könnte. Zudem wäre das Verfahren in Ländern, in denen Schwefelsäure nicht ohne Weiteres verfügbar ist, besser einsetzbar. Außerdem sind die Risiken bei der Verwendung einer schwächeren Verbindung wie Essigsäure geringer.

Tabelle 6: Gülleansäuerung – Auswirkung auf die Emissionen

* Reduzierung bei Kombination mit Trommelfilter