0
Обязательство Франции на общеевропейском уровне сократить выбросы аммиака на 15% к 2030 году по сравнению с 2005 годом вынуждает представителей свиноводческой отрасли рассматривать новые варианты действий как на существующих предприятиях, так и при строительстве новых. Температура, наряду с pH, является одним из основных факторов, влияющих на испарение аммиака. Хотя подкисление навоза не имело заметного успеха в стране из-за различных технических, экономических и даже социальных ограничений, воздействие на температуру становится перспективным направлением.
В рамках проекта, финансируемого ADEME и PNDAR, IFIP координировал исследование, сосредоточенное на двух осях управления температурой в корпусах для откорма: температуре окружающей среды и температуре навозной жижи.
Снижение температуры хранимой навозной жижи: донная система охлаждения навоза в сравнении с поверхностной системой
Часть проекта была посвящена внедрению систем, направленных на снижение температуры навоза, хранящегося в подрешетных навозных ямах на откорме. Эти системы охлаждения навоза состоят из сети труб, контактирующих с хранящимся навозом, которые подключены к тепловому насосу и системе сбора тепла. Теплоноситель циркулирует по этой сети, позволяя отводить тепло из навоза и передавать его в систему хранения и/или потребления. Тепло, извлеченное из навоза, может быть использовано, например, для нагрева водонагревателя или предварительного подогрева воздуха в помещениях для послеотъемных и опоросных свиноматок.
Принципиальная схема работы системы охлаждения навоза. Источник: IFIP.
В цехах доводки экспериментальной станции IFIP в Ромийе, Франция, были установлены две системы охлаждения навоза:
• Первая система, «охлаждение навоза на дне ямы», представляла собой сеть труб, закреплённых на дне ямы под полом.
• Вторая система, «охлаждение навоза на плаву», представляла собой сеть труб, закреплённых на плавучей платформе на поверхности навоза.
В обеих системах мощность охлаждения составляла 20 Вт/м².
Система охлаждения навоза на дне ямы в экспериментальных условиях. Источник: IFIP.
Поверхностная система охлаждения навоза в экспериментальных условиях. Источник: IFIP.
Проводился мониторинг четырёх групп свиней на откорме, как по показателям продуктивности животных (среднесуточный прирост, конверсия корма, состав туши), так и по показателям воздействия на окружающую среду (выбросы аммиака, закиси азота и метана, объём и состав образующегося навоза). Датчики температуры были установлены на разной глубине навозохранилища под полом для измерения влияния типа системы охлаждения на температуру навоза.
Параллельно с мониторингом групп свиней на экспериментальной станции IFIP, измерения проводились также на коммерческой ферме, оснащённой системой охлаждения навоза, расположенной на дне навозохранилища, с установленной мощностью охлаждения 10 Вт/м². Протокол мониторинга в этом исследовании, проведённом в коммерческих условиях, был практически идентичен протоколу, использованному в экспериментальных условиях.
Сокращение выбросов метана без снижения производительности производства
В экспериментальных и полевых условиях различий в показателях откорма свиней между различными системами охлаждения навоза и контрольными пунктами не наблюдалось.
В исследовании IFIP охлаждение навоза на дне ямы снизило температуру навоза на 10 °C в экспериментальных условиях (всего на 2,5 °C в условиях реальной фермы), тогда как поверхностное охлаждение позволило снизить температуру навоза только на 7 °C.
| Выбросы (кг N/C на помещение в год) | Экспериментальные условия | На ферме | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Контрольное помещение | Помещение с придонным охлаждением навоза | Помещение с поверхностным охлаждением навоза | Контрольное помещение | Помещение с придонным охлаждением навоза | |
| Аммиак | 2.2 ± 1.3 | 1.9 ± 1.4 | 2.3 ± 1.3 | 1.9 ± 0.9 | |
| Закись азота | 0.08 ± 0.08 | 0.08 ± 0.08 | 0.09 ± 0.08 | nm | nm |
| Метан | 4.3 ± 2.9 | 1.8 ± 0.9 | 2.7 ± 1.2 | 13.0 ± 5.8 | 10.5 ± 5.1 |
nm : not measured
Выбросы газа из контрольных помещений считались репрезентативными после сравнения с имеющимися документальными данными. В помещениях, оборудованных системами охлаждения навоза, выбросы аммиака в экспериментальных условиях сократились всего на 14%, тогда как в условиях фермы никакого эффекта не наблюдалось. В случае метана снижение температуры замедлило активность метаногенных бактерий, что привело к снижению на 59% при охлаждении на дне ямы и на 38% при поверхностном охлаждении в обоих случаях в экспериментальных условиях. В условиях фермы это снижение составило всего 19%.
Инновационность данного исследования заключается в результатах по метану, которые ранее не публиковались другими командами. Показано, что охлаждение навозной жижи является эффективным инструментом для снижения выбросов метана, в то время как его эффективность по аммиаку оказалась ниже, чем указано в литературе. Это различие объясняется установленной охлаждающей мощностью: снижение выбросов аммиака пропорционально ей (10% на каждые 10 Вт/м² установленной мощности). Это соотношение объясняет более низкую эффективность, наблюдаемую в условиях фермы (10 Вт/м² против 20 Вт/м² на экспериментальной станции).
Системы охлаждения навоза: решение с потенциальными и техническими ограничениями
Снижение температуры навозной жижи является перспективным подходом к ограничению образования аммиака на свинофермах. Более того, этот метод дает дополнительный ресурс, связанный с рекуперацией энергии, что является существенным стимулом для ее развития, особенно в условиях роста энергозатрат. Однако адаптация этого метода к существующим фермам имеет определенные технические ограничения, такие как уменьшение доступного объема в подрешетных ямах.
Надин Гинганд, инженер-эколог в IFIP-Institut du porc.