Verminderung von gesförmigen Stickstoffemissionen aus der Landwirtschaft

VunaNexus, Eawag, Schauer-Agrotronic und CSEM entwickeln ein Verfahren zur Nitrifizierung von Harngülle. Wir untersuchen die NH3 Emissionen bei Lagerung und Ausbringung von nitrifizierter Harngülle im Vergleich zu unbehandelter Vollgülle.

Fiche signalétique

  • Département responsable Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires
  • Institut Agronomie
  • Unité de recherche Durabilité et économie circulaire
  • Organisation d'encouragement Innosuisse
  • Durée (prévue) 01.01.2023 - 31.12.2025
  • Responsable du projet Thomas Kupper
  • Direction du projet Thomas Kupper
  • Équipe du projet Thomas Kupper
    Christoph Häni
    Simon Bowald
    Dr. Alex Constantin Valach
  • Mots-clés Hofdünger, Stickstoff, Ammoniak, Treibhausgase, Emissionen, Emissionsminderung, Aufbereitung, NH3, N2O

Situation

Die Schweizer Landwirtschaft muss im Rahmen der Umweltziele die Ammoniakemissionen um rund 40% senken. Zur Zielerreichung werden die Unternehmen Vuna GmbH und Schauer Agrotronic AG gemeinsam mit den Forschungseinrichtungen Eawag und CSEM ein neues Verfahren zur Hofdüngerbehandlung erarbeiten, die neben Ammoniak auch den Ausstoss von Lachgas und Methan begrenzt. Für Betriebe mit Rindvieh oder Schweinen wird ein Verfahren entwickelt, das die Ammoniakemissionen über alle Stufen Stall, Lagerung und Ausbringung von Hofdüngern reduziert. Die Emissionsreduktion basiert auf sofortiger getrennter Sammlung und Behandlung von Harngülle, Waschwasser und Kot. Weiterentwicklung des Vuna-Verfahrens (https://www.vunanexus.com/urin-recycling-technologie). Die Harngüllenitrifizierung wandelt Ammoniak in Ammoniumnitrat um und reduziert den pH-Wert der nitrifizierten Harngülle. Die Freisetzung des restlichen Ammoniums als Ammoniak aus der nitrifizierten Harngülle während Lagerung und Ausbringung nach der Behandlung wird damit stark reduziert. VunaNexus und Eawag lösen kritische Prozessprobleme, wie die Biomassestabilität und Schaumbildung. Mit der Entwicklung eines Nitritsensors durch CSEM wird das Vuna-Verfahren automatisiert. Nitrit ist ein Zwischenprodukt, dessen Akkumulation zu einem Zusammenbruch des Prozesses und hohen Lachgasemissionen führen kann. HAFL und Agroscope untersuchen Emissionen von Ammoniak und Lachgas aus Lagerung und Ausbringung der nitrifizierten Harngülle.

Approche

Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die Reduktion von Ammoniak-Emissionen aus der Tierproduktion, insbesondere bei Lagerung und Ausbringung der Gülle. Aufgrund der Änderung der chemisch-physikalischen Eigenschaften der behandelten Harngülle wird eine Reduktion der Ammoniak-Emissionen um rund 50% erwartet. Dies ist mit Emissionsmessungen zu belegen, die Voraussetzung sind für die Umsetzung in der Landwirtschaft. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass keine Erhöhung der Lachgas-Emissionen entsteht, was wegen der veränderten Eigenschaften des Endprodukts nicht ausgeschlossen werden kann. Diese Messungen müssen unter Praxisbedingungen durchgeführt werden, da sie vom Wetter und von den Bodenverhältnissen beeinflusst werden. Durch direkte Vergleichsmessungen der Emissionen von behandelter Harngülle und unbehandelter Vollgülle (als Referenzverfahren) sind diese Einflussfaktoren für alle Verfahren gleich und die Bestimmung der Emissionsminderung aufgrund der Harngüllenitrifizierung ist möglich: die Ammoniakemissionen (Messung durch HAFL) nach Gülleausbringung sind nach spätestens 5 Tagen abgeklungen. Lachgas-Emissionen (Messung durch Agroscope) können dagegen über mehrere Wochen dauern. Während die Lachgas-Emissionen mit der klassischen Kammermethode bestimmt werden, wird für Ammoniak wegen seiner Reaktivität eine berührungslose linienintegrierende Gasmessung kombiniert mit Dispersionsmodellierung verwendet (engl. Inverse Dispersion Method, IDM).

Perspectives

Nach Abschluss des Projekts soll ein praxistaugliches Verfahren zur Umsetzung auf Betrieben mit Reindvieh und/oder Schweinen vorliegen, das im Inland aber auch international vermarktet werden kann. Das Verfahren soll auf einer Liste von vom Bund und Forschung generell zur breiten Unterstützung ohne Einzelfallprüfung in der Schweiz empfohlene Massnahmen aufgeführt werden können (https://www.ammoniak.ch/files/Downloads/WT_Massnahmenkatalog_RV_Netz_190312_download.pdf). Es wird erwarteet, dass das Verfahren einen substanziellen Beitrag zur Reduktion von Ammoniakemissionen und zum Absenkpfad Nährstoffe leisten wird.

Ce projet contribue aux objectifs de développement durable suivants

  • 2: Lutte contre la faim
  • 12: Consommation responsable