Forschungs- und Innovationsprojekt
EmiMod: Weiterentwicklung von Methoden zur Erfassung, Modellierung und Beurteilung des Emissionsgeschehens in Nutztierställen – Teilvorhaben 4
Zoombild vorhanden
symbolische Übergabe der Förderbescheide durch Bundesminister Özdemir an die Projektteilnehmer
Im Rahmen des Verbundprojektes werden Methoden zur Bestimmung der Emissionen von diffusen Flächenquellen untersucht und weiterentwickelt. Im Fokus des Vorhabens stehen die Emissionen von Ammoniak, klimawirksamen Gasen, Geruch und Bioaerosolen aus der Haltung von Milchkühen und Mastschweinen.
Hintergrund
Die Haltung von Nutztieren ist ein wesentlicher Bestandteil der deutschen Landwirtschaft. Um in Deutschland auch zukünftig eine gesellschaftlich akzeptierte und wettbewerbsfähige Produktion von tierischen Lebensmitteln betreiben zu können, müssen unterschiedliche Aspekte wie Tierwohl, Umweltwirkungen und Ökonomie in Einklang gebracht werden. Die Nutztierstrategie des BMEL verfolgt das Ziel, die Tierhaltung in Deutschland zu verbessern und negative Wirkungen auf die Umwelt zu reduzieren, bei gleichzeitiger Sicherung der wirtschaftlichen Grundlage für die Betriebe. Eine besondere Herausforderung liegt dabei in der Vereinbarkeit von Tierwohl und Umweltschutz, insbesondere in Hinblick auf Emissionen (z. B. Ammoniak, klimarelevanten Gase, Geruch, Bioaerosole).
Zielsetzung
Die Hauptziele werden mit Hilfe folgender Bausteine erreicht:
- Optimierung der zeitlichen und räumlichen Auflösung der Emissionsmessungen
- Implementierung von robusten Messmethoden bzw. Sensorik für die Emissionsmessgrößen (Ammoniak, klimarelevante Gase) und relevante Einflussgrößen
- Validierung der weiterentwickelten Messmethoden im Vergleich zu den Referenzmessverfahren, die bereits in den Projekten EmiDaT und EmiMin sowie im VERA-Messprotokoll etabliert sind
- Identifikation differenzierter Messstrategien, die hinreichend genaue Ergebnisse für den jeweiligen Untersuchungszweck ermöglichen
- Wissenstransfer und Multiplikation an Praxis-Messinstitute und die (Fach-)Öffentlichkeit
Methoden
In dem Teilvorhaben 4 werden primär verschiedene vereinfachte Messverfahren zur Bestimmung von Emissionsfaktoren in der Tierhaltung, zur Bestimmung des Potentials von Minderungsmaßnahmen, und zur Ermöglichung bzw. Vereinfachung eines Monitorings von Maßnahmen in der Praxis entwickelt und weiterentwickelt. Dabei geht es um die Entwicklung und Erprobung von Geräten (Hardware) und methodischen Ansätzen, welche die Messdaten liefern, die später als Grundlage der Messmethoden (Messen, Kalkulieren, Modellieren) dienen.
In den verschiedenen Aufgaben beschriebene Verfahren werden nach einer erfolgreichen Entwicklungsphase im Labor- oder kleinskaligen Maßstab auf den Versuchsbetrieben (Rinder und Schweinehaltung) entsprechende ihres Verwendungsziels validiert.
Die verschiedenen Aufgaben werden von einzelnen oder mehreren Projektpartner bearbeitet. Sie stehen untereinander in engem Kontakt und fachlichem Austausch, sind aber auch mit den anderen Arbeitspakten des Verbundes eng verknüpft.
Messverfahren
Die Konzentrationsmessung von Ammoniak bzw. Kohlendioxid in den Versuchsställen soll von Seiten des Institutes für Landtechnik und Tierhaltung der LfL mittels bereits vorhandener Diodenlaser-Absorptionsspektrometer erfasst werden. Bei diesem Messprinzip sendet ein sog. Transceiver (kombiniertes Sende- und Empfängerbauteil) Nahinfrarotlicht eines stoffcharakteristischen Wellenlängenbereichs aus, das am Ende eines Offenmesspfades von einem Reflektor zurückgeworfen wird. Da ein Teil des Lichtes durch die Stoffmoleküle in der Messtrasse absorbiert wird, kann die Konzentration anhand der detektierten Restlichtintensität (Lichtintensität ~ Stoffmenge) ermittelt werden. Dieses Verfahren bietet den Vorteil hoher Selektivität und Stabilität sowie niedriger NH3-Nachweisschwellen, da die Detektion mit Hilfe eines schmalbandigen Spektrums bei entsprechend genauer Abstimmung auf den Zielstoff erreicht wird. Da außerdem die Installation von Probenahmestellen entfällt, ist der zeitliche und personelle Aufwand für die Stallmessungen vergleichsweise gering.
Die Ammoniakemissivität von Auslaufflächen und verschiedenen Funktionsbereichen im Stall (eingestreut oder einstreulos) soll zusätzlich mit einer speziell angepassten sog. "dynamischen Haube" (MoSES: Mobiles System zur Erfassung Stallklimatischer Parameter) bestimmt werden. Mit diesem Messsystem lassen sich sowohl vergleichende methodische Untersuchungen mit anderen Kammer- bzw. sonstigen Erhebungstechniken als auch Wirkungsuntersuchungen unter Variation verschiedener Umgebungsparameter vornehmen. Dies kann bspw. die Erhebung der Ammoniakfreisetzung bei unterschiedlicher Verschmutzung, Harneintrag und Temperatur sowie variierender Einstreumenge sein.
Begleitparameter
Zur Auswertung und Interpretation der Stallmessergebnisse sind zusätzlich verschiedene meteorologische, stallklimatische, tierbezogene und betriebsspezifische Begleitparameter (u.a. Windrichtung und -geschwindigkeit sowie Lufttemperatur und -feuchte im Stall und draußen, Laktationsstand und Milchleistung der Tiere, Entmistungsverfahren und -frequenz) während bzw. ergänzend zu den Stallmessungen zu erheben. Zudem ist eine parallele Aufzeichnung der Hintergrund-Gaskonzentrationen von NH3 und CO2 in der Außenluft erforderlich, die entweder via Lasermessgerät oder alternativ mittels anderer geeigneter Messtechniken (bspw. FTIR) von Kooperationspartnern vorgenommen werden kann.
Ergebnisse
Die ersten Messkampagnen werden im Herbst 2024 gestartet. Mit ersten Ergebnissen wird im Frühjahr 2025 gerechnet.
Weiterführende Informationen zum Thema
Die offizielle Webseite des gesamten Forschungsvorhaben wird von der Koordination (KTBL) betreut.
Projektpartner
- Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), Berlin: Gruppe "Bioaerosole"
- Christian-Albrechts-Universität zu Kiel: Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik
- Landwirtschaftskammer Niedersachsen mit LUFA Nord-West
- Leibnitz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB), Potsdam: Sensorik und Modellierung
- Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt: Team "Energie, Emissionen und Klimaschutz"
- Thünen Institut, Braunschweig: Institut für Agrartechnologie
- Universität Bonn: Institut für Landtechnik
- Universität Hohenheim, Stuttgart: Institut für Agrartechnik
Projektinformation
Projektleitung: Diana Andrade
Projektbearbeitung: Diana Andrade, Florian Betzenbichler, N. N.
Laufzeit: 2023 -2026
Finanzierung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Projektträger: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
Förderkennzeichen: 28N206504