Mestspoor

Op het gebied van stal- en mestsystemen blijkt het ook mogelijk om emissies van ammoniak en methaan te reduceren. Centraal daarbij staan technische en managementmaatregelen die voorkomen dat methaan en ammoniak ontstaan in de stal en vervolgens de mestopslag. Bijvoorbeeld door de mest snel af te voeren uit de stal of te koelen.

Ook zijn er mogelijkheden om methaan om te vormen (methaanoxidatie) of juist op te vangen en te benutten als biogas (vergisting). Dit noemen we het mestspoor. Het mestspoor gaat over mestopslag en -aanwending en richt zich op de melkvee-, varkens- en geitenhouderij.

Wat is er inmiddels bekend?

Tijdens de opslag van (drijf)mest kunnen er door biologische processen en open opslagen verliezen van koolstof en stikstof optreden die als methaan en ammoniak de lucht in gaan.

Het is van belang om deze waardevolle stoffen in de kringloop te behouden en de impact op het lokale milieu (ammoniak) en wereldwijde klimaat (methaan) te minimaliseren.

Invloed mestopslag en mestaanwending op ammoniakemissie

Opgeslagen (drijf)mest bevat een deel ammoniak. Deze ammoniak kan zowel tijdens opslag als tijdens uitrijden aan het oppervlak naar de lucht ontsnappen. De hoeveelheid die ontsnapt hangt af van meerdere factoren:

Concentratie ammonium/ammoniak (hogere concentratie geeft meer emissie).
pH van de mest (hogere pH verschuift evenwicht van ammonium naar gasvormig ammoniak wat kan emitteren).
Oppervlakte van de mest (meer oppervlak geeft meer emissie).
Luchtverversing direct boven de mest (meer verversing geeft lagere concentratie in de lucht, dus groter verschil met concentratie in de mest: hogere emissie).
Temperatuur (hogere temperatuur geeft meer emissie).
Adsorptie (als het ammonium gebonden zit aan andere stoffen zoals koolstof of zwavel kan het niet emitteren).
Tijdsduur (hoe langer de ammoniak in aanraking is met lucht, hoe meer er kan emitteren).

Invloed mestopslag en mestaanwending op methaanemissie

Opgeslagen (drijf)mest bevat verteerbare organische stof. De methanogene bacteriën die van nature in de mest voorkomen breken dit af. Onder zuurstofloze omstandigheden (in de vloeistof) produceren ze daarbij continu biogas, waarvan iets meer dan de helft (60%) uit methaan bestaat. Dit methaan borrelt als gasbelletjes naar het oppervlak, vanwaar het in de buitenlucht terecht kan komen.

De emissie vindt vooral tijdens de opslagperiode plaats. De hoeveelheid die gevormd wordt hangt af van meerdere factoren:

Concentratie verteerbare organische stof (hoe meer dit is, hoe hoger het methaanpotentieel).
pH van de mest (bij een lage pH kunnen methanogene bacteriën niet groeien).
Opgeslagen hoeveelheid mest (meer tonnen geeft meer emissie).
Temperatuur (hogere temperatuur geeft meer emissie).
Samenstelling (sommige stoffen hebben een remmende werking op de methaan bacteriën).
Tijdsduur (hoe langer de bacteriën de tijd hebben, hoe meer methaan er gevormd kan worden).
Zuurstofgehalte (methaanvormende bacteriën hebben een zuurstofarm (anaeroob) milieu nodig).

Mestsystemen en verschillende sectoren

In de (melk)rundveehouderij en varkenshouderij is het gangbaar om drijfmest op te slaan in open mestkelders onder de dieren en/of in een opslag buiten de stal. De emissie van ammoniak zal in een goed afgedekte buitenopslag minimaal zijn omdat er vrijwel geen oppervlak is waar de ammoniak kan emitteren. In de stal is dit lastiger te realiseren.

Aanknopingspunten voor reductie van ammoniak

In de varkenshouderij zijn al veel systemen op de markt die de emissie van ammoniak sterk reduceren. Dit varieert van oppervlaktebeperking (smalle mestkanalen), snelle afvoer met rioleringssysteem tot nageschakelde technieken waarbij de ammoniak wel eerst emitteert naar de stallucht, maar daar vervolgens uit gewassen wordt. Een meststripper werkt volgens hetzelfde principe, maar dan buiten de omgeving waar de dieren verblijven.
Voor de rundveehouderij is naast de nageschakelde technieken een diversiteit aan vloeren beschikbaar die met wisselend succes de urine en faeces scheiden en het ammoniak emitterend oppervlak beperken. Veel hangt daarbij af van het management in de praktijk. Hoe schoner de vloer, hoe lager de emissie. Grotendeels dichte vloeren verminderen daarnaast de luchtverversing in de mestkelder wat de emissie kan verminderen, maar ook kan leiden tot hoge concentraties biogas in de kelders.
Het injecteren van mest in de grond berust ook op dit principe. Door de mest in de bodem te brengen of in sleufjes te leggen, wordt het oppervlak en de emissie van ammoniak beperkt.
Het verdunnen van mest (bijvoorbeeld door de vloer te spoelen) leidt tot lagere concentraties en kan daardoor de emissie tijdens opslag en uitrijden beperken. De dunnere vloeistof kan bovendien gemakkelijker en dus sneller in de bodem infiltreren waardoor de tijdsduur verkort wordt waarin emissie optreedt.
Weidegang kan de emissie beperken, omdat dan een deel van de mest direct op het land komt, waar de urine direct in de bodem kan infiltreren. Dit heeft het meeste effect als tijdens de beweiding de stalvloer en mestopslag zo min mogelijk emitteren (niet besmeurd en vol).
Via het voer kan (beperkt) de pH van de mest en de concentratie ammoniak in de mest worden gestuurd. Het is ook mogelijk om de mest met zwavelzuur aan te zuren maar hierbij speelt het gevaar van giftige gassen (H2S) en overbemesting met zwavel.
Op enkele bedrijven wordt de mest gekoeld (grondwater of warmtepomp). De lagere temperatuur vermindert de emissie tijdens opslag. Bij uitrijden kan worden gelet op de weersomstandigheden. Uitrijden bij lagere temperaturen en windstil weer verminderen de emissie.

Aanknopingspunten voor reductie van methaan

Om methaanemissie te voorkomen zijn er twee oplossingsrichtingen: de vorming van methaan verminderen óf methaanvorming laten gebeuren, maar emissie voorkomen.

Maatregelen die de vorming van methaan verminderen zijn:

Verminderen van hoeveelheid organische stof in anaerobe omstandigheden. Door de organische stof zoveel mogelijk uit de waterige fractie te scheiden vermindert het methaan potentieel. (Gangbare schroefpersen zijn ontworpen om vezels uit mest te filteren en geven slechts een lichte vermindering van de organische stof.)
Aanzuren van de mest tot pH van maximaal 6.3.
Koelen van de mest.
De mest zo snel mogelijk uit de open omgeving (stal) afvoeren naar een geconditioneerde opslag.
De opslagperiode zo kort mogelijk houden. Weidegang kan hierin een bijdrage leveren, doordat de mest die buiten wordt uitgescheiden direct op het land ligt.
Actief zuurstof in de mest toevoegen (bijvoorbeeld door mixen).

Maatregelen die de emissie van methaan voorkomen zijn:

Het afvangen van methaan uit de opslag in een concentratie van 0.5-2% en dit door bacteriën laten oxideren.
Het afvangen van methaan uit de opslag in een concentratie van minimaal 5% en dit thermisch oxideren (verbranden in een ketel of fakkel).
De mest actief vergisten. Door mixen en verwarming wordt methaanvorming gemaximaliseerd en kan het gas worden benut in een WKK (elektriciteit en warmte) of worden opgewerkt naar groengas (vervanging van aardgas).

Welke kennis mist nog?

Hoewel de basisprincipes meestal goed bekend zijn, is de interactie en afwenteling van veel maatregelen niet helder. Afwenteling kan plaatsvinden in de vorm van een hoger grondstoffen- of energieverbruik en verschuiving van verliezen van methaan en ammoniak naar verliezen van lachgas en nitraat. De diversiteit in bedrijven is groot, waardoor maatregelen niet overal hetzelfde effect geven. Ook kunnen emissies naar een andere plaats in de kringloop verschuiven. De kringloop is een dynamisch systeem waarin een maatregel in alle schakels effecten kan geven.