Forschungs- und Innovationsprojekt
EF-Bayern: Bestimmung von Emissionsfaktoren an tierwohlorientierten frei belüfteten Rinderställen in Bayern

Im Zuge der jüngsten immissionsschutzrechtlichen Verschärfungen - die neue „Technische Anleitung Luft“ trat am 1.12.2021 in Kraft - hat der Druck auf die Nutztierhaltung, ihren Ammoniakausstoß zu verringern, weiter zugenommen. Gerade bei tierwohlorientierten Haltungsverfahren mit freier Lüftung gestaltet sich dies schwierig, da nur wenig emissionsmindernde Techniken zur Verfügung stehen, die höhere Immissionsbelastung im Nah- und Mittelbereich der Anlagen die Standortfindung jedoch erschwert.

Die Höhe der Ammoniakfreisetzung aus Tierhaltungsanlagen wird mittels sog. Emissionsfaktoren beschrieben und bewertet. Die Erhebung von Emissionsdaten stellt jedoch bei diffusen Quellen wie frei belüfteten Ställen und Laufhöfen eine besondere Herausforderung dar und erfordert speziell angepasste Erhebungstechniken. Zu diesem Zweck wurde am Institut für Landtechnik und Tierhaltung (im Rahmen eines Ende 2020 abgeschlossenen Forschungsvorhabens) eine geeignete Methodik unter Verwendung eines speziellen Lasermessverfahrens erarbeitet. Hiermit konnten die zeitliche und räumliche Dynamik, die Höhe der Ammoniakemissionen sowie die Wirkung verschiedener Begleitfaktoren (u.a. Laufflächenbeschaffenheit, -verschmutzung und -feuchte sowie Temperatur und Durchlüftung) auf das Emissionsgeschehen untersucht und beschrieben werden. Im Rahmen eines Folgevorhabens soll diese Methodik für weitere Erhebungen herangezogen werden, wobei für die Messung an eingestreuten Funktionsbereichen und Kompostierungsställen zusätzlich ein laserbasiertes Haubenmessverfahren zum Einsatz kommen soll.

Die Ammoniak- und Kohlendioxidkonzentrationen im Stall werden unter Einsatz sog. Diodenlaser-Absorptions-Spektrometer gemessen. Dabei sendet ein Transceiver Nahinfrarotlicht eines stoffcharakteristischen Wellenlängenbereichs aus, das am Ende eines offenen Messpfades vom Reflektor zurückgeworfen wird. Anhand der Stärke der Lichtabschwächung wird die Konzentration des Zielstoffes in der Messtrasse bestimmt. Der zusätzlich benötigte Luftwechsel wird anhand des Konzentrationsunterschiedes zwischen Stall- und Außenluft erhoben, wozu eine NH3- und eine CO2-Geräteausführung in Kombination betrieben werden. Zusätzlich müssen verschiedene meteorologische, stallklimatische und betriebliche Begleitdaten aufgezeichnet werden, um die gewonnenen Emissionsdaten auswerten und interpretieren zu können.

Die Ammoniakfreisetzung aus nicht eingestreuten Auslaufflächen wird hingegen mit einem längenvariablen mobilen Messtunnel erhoben, in dem die Komponenten eines Ammoniak-Lasermessgerätes bodennah platziert werden. Nach Tunnelverschluss mittels Blenden werden Höhe, Verlauf und Dauer des Konzentrationsanstiegs im Innern bis zum Erreichen eines "steady-state"-Zustandes aufgezeichnet. Anhand dieser Informationen kann, mit Hilfe der Ergebnisse aus Kalibrationsmessreihen mit bekannter Gasfreisetzung bestimmt werden, wieviel Ammoniakgas während des Untersuchungszeitraums aus der Lauffläche freigesetzt wurde.

Da der mobile Messtunnel für die Messung an eingestreuten Flächen nicht eingesetzt werden kann, sollen diese mit Hilfe eines geeigneten dynamischen Haubensystems beprobt werden. Auf diesem Weg kann untersucht werden, wie sich Einflussfaktoren wie Einstreumaterial, Einstreumenge und Dicke der Tretmist- bzw. Kompostauflage sowie Veränderungen von u.a. Verschmutzungsgrad, Oberflächenfeuchte bzw. Harneintrag auf die Ammoniakfreisetzung auswirken.

Die ersten Messkampagnen werden im Frühjahr bis Sommer 2024 gestartet. Mit ersten Ergebnissen wird im Herbst 2024 gerechnet.