Emissies van veehouderijbedrijven
en variaties tussen bedrijven
Meten = weten
Emissies in Nederland worden momenteel berekend aan de hand van modellen. Dit geldt ook voor de emissies in de veehouderij. De emissies van o.a. methaan, lachgas en ammoniak in de Nederlandse veehouderij worden jaarlijks berekend met het NEMA-model (National Emission Model for Agriculture). Eerder onderzoek heeft geleid tot de rekenregels en modellen om de emissies van bepaalde activiteiten te berekenen. Op landelijk niveau kloppen die berekeningen goed: ze geven een goed beeld van de gemiddelde emissie voor een activiteit. De berekeningen zijn ook prima geschikt om de ontwikkelingen op macroniveau te volgen, dus bijvoorbeeld voor een provincie of voor heel Nederland.
Nieuwe metingen
Nu we de emissies serieus willen terugdringen, is het noodzakelijk om in meer detail te weten waar emissies te beïnvloeden zijn. Het is daarom wenselijk om nieuw onderzoek te doen om de berekeningen opnieuw te onderbouwen, en aan te passen waar noodzakelijk. In dit onderzoek zijn daarom in meerdere veehouderijsectoren en op meerdere onderdelen metingen uitgevoerd. De verschillen tussen veehouderijbedrijven worden zo inzichtelijk. Met de metingen kunnen de huidige berekeningen opnieuw worden onderbouwd én wordt duidelijk hoe de uitvoering van bepaalde activiteiten is veranderd (en wat de invloed daarvan is). Het mestmanagement in varkensstallen is nu bijvoorbeeld heel anders dan 10 jaar terug. De metingen in dit onderzoek geven zo zicht op de aanknopingspunten voor individuele veehouders om de emissies op hun bedrijf te beïnvloeden.
Continue en referentiemetingen
Het onderzoek is uitgevoerd op 18 melkveebedrijven, 2 melkgeitenbedrijven, 2 varkensbedrijven en 2 vleeskalverbedrijven. Wageningen Livestock Research (WLR), CLM en Monteny Milieuadvies hebben op de bedrijven gemeten. Op elk bedrijf zijn twee soorten metingen gebeurt: continue metingen en referentiemetingenReferentiemetingen:
Controlemetingen uitgevoerd conform standaard meetmethoden.. De referentiemeting is een meting die wordt uitgevoerd volgens het huidige standaard meetprotocol. Referentiemetingen zijn maximaal 8 keer uitgevoerd en duren 24 uur per meting. Een continue meting gebeurt 24/7 met behulp van sensoren en datasystemen. De referentiemetingen zijn gebruikt om de nieuwe meetsystemen voor continue metingen te controleren. Met deze nieuwe technieken kunnen de emissies van veehouderijbedrijven in de toekomst mogelijk nog beter worden gemeten.
De resultaten in dit rapport zijn gebaseerd op de referentiemetingen. Resultaten van de continue metingen volgen binnenkort. De verwachting is dat deze alleen in detail zullen afwijken van de referentiemetingen.
Meer informatie over de gebruikte meetmethoden bij stallen en
mestopslagen vind je hier.
Live emissies meten met bedrijfsmonitoring
Een live monitoring van bedrijfsemissies maakt veehouders bewust van de situatie op hun bedrijf en laat meteen de impact zien van bepaalde handelingen zoals mixen van de mestput of grote voeraanpassingen. In een van de onderzoeken is een systeem ontwikkeld en getest waarin de resultaten van de live emissiemetingen zichtbaar zijn op een monitor. In een vervolgproject wordt onderzocht of handelingsperspectief (‘wat te doen?’) aan het systeem kan worden toegevoegd.
Emissies Rundvee
Grote verschillen in emissies tussen bedrijven
De referentiemetingen laten grote verschillen zien in de emissies tussen de 18 gemeten melkveebedrijven. De emissies op een bedrijf zijn ook niet constant, maar fluctueren door het jaar heen. Een veehouderijbedrijf heeft immers te maken met biologische processen en dagelijkse activiteiten zoals het voeren van de dieren en het mestmanagement in de stal. Ook is het voer door het jaar heen verschillend van samenstelling.
Dat er verschillen zijn tussen bedrijven is positief. Dit betekent namelijk dat de emissies te beïnvloeden zijn: door anders te voeren, anders met de dieren en met de mest om te gaan etc. Nieuw onderzoek dat in 2020 is gestart, zal verder onderzoeken waarom bedrijven van elkaar verschillen en wat we daarvan kunnen leren om emissies te reduceren.
Emissies van methaan, ammoniak en lachgas op de 18 gemeten melkveebedrijven en de verschillen tussen bedrijven (standaarddeviatieStandaarddeviatie: inzicht in spreiding
Het is belangrijk om te weten of de resultaten van een meting dicht rondom het gemiddelde liggen, of dat ze meer verspreid zijn over de gehele range. De indicator daarvoor is de standaarddeviatie, oftewel de spreiding. De standaarddeviatie geeft dus de spreiding van de resultaten aan rondom het gemiddelde. Als er weinig spreiding is, dan liggen de resultaten allemaal dicht bij elkaar en is de standaarddeviatie laag. Als uit alle metingen hetzelfde getal komt is de standaarddeviatie 0. Is de standaarddeviatie hoog, dan is er veel spreiding tussen de resultaten.). De emissies zijn uitgedrukt in kg per dierplaats (dp) per jaar en in g per kg meetmelk (FPCM).
Uitstoot en verschil per dierplaats per jaar
Emissies van methaan, ammoniak en lachgas op de 18 gemeten melkveebedrijven
en de verschillen tussen bedrijven (standaarddeviatie).
Bron: Onderzoek Meten van methaanemissies uit melkvee- en geitenstallen, WUR (publicatie verwacht in 2021)
Uitstoot en verschil per kilogram meetmelk
Emissies van methaan, ammoniak en lachgas op de 18 gemeten melkveebedrijven
en de verschillen tussen bedrijven (standaarddeviatie).
Bron: Onderzoek Meten van methaanemissies uit melkvee- en geitenstallen, WUR (publicatie verwacht in 2021)
De gemiddelde methaanemissie is 189,3 kg per dierplaats en per jaar. De standaarddeviatie geeft de spreiding van de resultaten rondom het gemiddelde aan (zie kader). Met de standaarddeviatie kan een betrouwbaarheidsinterval berekend worden. Het 95%-betrouwbaarheidsinterval voor methaan is 162,7-215,9 kg per dierplaats per jaar. Dit betekent dat op basis van deze steekproef van 18 melkveebedrijven de kans 95% is dat de werkelijke gemiddelde waarde daarbinnen valt. Voor ammoniak en lachgas is het betrouwbaarheidsinterval respectievelijk 11,8-15,0 en 0,47-0,71 kg per dierplaats per jaar.
Emissie per dierplaats of per kg meetmelk
De stalemissie kan op verschillende manieren worden uitgedrukt. In dit onderzoek is gekozen voor twee manieren: emissie per dierplaats per jaar en per kg meetmelk oftewel FPCM (melkproductie gecorrigeerd voor vet- en eiwitgehalte) per jaar. Voor beide methoden geldt dat op de achtergrond nog0 andere factoren een rol spelen die niet voor alle deelnemende bedrijven gelijk hoeven te zijn. Zo wordt de emissie per dierplaats per jaar ook beïnvloed door de dierbezetting en is het aandeel niet-melkgevende dieren dat in de stal aanwezig is, van invloed op de emissie per kg meetmelk.
Verklaring voor de verschillen
Een belangrijke vraag is natuurlijk hoe deze verschillen kunnen worden verklaard. WUR, CLM en Monteny Milieu-advies hebben tijdens het uitvoeren van de emissiemetingen aanvullende gegevens verzameld over het rantsoen, aantal dieren, de stal, mestkelder, weidegang, management en melksamenstelling. Vervolgens heeft WUR onderzocht of de verschillen in emissies te verklaren zijn met bepaalde bedrijfs-, rantsoen-, en/of omgevingsparametersParameters:
Variabelen. Een voorbeeld van een voerparameter is bijvoorbeeld het eiwitgehalte in het rantsoen van koeien..
Invloed staltemperatuur, ventilatiedebiet en bezettingsgraad op emissies
Het onderzoek heeft drie parameters geïdentificeerd die een rol spelen bij de hoogte van de methaan- en ammoniakemissies:
- staltemperatuur: een hoge temperatuur leidt tot meer emissie van ammoniak;
- ventilatiedebiet: meer luchtverversing in de stal leidt tot meer emissie van ammoniak;
- bezettingsgraad: meer dieren in de stal leiden per dierplaats tot meer emissie van methaan.
Melkureum en ammoniak
De verwachting vooraf was dat er een significanteSignificant:
betekenisvol. Het is dan aannemelijk dat een verband tussen twee parameters niet op toeval berust. Met behulp van statistiek kunnen significante verbanden worden aangetoond. relatie is tussen het melkureum en de ammoniakemissie. Het melkureum is doorgaans hoog bij een eiwitrijk rantsoen. Deze relatie is echter niet gevonden en blijkt dus niet uit de metingen. WUR gaat de komende periode de resultaten nader analyseren om dit te verklaren. Eenzelfde analyse is ook gedaan op de continue metingen. De resultaten van deze continue metingen zijn nog niet bekend. Hieruit zal ook blijken of de relatie tussen melkureum en ammoniakemissie kan worden aangetoond.
Koelen en verkorten van opslagtijd voor minder methaanemissie
Er is onderzocht welke mestparametersMestparameters:
Variabelen die bij mestsoorten kunnen verschillen, zoals organische stof, chemisch zuurstofverbruik, temperatuur, opslagtijd, zuurtegraad (pH). (o.a. organische stofOrganische stof:
Organische stof is biologisch materiaal. De organische stof zelf bevat relevante mineralen als stikstof, fosfor en zwavel, die na afbraak van de organische stof beschikbaar komen (mineraliseren). De toevoer van organisch materiaal aan de bodem stimuleert het bodemleven en kan de bodemweerbaarheid verhogen., chemisch zuurstofverbruik, temperatuur, opslagtijd, zuurtegraad (pH), vluchtige vetzurenVluchtige vetzuren:
De vluchtige vetzuren azijnzuur, boterzuur en propionzuur worden gevormd in de pens van runderen. Boterzuur en azijnzuur worden gebruikt bij de vorming van het melkvet. Propionzuur wordt gebruikt bij de vorming van melklactose en werkt hierdoor melkproductie verhogend. en methanogene activiteitMethanogene activiteit:
De vorming van methaan door bepaalde micro-organismen. Methanogene activiteit of methanogenese treedt op wanneer biomassa door micro-organismen in zuurstofloze condities wordt afgebroken. van de bezinklaagBezinklaag:
In mestopslagen wordt in de praktijk een bezinklaag gevormd. De bezinklaag bestaat uit zeer vaste harde delen uit de mest die op de bodem van de kelder of mestsilo liggen en door hun gewicht niet opgepompt worden.) een rol spelen bij de hoogte van de methaanemissie. Vooral temperatuur en opslagtijd lijken belangrijk te zijn: emissies zijn hoger bij een hogere temperatuur en langere opslagtijd. Daarnaast blijkt dat varkensmest meer methaan produceert dan mest van melkkoeien.
Relatie tussen de temperatuur van de mestsilo en de in vitro (in het lab gemeten) methaanproductie.
Relatie tussen temperatuur mestsilo
en methaanproductie
Gemeten temperatuur van de mestsilo in °C in relatie tot de in vitro
(in het lab gemeten) methaanproductie (NL-CH4/KGOS)
Er is meer fundamenteel onderzoek naar methanogene activiteit in mest en mestproducten nodig. Wel toont dit onderzoek al aan dat het verminderen van methaanemissie via koelen en het verkorten van opslagtijd veelbelovend is. Dat betekent dat door het koelen en/of verkorten van de opslagtijd van mest de methaanemissie wordt verminderd.
Het onderzoeksrapport van WUR over methaanemissie uit mestopslagen vind je hier.
Emissies Geiten en Kalveren
Emissiemetingen op geiten- en kalverbedrijven
WUR heeft op twee natuurlijk geventileerde geitenbedrijven emissiemetingen uitgevoerd. Net als de meerderheid van de geitenbedrijven in Nederland, worden de geiten op deze bedrijven op stro gehouden. De productie van CO2 in deze strobedding is relevant voor de bepaling van het ventilatiedebiet. Daarom is naast de stalmetingen ook de productie van CO2 uit de strobedding gemeten.
WUR heeft ook op 2 rosékalverbedrijven emissiemetingen uitgevoerd. Rosékalveren krijgen vezelhoudend ruwvoer. Er is gekozen voor het bemeten van deze bedrijven omdat de verwachting was dat bij vezelhoudend ruwvoer meer emissie van methaan ontstaat dan bij blankvleeskalveren.
De meetgegevens van beide soorten bedrijven worden nu geanalyseerd. Zodra de resultaten bekend zijn, worden ze in deze publicatie opgenomen. Dit is waarschijnlijk in het eerste kwartaal van 2021.
Verdieping meetmethoden
Gebruikte meetmethoden bij stallen en mestopslagen
WUR, CLM en Monteny Milieu-advies hebben op de bedrijven (18 melkvee-, 2 melkgeiten-, 2 varkens- en 2 vleeskalverbedrijven) de emissies van methaan, ammoniak en lachgas gemeten. Voor methaan gaat het daarbij om de methaanemissie van het dier zelf (uit pens en darmen van rund) en de methaanemissie uit de mest. Ammoniak wordt zowel op de vloer als in de kelder gevormd en is op beide plekken gemeten. De vorming van lachgas vindt alleen in de mest of strobedding plaats.
Bij het meten van emissies uit stallen, mestsystemen en dieren zijn verschillende methoden gebruikt, afhankelijk van het gebruikte ventilatiesysteem in de stal.
De methoden voor stallen en mestopslagen lichten we hieronder toe
Meten van emissies van stallen
Meten van de concentratie en het ventilatiedebiet
Voor het bepalen van de methaan-, ammoniak-, en lachgasemissie uit een stal zijn twee zaken nodig:
- concentraties van deze (doel)gassen in de inkomende en uitgaande lucht en het ventilatiedebietVentilatiedebiet:
Luchtverversing in de stal.; - de hoeveelheid lucht die de stal verlaat.
Door beide zaken te combineren kunnen we de emissies van methaan, ammoniak en lachgas berekenen.
Bij mechanische ventilatie van een stal is de bepaling van de concentraties en het ventilatiedebiet relatief eenvoudig. Alle lucht verlaat de stal namelijk via de ventilatiekokers. Door het aantal omwentelingen van de ventilator te ‘tellen’ is de hoeveelheid lucht te bepalen.
In natuurlijk geventileerde geiten- en melkveestallen is dit minder eenvoudig. Het is niet altijd even duidelijk waar de lucht de stal verlaat. Ook de hoeveelheid lucht die de stal verlaat, wisselt sterk door verschillende weersomstandigheden (bv. veel/weinig wind). Een zogenaamd tracergas biedt uitkomst. Van een tracergas is bekend hoeveel ervan in de stal wordt geproduceerd. Uit het concentratieverschil tussen in- en uitgaande lucht is de mate van verdunning te berekenen, en daarmee het ventilatiedebiet. Als tracergas is CO2 gebruikt. De hoeveelheid CO2 die door dieren en in de mest wordt geproduceerd, is uitgerekend of (in geval van de strobedding in geitenstallen) gemeten.
Volcontinue en referentiemetingen
De concentratie van de doel- en tracergassen is op de deelnemende veehouderijbedrijven volcontinu gemeten met behulp van sensortechniek en bijbehorende datasystemen. Daarmee zijn de uurgemiddelden berekend voor verdere berekening van de emissie. Volgens de geldende meetprotocollen moeten tegelijkertijd ook referentiemetingen worden uitgevoerd. Daarbij is 6 tot 9 keer per veehouderijbedrijf minimaal 24 uur lang de concentratie van ammoniak, koolstofdioxide, lachgas en methaan gemeten. Dit leverde iedere meetdag één getal op: het 24-uurs gemiddelde van het betreffende broeikasgas of ammoniak. De met sensoren gemeten volcontinue metingen zijn vergeleken met de data uit de referentiemetingen. Dit betekent dat de referentiemetingen zijn gbruikt om de metingen met sensoren in de praktijk te valideren.
Op de vijf melkveebedrijven die door het CLM zijn gemeten, is continu gemeten met een bedrijfsmonitor. Op deze monitor kan de veehouder direct de huidige emissies in de stal zien (zie kader).
Het voordeel van meten met sensoren is dat er continu data beschikbaar komen over de emissies. Daarmee is beter zicht te krijgen op variatie in emissies binnen en tussen bedrijven. Bij de start van het onderzoek was niet bekend of metingen met sensoren betrouwbare metingen opleveren. Uit de vergelijking van de data met de referentiemetingen blijkt dit over het algemeen wel het geval te zijn.
Meten van emissies van mestopslagen
Het onderzoek bestaat uit twee onderdelen: hoe gebruiken veehouders de mestopslag in de praktijk en wat zijn de emissies uit mestopslagen.
Mestopslagen in de praktijk van alledag
Op Nederlandse veehouderijbedrijven wordt de mest van het vee in mestkelders (in de stal) en in mestsilo’s (buiten de stal) verzameld. LTO Projecten onderzocht hoe veehouders de verschillende typen mestopslagen door het jaar heen gebruiken. LTO projecten bekeek ook het gebruik van mestopslagen bij zogenaamde mestintermediairs (handelaren in mest).
In de praktijk blijkt het gebruik van mestsilo’s (mestopslagen buiten de stal) sterk te verschillen. Dit is relevant voor het onderzoek, want het betekent immers dat ook de emissies verschillen. Niet verrassend gebruiken veel melkveehouders de mestkelders en mestsilo’s om tijdelijk in de winter mest op te slaan en in het voorjaar weer over het land uit te rijden. Varkenshouders hebben veelal geen mestsilo en voeren frequent mest af naar mestintermediairs.
Uit de inventarisatie bleek ook dat de mestsilo’s pas gevuld worden als de kelder in de stal vol zit. De silo wordt ook als eerste weer geleegd wanneer de mest mag worden uitgereden in het voorjaar. Er zit dus maar een korte tijd mest in de silo. Dat roept de vraag op hoeveel de silo’s op dit moment eigenlijk bijdragen aan de totale emissie van methaan uit mest.
Het rapport over mestopslagen in de praktijk vind je hier.
Meten van methaan uit mestopslagen
In het verleden is weinig onderzoek gedaan naar de methaanemissies uit mestsilo’s. In dit onderzoek heeft WUR wel veel metingen gedaan aan mest bij negen mestsilo’s. In vier mestsilo’s was melkveemest opslagen, in één mestsilo gemengde mest en in vier silo’s varkensmest. In de periode van eind februari/begin maart 2019 tot en met december 2019 zijn maandelijks de bemonsteringen en metingen van de mestsilo’s uitgevoerd. Bij elke mestsilo zijn in totaal 10 meetdagen geweest.
In vitro meting
De methaanproductie van de mest in de silo’s is in vitroIn vitro:
Een methode waarbij in een reageerbuis of ander glaswerk dat in laboratorium wordt gebruikt, een proces wordt nagebootst. In onderzoek van WUR is bijvoorbeeld een mestmonster in een lab opgeslagen onder dezelfde omstandigheden als mest in mestsilo’s. Vervolgens is de methaanproductie in het lab (in vitro) gemeten. gemeten. Dit betekent dat een mestmonster in het lab onder dezelfde omstandigheden als in de mestsilo’s is opgeslagen. Vervolgens is de methaanproductie in het lab gemeten. Deze methode van in vitro metingen lijkt interessant om snel en goedkoop de emissies van mestopslagen te bepalen. WUR gaat de methode daarom nog verder testen en valideren.
Bedrijfsmonitoring
Maatregelen nemen op basis van live te volgen meetgegevens: dat was de basis voor het project om een bedrijfsmonitoringssysteem te ontwikkelen. Samen met veehouders en in afstemming met WUR, ontwikkelden CLM en Monteny Milieu-advies een systeem waarin de resultaten van de live emissiemetingen zichtbaar zijn. De monitor geeft niet alleen methaan-, ammoniak- en CO2-concentraties weer, maar rekent deze gegevens ook direct om naar een ventilatiedebiet en een methaan- en ammoniakemissie. Voor herkenbare cijfers worden de emissies uitgedrukt per dier per jaar.
In live metingen is al snel het effect te zien van mixen van de mestput, verschillen in ventilatie, een kapotte mestschuif of grote voeraanpassingen. De effecten van deze gebeurtenissen hebben we tussentijds met de veehouders besproken. De veehouders op hun beurt waren belangstellend en enthousiast over de metingen. Ze geven aan dat een bedrijfsmonitoring hen bewust maakt van de situatie op hun bedrijf en laat zien wat de impact is van bepaalde handelingen. Het toevoegen van handelingsperspectief (‘wat te doen?’) is de volgende stap. In een vervolgproject wordt hier onderzoek naar gedaan. In dit vervolgproject zijn enkele bedrijven aan de slag gegaan met maatregelen zoals voeraanpassingen, versneld afvoeren van mest en het beter schoonhouden van de vloer door de vloer met waterdruppels te bevochtigen.
Foto van de weergave van concentraties van methaan en koolstofdioxide, en de methaanemissie. De veehouder kan direct en continu informatie aflezen over de emissies.