Brongerichte technieken voor de verbetering van de binnenluchtkwaliteit en de bepaling van luchtemissies uit de varkenshouderij

Tim Ulens

    Onderzoeksoutput: ScriptieDoctoraatsscriptie - Doctoraatsscriptiepeer review

    81 Downloads (Pure)

    Uittreksel

    De afgelopen decennia vond er een intensivering van de varkenshouderij plaats. Dit heeft
    geleid tot lokaal verhoogde polluentemissies en daarbij horende nadelige gevolgen voor het
    milieu en de menselijke gezondheid. Reductietechnieken zijn nodig om deze nadelige
    gevolgen te verminderen. Idealiter zouden deze reductietechnieken zoveel mogelijk
    polluenten tezelfdertijd moeten reduceren. Daarnaast zouden betaalbare (brongerichte)
    reductietechnieken in de stal moeten verkozen worden boven end-of-pipe technieken
    omdat deze laatste de binnenluchtkwaliteit niet verbeteren. Momenteel worden meestal
    langdurige en dure metingen ingezet om het potentieel van reductietechnieken in te
    schatten en om emissiefactoren (EF) te bepalen, die nodig zijn om een wettelijke erkenning
    te verkrijgen als emissiearme techniek. Om innovatie te stimuleren, zijn goedkopere
    evaluatiemethodes aangewezen.
    In dit proefschrift werden de volgende hoofdaspecten onderzocht:
    (1) de invloed van brongerichte technieken op meerdere polluenten in varkensstallen,
    gebruik makende van een multi-polluent onderzoeksaanpak.
    (2) de correlaties tussen de verschillende polluenten in varkensstallen.
    (3) de beoordeling van verkorte procedures voor het meten van ammoniak (NH3) emissies
    uit varkensstallen om de innovatie van reductietechnieken te stimuleren.
    De belangrijkste polluenten in de varkenshouderij zijn NH3, de broeikasgassen methaan (CH4)
    en distikstofoxide (N2O) en fijn stof (PM: PM10, PM2.5 en PM1). Het belang van deze
    polluenten in de Vlaamse emissieproblematiek, hun invloed op de omgeving en de
    menselijke gezondheid, evenals hun bronnen binnenin veestallen wordt besproken in
    hoofdstuk 1. Dit hoofdstuk geeft ook een overzicht van de belangrijkste wetgeving
    aangaande polluentemissies en reductiedoelen. Zowel reductietechnieken in de stal als endof-
    pipe technieken worden kort besproken, evenals technieken en strategieën om
    polluentemissies te meten.
    Hoofdstuk 2 richt zich op brongerichte technieken en de correlaties tussen de
    binnenluchtconcentraties van de verschillende polluenten in varkensstallen.
    In hoofdstuk 2.1 werd het effect nagegaan van twee reinigingsprotocols en twee
    stalsystemen op de binnenluchtconcentraties van de polluenten. In deze studie werden er
    geen significante verschillen in binnenluchtconcentraties van NH3, CO2, CH4, N2O of PM
    gevonden over een volledige mestronde wanneer de hokken enkel gekuist werden met
    bezems en stofzuigers of met bezems en stofzuigers, gevolgd door een inweekstap met
    water en het grondig kuisen met een hogedrukreiniger. Dit was een teken dat het toepassen
    van een droge reiniging mogelijk al voldoende was om de polluentconcentraties te
    verminderen. De binnenluchtconcentraties aan N2O en PM1 waren significant lager wanneer
    de droge reiniging werd toegepast en enkel de eerste maand na reiniging in beschouwing
    werd genomen. Het was niet geheel duidelijk of het verschil in N2O binnenluchtconcentraties
    echt het gevolg was van het gebruik van verschillende reinigingsprotocols of eerder het
    gevolg was van het ontbreken van data tijdens bepaalde periodes in de eerste maand. Er
    werd verondersteld dat meer dan de helft van de PM1 binnenluchtconcentraties afkomstig
    was van buitenaf. Dit kan, in combinatie met het vier weken verschil in startdatum tussen de
    rondes met droge en natte reiniging, deels de onverwacht lagere PM1
    binnenluchtconcentraties verklaren bij toepassing van het droge reinigingsprotocol. In
    vergelijking met een conventioneel stalsysteem resulteerde het gebruik van een wettelijk
    erkend ammoniakemissiearm (LAE) stalsysteem, gebaseerd op partiële roostervloeren en
    schuine putwanden, enkel in verlaagde CH4 binnenluchtconcentraties wanneer de volledige
    mestronde in beschouwing werd genomen. Er werd geen effect op de andere
    binnenluchtconcentraties waargenomen. De lagere CH4 binnenluchtconcentraties in het LAE
    stalsysteem kunnen het resultaat zijn van een versnelde afvoer van mest via een overloop.
    Het was evenwel opmerkelijk dat geen significante verschillen in NH3 concentratie werd
    waargenomen tussen het LAE stalsysteem en het conventionele stalsysteem. De hogere
    vervuilingsgraad van de volle vloer in het LAE stalsysteem speelde hierin mogelijk een rol.
    De uitgebreide dataset, verkregen in de bovenstaande studie, werd vervolgens gebruikt om
    correlaties tussen de verschillende gassen en PM fracties te bepalen en om de
    deeltjesgrootteverdeling (PSD) van het fijn stof te beschrijven (hoofdstuk 2.2). Er werden
    hoge correlaties gevonden tussen de binnenluchtconcentraties van NH3, CO2 en CH4. De
    correlatie van deze gassen met de N2O binnenluchtconcentratie was lager. De hoge
    correlaties tussen NH3, CO2 en CH4 kunnen mogelijk het gevolg zijn van de gelijkaardige
    manier waarop deze gasconcentraties toenemen wanneer de dieren groeien, al kan een
    invloed van het ventilatiepatroon op de gasconcentraties niet uitgesloten worden. Het
    ongeveer constant blijven van de N2O binnenluchtconcentraties gedurende de mestrondes is
    mogelijk de uitleg voor de lagere correlaties tussen NH3, CO2 en CH4 aan de ene kant en N2O
    aan de andere kant. Zeer hoge correlaties werden gevonden tussen de PM10 en PM2.5
    binnenluchtconcentraties. Dit kan deels verklaard worden door het feit dat PM2.5 een
    substantieel deel is van PM10. Afhankelijk van het meetinstrument werden er hoge (Grimm
    spectrometers) of lage (GrayWolf Particle Counters) correlaties gevonden tussen de PM10 en
    PM2.5 binnenluchtconcentraties aan de ene kant en de PM1 binnenluchtconcentraties aan de
    andere kant. In het algemeen werden er lage correlaties gevonden tussen de verschillende
    gassen en verschillende stoffracties. Dit duidt op een verschillend gedrag van gassen en fijn
    stof in de lucht.
    Het was opvallend dat er geen grote verschillen in PSD van fijn stof gevonden werden tussen
    de verschillende stalsystemen of wanneer een verschillend reinigingsprotocol werd
    toegepast. Hoewel de totale massa aan deeltjes (PM concentraties) significant veranderde
    (gedurende een dag en gedurende een mestperiode), bleef de PSD ongeveer dezelfde.
    Het effect van maalgrootte en pelletering van het varkensvoer was een derde brongerichte
    reductietechniek die werd bestudeerd in dit proefschrift (hoofdstuk 2.3). In compartimenten
    met gepelleteerd voer waren er hogere PM10, PM2.5 en PM1 binnenluchtconcentraties in
    vergelijking met compartimenten met meelvoer. Gezien pelletering als een tweede maalstap
    wordt gezien, kan het pelleteerproces tot verdere verfijning van het voer geleid hebben. Dit
    werd bevestigd door middel van een natte zeefanalyse. Verder kan het afbrokkelen van de
    pellets in de voederbakken er toe geleid hebben dat een fijn poeder achterbleef in deze
    voederbakken. Extra testen in het labo werden uitgevoerd om aanvullende verklaringen te
    vinden voor deze onverwachte bevindingen. De resultaten van de droptest gaven aan dat
    meelvoer hogere PM10 concentraties veroorzaakte in vergelijking met gepelleteerd voer.
    Kleine of geen verschillen in PM2.5 en PM1 concentraties werden gevonden. De droptest
    moet echter eerder gezien worden als een goede maatstaf voor het oppervlakkige (“los”) fijn
    stof, aanwezig op de pellets. Daarom werd er aanvullend een schudtest uitgevoerd, in een
    poging om de wrijvingen tussen de verschillende pellets in het voeder te simuleren. De
    resultaten van deze schudtest toonden aan dat hogere PM10 concentraties bekomen werden
    met het gepelleteerd voeder in vergelijking met het meelvoeder. Opnieuw werden er kleine
    of geen verschillen in PM2.5 en PM1 concentraties gevonden. Het fijn malen van de voeders
    leidde tot hogere PM10 concentraties in vergelijking met het grof malen van de voeders. Dit
    effect was evenwel kleiner dan het effect van het pelleteren van de voeders. Dit kan
    mogelijk te wijten zijn aan het feit dat niet alle ingrediënten gemalen werden in de voeders
    omdat sommige ingrediënten reeds vooraf zeer fijn waren of in een vloeibare vorm
    toegevoegd werden. Het verschil in PM binnenluchtconcentraties tussen beide
    gepelleteerde voeders kan ook veroorzaakt zijn door een verschil in hardheid van de pellets:
    pellets van het grof gemalen voer waren harder dan pellets van het fijn gemalen voer.
    Bij biggen die meelvoeders kregen, werd een hogere gemiddelde dagelijkse voederopname
    en een slechtere voederconversie waargenomen ten opzichte van biggen die gepelleteerde
    voeders kregen. Er werd geen effect van de maalgrootte op de voederconversie gevonden.
    Biggen die het fijn gemalen meelvoer kregen, hadden een lagere gemiddelde dagelijkse
    groei, en bijgevolg een lager lichaamsgewicht op 9 weken, dan de biggen die één van drie
    anders voeders kregen.
    In hoofdstuk 3 werden er een aantal verkorte meetstrategieën onderzocht om een NH3 EF te
    schatten voor varkensstallen. Gebaseerd op de uitgevoerde simulaties kon er besloten
    worden dat het mogelijk was om een EF te schatten met een relatieve fout van maximum
    15 % door gebruik te maken van verkorte meetstrategieën. Afhankelijk van de gebruikte
    dataset waren er hiervoor 21 tot 27 24-uursperioden, 20 tot 29 48-uursperioden, 13 tot 15
    7-dagen perioden of 27 tot 84 grab samples nodig. Een geschatte EF met een relatieve fout
    van maximum 15 % kon ook bekomen worden door wekelijks een grab sample te nemen op
    een willekeurige werkdag gedurende 28 tot 32 weken.
    Een overzicht van de technische problemen die men kan ondervinden tijdens gas- en fijn
    stofmetingen in het algemeen en in dit proefschrift in het bijzonder, is gegeven in hoofdstuk
    4.
    In de algemene discussie (hoofdstuk 5) wordt de doeltreffendheid van brongerichte
    technieken en hun toekomst als reductietechnieken geëvalueerd. Verder wordt ook het
    economisch voordeel van het gebruik van gepelleteerde voeders becijferd. De winst, zowel
    in tijd als in geld, voor de meest belovende verkorte meetstrategieën werd ook berekend.
    Aan het einde van dit hoofdstuk worden er een aantal suggesties voor verder onderzoek
    voorgesteld.
    Vertaalde titel van de bijdrageBrongerichte technieken voor de verbetering van de binnenluchtkwaliteit en de bepaling van luchtemissies uit de varkenshouderij
    Oorspronkelijke taalEngels
    Plaats van publicatieGent
    Uitgever
    ISBN’s in drukversie978-90-5989-771-7
    PublicatiestatusGepubliceerd - 6-feb-2015

    Dit citeren