0
Zobowiązanie Francji na szczeblu europejskim do redukcji emisji amoniaku o 15% do 2030 r. w porównaniu z 2005 r. zmusza podmioty z branży trzody chlewnej do rozważenia nowych kierunków działań, zarówno w istniejących obiektach, jak i w nowych projektach budowlanych. Temperatura, obok pH, jest jednym z głównych czynników wpływających na ulatnianie się amoniaku. Chociaż zakwaszanie gnojowicy nie było w tym kraju szczególnie skuteczne z powodu różnych ograniczeń technicznych, ekonomicznych, a nawet społecznych, wpływ temperatury staje się coraz bardziej interesujący.
W ramach projektu finansowanego przez ADEME i PNDAR, IFIP koordynował badanie koncentrujące się na dwóch osiach zarządzania temperaturą w oborach tuczu: temperaturze otoczenia i temperaturze gnojowicy.
Obniżanie temperatury magazynowanej gnojowicy: system chłodzenia gnojowicy na dnie zbiornika a system pływający
Część projektu poświęcono wdrożeniu systemów mających na celu obniżenie temperatury gnojowicy przechowywanej w kanałach podrusztowych w budynkach dla tuczników. Systemy chłodzenia gnojowicy składają się z sieci rur stykających się z przechowywaną gnojowicą, które są podłączone do pompy ciepła i systemu gromadzenia energii. W sieci krąży płynny nośnik ciepła, który umożliwia wychwytywanie ciepła z gnojowicy i przekazywanie go do systemu magazynowania i/lub wykorzystania. Ciepło odzyskane z gnojowicy może być wykorzystane na przykład do podgrzewania zbiornika z gorącą wodą lub do wstępnego podgrzewania powietrza w chlewniach po odsadzeniowych lub porodowych.
W pomieszczeniach wykończeniowych stacji doświadczalnej IFIP w Romillé we Francji zainstalowano dwa systemy chłodzenia gnojowicy:
- Pierwszy system, „chłodzenie gnojowicy od dna zbiornika”, miał sieć rur zamocowanych na dnie kanału pod rusztami.
- Drugi, „pływający system chłodzenia gnojowicy”, posiadał sieć rur przymocowanych do pływającej platformy na powierzchni gnojowicy.
W obu systemach wydajność chłodzenia wynosiła 20 W/m2.
Monitorowano cztery partie tuczników, zarówno pod kątem wydajności zwierząt (średni dzienny przyrost masy ciała, wskaźnik wykorzystania paszy, skład tuszy), jak i wpływu na środowisko (emisja amoniaku, podtlenku azotu i metanu, objętość i skład produkowanej gnojowicy). Czujniki temperatury zainstalowano na różnych głębokościach kanału podrusztowego, aby zmierzyć wpływ rodzaju systemu chłodzenia na temperaturę gnojowicy.
Równolegle z monitorowaniem partii tuczników w stacji doświadczalnej IFIP, pomiary przeprowadzono również w komercyjnej fermie wyposażonej w system chłodzenia gnojowicy na dnie kanału o zainstalowanej mocy chłodzenia 10 W/m². Protokół monitorowania w tym badaniu, przeprowadzonym w warunkach komercyjnych, był praktycznie identyczny z protokołem stosowanym w warunkach eksperymentalnych.
Redukcja metanu bez wpływu na wydajność produkcji
W warunkach eksperymentalnych i na fermie nie zaobserwowano różnic w wydajności tuczników pomiędzy różnymi systemami chłodzenia gnojowicy a pomieszczeniami kontrolnymi.
W badaniu IFIP chłodzenie gnojowicy na dnie zbiornika obniżyło jej temperaturę o 10°C w warunkach eksperymentalnych (jedynie o 2,5°C w warunkach gospodarstwa), podczas gdy chłodzenie powierzchniowe pozwoliło na obniżenie temperatury jedynie o 7°C.
| Emisja (kg N/C na jednostkę powiedzchni i rok) | Warunki eksperymentalne | Warunki fermy | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Pomieszczenie kontrolne | Pomieszczenie z chłodzeniem na dnie | Pomieszczenie z chłodzeniem powierzchniowym | Pomieszczenie kontrolne | Pomieszczenie z chłodzeniem na dnie | |
| Amoniak | 2.2 ± 1.3 | 1.9 ± 1.4 | 2.3 ± 1.3 | 1.9 ± 0.9 | |
| Tlenek azotu | 0.08 ± 0.08 | 0.08 ± 0.08 | 0.09 ± 0.08 | nm | nm |
| Metan | 4.3 ± 2.9 | 1.8 ± 0.9 | 2.7 ± 1.2 | 13.0 ± 5.8 | 10.5 ± 5.1 |
nm : nie mirzono
Emisje gazów z pomieszczeń kontrolnych uznano za reprezentatywne po porównaniu z dostępną literaturą. W pomieszczeniach wyposażonych w systemy chłodzenia gnojowicy emisja amoniaku została zredukowana jedynie o 14% w warunkach eksperymentalnych, podczas gdy w warunkach fermowych nie zaobserwowano żadnego efektu. W przypadku metanu, obniżenie temperatury spowolniło aktywność bakterii metanogennych, co skutkowało redukcją o 59% w przypadku chłodzenia dennego i o 38% w przypadku chłodzenia powierzchniowego, w obu przypadkach w warunkach eksperymentalnych. W warunkach fermowych redukcja ta wyniosła zaledwie 19%.
Innowacyjny charakter tego badania tkwi w wynikach dotyczących metanu, których inne zespoły badawcze wcześniej nie publikowały. Wykazano, że chłodzenie gnojowicy jest skutecznym narzędziem redukcji emisji metanu, podczas gdy jego skuteczność w odniesieniu do amoniaku była niższa niż wskazywana w literaturze. Różnica ta wynika z zainstalowanej mocy chłodniczej: redukcja amoniaku jest proporcjonalna do tej mocy (10% na każde zainstalowane 10 W/m²). Ten stosunek wyjaśnia niższą sprawność obserwowaną w warunkach fermowych (10 W/m² w porównaniu z 20 W/m² w stacji doświadczalnej).
Systemy chłodzenia gnojowicy: rozwiązanie z potencjałem i ograniczeniami technicznymi
Obniżenie temperatury gnojowicy to obiecujące podejście do ograniczenia produkcji amoniaku w fermach trzody chlewnej. Co więcej, technika ta oferuje dodatkową korzyść związaną z odzyskiem energii, co stanowi istotny impuls do jej rozwoju, zwłaszcza w kontekście rosnących kosztów energii. Jednak dostosowanie tej techniki do istniejących obór wiąże się z pewnymi ograniczeniami technicznymi, takimi jak zmniejszenie dostępnej objętości w kanałach podrusztowych.
Nadine Guingand, inżynier środowiskowy IFIP-Institut du porc.