Reportage: Ammoniakemissionen in der Tierhaltung reduzieren
Ammoniak (NH3) entsteht, wenn der im Wirtschaftsdünger enthaltene Harnstoff durch das Enzym Urease zu Ammonium aufgespalten wird. Da Ammoniak in der Umwelt ein bedeutendes Risiko für die Versauerung und Eutrophierung von Böden und Ökosystemen sowie für die Bildung von Feinstaub hat, wurde auf internationaler Ebene beschlossen, die NH3-Emissionen zu regulieren (NEC-Richtlinie). Deutschland hat sich im Rahmen der NEC-Richtlinie dazu verpflichtet, bis 2030 die Ammoniakemissionen im Vergleich zum Jahr 2005 um 29 Prozent zu reduzieren. Um dies umzusetzen, hat die Bundesregierung unter anderem am 23.06.2021 die Neufassung der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) beschlossen. Diese ist im Herbst 2021 in Kraft getreten. Da laut Umweltbundesamt (2021) die jährlichen Ammoniakemissionen in Deutschland zu rund 95 Prozent aus der Landwirtschaft stammen, steht diese vor einem besonderen Anpassungsdruck.
Ein Blick auf Abbildung 1, welche die Herkunftsquellen der deutschen Ammoniakemissionen pro Jahr darstellt, zeigt, dass ein großer Teil der Emissionen aus der Tierhaltung, Lagerung von Wirtschaftsdüngern und der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern stammt.
Wie lassen sich Ammoniakemissionen im Tierstall reduzieren?
Eine erhöhte Freisetzung von Ammoniak in die Stallluft erfolgt über feuchte und verschmutzte Oberflächen. Sie steigt mit der Ammoniumkonzentration in der flüssigen Phase der Gülle, dem pH-Wert, der Temperatur, der Größe der emittierenden Oberfläche, der Verweilzeit von Kot und Harn im Stall sowie mit der Luftgeschwindigkeit oder dem Luftwechsel über der emittierenden Oberfläche an. Eine der besten Möglichkeiten zur Vorbeugung von NH3-Emisionen in der Tierhaltung ist bekanntermaßen die Minimierung der Ausscheidung überschüssigen Stickstoffs über Kot und Harn der Nutztiere. Umsetzbar ist dies in erster Linie durch eine angepasste Gestaltung der Futterration sowie die Vermeidung von Futterverlusten.
An dieser Stelle möchte ich – Landwirt Markus Hoffmann – meine eigenen Erfahrungen, die ich mit der sehr stark nährstoffreduzierten Fütterung im Schweinebereich gemacht habe, kurz schildern.
Verschiedene Betriebsleiter haben Bedenken auf sehr stark N- und P-reduziertes Futter umzustellen, aus Sorge vor Leistungseinbußen. So funktioniert erfahrungsgemäß das gleiche Futter auf unterschiedlichen Betrieben nicht gleich gut, und es muss von Fall zu Fall geschaut werden, wie weit man die Ration verändern kann.
Ein mögliches Vorgehen in der Praxis ist auch, die Umstellung auf sehr stark N- und P-reduziertes Futter nur in einzelnen Aufzucht- oder Mastperioden durchzuführen, sodass die Vorteile des Fütterungsverfahrens ohne Leistungseinbußen der Tiere genutzt werden können.
Ein anderer Punkt sind gesundheitliche Risiken für die Tiere. So mussten beispielsweise einige Betriebe, wenn sie ein sehr stark nährstoffreduziertes Futter erstmals eingesetzt haben, beobachten, dass die Schweine anfälliger für Knochenbrüche, Faßbeinigkeit und Lahmheit wurden. Dies ist bei Mastschweinen sicherlich einfacher zu verkraften als bei Sauen, was die Umstellung für Schweinemastbetriebe weniger riskant gestaltet. Nichtsdestotrotz konnten auch diese Probleme mit einer entsprechenden Anpassung des Futters meist behoben und die nährstoffreduzierte N- und P-reduzierte Fütterung im Betrieb etabliert werden. In vielen Fällen half hier eine Anpassung des Calcium-/
Phosphor-Verhältnisses im Futter.
Auch wenn die Umstellung auf die sehr stark N- und P-reduzierte Fütterung mit Risiken verbunden ist, so ist es meiner Erfahrung nach zumindest einen Versuch wert, dieses Fütterungsverfahren im Betrieb einzuführen. Denn neben der Vermeidung von NH3-Emissionen kann durch dieses Fütterungsverfahren der N- & P-Gehalt der Gülle gesenkt werden, was für Gülle abgebende Betriebe besonders interessant ist.
Zudem gibt es eine Reihe technischer Maßnahmen, die zur Reduzierung von NH3-Emissionen beitragen. Die im Herbst 2021 in Kraft getretene neue Fassung der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) listet Minderungstechniken und ihre Minderungswirkung auf. Als Beispiel erfolgt in der Tabelle 1 eine vereinfachte Auflistung von entsprechenden
NH3-Minderungstechniken für die Haltung von Mastschweinen, die von der TA-Luft anerkannt sind. Ergänzend zu den in der Tabelle 1 genannten Minderungstechniken können laut BMU (2021) weitere gleichwertige und qualitätsgesicherte Maßnahmen angewendet werden, um die Forderungen der TA-Luft umzusetzen.
Als sehr effektive Methode, um NH3-Emissionen zu reduzieren, gilt bereits das regelmäßige und schnelle Abführen von Gülle aus dem Stall und die Lagerung der Gülle in separaten, abgedeckten Güllebehältern. Im Idealfall wird die Gülle, die sich im Stall befindet, dann auch noch gekühlt, denn bei Temperaturen unter 15 °C. Verringern sich die Emissionen aus der Gülle erheblich. Güllekühlsysteme gibt es zwar bereits, jedoch sind diese aufgrund des Installationsaufwandes in der Praxis noch nicht etabliert. Bereits seit einigen Jahren etabliert und ebenfalls sehr effektiv ist die Reinigung der Luft mittels Luftwäscher. Dieses Verfahren ist zwar mit relativ hohen Kosten verbunden, gilt allerdings mit einer NH3-Minderungswirkung von 70 Prozent als sehr effektiv. Weitere Minderungsmaßnahmen im Stall umfassen beispielsweise verschiedene Ansätze zur Kot-Harn-Trennung sowie eine Reduktion der Urease-Aktivität, der Emissionsfläche oder des pH-Wertes.
Wie lassen sich die Ammoniakemissionen während der Lagerung von Wirtschaftsdüngern reduzieren?
Da die Ammoniak-Freisetzung von der Größe der emittierenden Oberfläche abhängt, sollten Güllebehälter und Misthaufen eine möglichst geringe Oberfläche aufweisen. Bei Güllebehältern ist es sehr förderlich, wenn diese mit einer Abdeckung ausgestattet sind, welche die Ausgasung von Ammoniak aus dem Behälter vermeidet.
Die Befüllung des Güllebehälters sollte unterhalb der Gülleoberfläche stattfinden, um keine unnötige NH3-Freisetzung entstehen zu lassen.
Bei der Lagerung von festen Wirtschaftsdüngern sollte darauf geachtet werden, dass diese auf einem feuchtigkeitsundurchlässigen Untergrund gelagert werden. Auch hier ist die Abdeckung oder Überdachung der Festmistmiete sehr hilfreich, um die NH3-Emissionen zu reduzieren. Zu einer weiteren Reduktion der NH3-Emissionen trägt die Sammlung von Jauche und Sickerwasser in geschlossenen Behältern bei (KTBL 2021).
Wie lassen sich die Ammoniakemissionen bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern reduzieren?
Generell gilt bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern, dass die Ausbringung bei kühler, windstiller Witterung kurz vor Niederschlägen zur Reduktion der Ammoniakemissionen besonders hilfreich ist.
Die direkte Einarbeitung von Wirtschaftsdüngern mit der Scheibenegge, dem Grubber, dem Strip Till-Gerät oder dem Schlitzgerät hat sich als die effektivste Ausbringmethode erwiesen, um NH3-Emissionen bei der Ausbringung von flüssigen Wirtschaftsdüngern zu reduzieren (Einarbeitungsgerät ist direkt an Ausbringfass angebaut). Der Einsatz dieser Techniken ist jedoch meist nur bedingt möglich. Daher kommt gerade für Düngemaßnahmen in bestehenden Feldkulturen und auf Grünland auch häufiger der Schleppschuhverteiler zum Einsatz, welcher ebenfalls eine emissionsarme Ausbringtechnik darstellt. Das Ansäuern der Gülle kann hier, wie auch bei der Ausbringung mit dem Schleppschlauch die Ammoniakemissionen stark reduzieren.
Nitrat- und Lachgasverluste bei der organischen Düngung reduzieren
Bei Mais, Zuckerrüben und Kartoffeln wurden auf leichten Böden sehr gute Erfahrungen mit der Gülle-Unterfußdüngung mittels eines Strip-Till Gerätes erzielt. Höchsterträge wurden dabei unter der Zugabe von Nitrifikationsinhibitoren wie PIADIN®, erzielt (LWK NRW 2021). Die Wirkung beruht dabei allerdings nicht darauf, dass PIADIN® NH3-Emissionen reduziert. Vielmehr ist es die Vermeidung von Nitratauswaschungen und Lachgas-Emissionen, die hier dazu führen, dass den Pflanzen mehr Stickstoff für ihr Wachstum zur Verfügung steht.
Schnell gelesen
Die Entstehung von Ammoniakemissionen hängt von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise vom pH-Wert, der Temperatur, der Größe der emittierenden Oberfläche und der Verweilzeit von Kot und Harn im Stall. Durch eine angepasste Tierfütterung, Tierhaltung, Güllelagerung und die effiziente Ausbringung von Wirtschaftsdüngern können die NH3-Emissionen verringert werden. Die so entstehende Verringerung der Emissionen führt zu niedrigeren NH3-Gehalten der Luft im Tierstall, welche zu höheren Tierleistungen führen kann.
Es sollten aber nicht nur Ammoniakverluste, sondern auch Lachgasemissionen und Nitratverlagerung reduziert werden. Hier hilft PIADIN® die Stickstofffreisetzung zu kontrollieren und somit die Ernährung der Pflanze zu optimieren.