0
Obserwowane ostatnio zmiany klimatyczne zmusiły rządy na całym świecie do egzekwowania przepisów mających na celu zmniejszenie śladu węglowego we wszystkich sektorach życia społecznego, w tym w produkcji trzody chlewnej. Pojawiło się wiele nowych technologii wspomagających te potrzeby
Gazy cieplarniane
Gazy cieplarniane (GHG) stały się przedmiotem rosnącego zainteresowania w ostatnich dziesięcioleciach ze względu na ich potencjalny szkodliwy wpływ na globalny klimat. Emisja gazów pochodzących z produkcji zwierzęcej, w tym dwutlenku węgla (CO2), metanu (CH4) i tlenków azotu (N2O lub N2X), jest jednym z głównych czynników przyczyniających się do powstawania GHG. Ponadto emisja amoniaku (NH3) jest również niepokojąca ze względu na swoją szczególną naturę.
W produkcji trzody chlewnej gospodarka odchodami jest źródłem emisji zarówno CH4, jak i N2O. Dominują systemy oparte na gnojowicy, podczas gdy systemy oparte na suchej gnojowicy i słomie są bardziej obecne w ekstensywnej i ekologicznej produkcji trzody chlewnej. Większość emisji gazów cieplarnianych z gospodarki odchodami płynnymi ma postać CH4, podczas gdy N2O jest rzadziej obecny i powstaje w większym stopniu w systemach z odchodami suchymi. Tutaj skupiamy się na produkcji świń na dużą skalę, a zatem głównie na systemach gnojowicy.
Tabela 1. Rozkład emisji ekwiwalentów CO2 (CO2-e) na świnię od urodzenia do osiągnięcia masy 115 kg (SEGES, 2021).
| Kg CO2-e | % dystrybucja | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Piglet* | Wean-30 kg | 30-115 kg | Total | ||
| Przyjmowanie paszy | 26 | 40 | 119 | 185 | 67 |
| Metan, kał | 6 | 6 | 35 | 47 | 17 |
| Metan, gazy jelitowe | 2 | 2 | 11 | 15 | 6 |
| N2O, kał | 3 | 2 | 12 | 17 | 6 |
| Zużycie energii | 3 | 4 | 5 | 12 | 5 |
| Suma | 40 | 54 | 182 | 276 | 100 |
*Łącznie z udziałem lochy.
Podczas próby redukcji emisji gazów cieplarnianych ważne jest, aby wiedzieć, w jaki sposób można uzyskać największą redukcję przy najniższych kosztach. Z powyższej tabeli jasno wynika, że pasza stanowi największy czynnik przyczyniający się do emisji gazów cieplarnianych, podczas gdy metan w odchodach jest drugim co do wielkości. Oczywiście udział paszy można zmniejszyć tylko poprzez wyższą wydajność paszy, która jest głównie przypisywana lepszej genetyce. Dlatego też skupiamy się głównie na redukcji metanu, N2O i bardziej energooszczędnych technologiach. Poniżej przedstawiono najważniejsze technologie.
Chłodzenie gnojowicy
Temperatura gnojowicy wynosi zwykle około 20-24 oC, podobnie jak temperatura pomieszczenia w chlewni. Przy spadających temperaturach rozwój mikroorganizmów będzie niższy, a produkcja CH4, CO2 i NH3 będzie spadać wykładniczo wraz ze spadkiem temperatury.
Tabela 2. Zalety i wady chłodzenia.
| Zalety |
|---|
|
|
|
| Wady |
|
Chłodzenie gnojowicy odbywa się poprzez instalację rur PEL o średnicy 25-30 mm w betonowej podstawie zbiornika na gnojowicę. Rury są instalowane w odległości 30-40 cm i mocowane do stali zbrojeniowej. Zamknięty obwód rur połączonych z jedną lub kilkoma pompami ciepła przenosi zimną wodę przez podstawę zbiornika na gnojowicę, obniżając temperaturę gnojowicy i jednocześnie podgrzewając wodę wewnątrz rury. Pompa ciepła działa jak lodówka i chłodzi wodę, jednocześnie przenosząc odzyskane ciepło do systemu rur dla ciepłej wody używanej do ogrzewania obszarów, w których ciepło jest potrzebne, zwykle w porodówkach i odchowalniach. Pompa ciepła jest zasilana energią elektryczną, a produkcja ciepła jest zazwyczaj 4 razy wyższa niż pobór energii w kW. Jeśli odzyskane ciepło jest w pełni wykorzystane, efekt cieplarniany wynosi 1,0, 0,8 i 3,4 kg CO2-e na świnię, w tym lochy dla prosiąt, świnie o wadze 7-30 kg i świnie o wadze 30-115 kg, odpowiednio z efektem chłodzenia 10 W/m2.
Tabela 3. Chłodzenie gnojowicą - efekty i koszty inwestycyjne.
| Chłodzenie gnojowicy – chłodzenie a emisje | ||||
|---|---|---|---|---|
| Chłodzenie, W/m2 | Redukcja emisji, % | Inwestycja EUR/miejsce świni | ||
| NH3 | CH4 | Odour | ||
| 10 | 8-14 | 10-15 | 8 | 7-10 |
| 20 | 15-25 | 20-25 | 15 | 10-13 |
| 30 | 22-32 | 30-35 | 20 | 11-14 |
Częste usuwanie gnojowicy
Gnojowica jest mieszaniną moczu, kału i wody, a gdy nie jest zarządzana, może ulegać rozkładowi i wytwarzać CH4. Proces rozkładu można kontrolować poprzez częste usuwanie gnojowicy i stosowanie jej na uprawach jako nawozu. Częstotliwość usuwania gnojowicy wynosi zazwyczaj raz na 7 dni.
Tabela 4. Zalety i wady częstego usuwania.
| Zalety |
|---|
|
|
|
|
| Wady |
|
W konwencjonalnych systemach gnojowicy zatyczki są wyciągane za pomocą pręta przez otwór szczeliny. Ważne jest, aby rozpocząć od zaślepki gnojowicy w sekcji najbardziej oddalonej od zbiornika odbiorczego, aby usunąć wszystkie odpady. Gnojowica jest przenoszona rurą do głównej rury, która prowadzi gnojowicę do zbiornika odbiorczego. System może być zautomatyzowany, w tym zawory umieszczone strategicznie w rurociągu, które są otwierane za pomocą przełącznika elektrycznego.
Table 5. Frequent removal of slurry – effects on emission.
| Cotygodniowe usuwanie gnojowicy, redukcja emisji, % | ||
|---|---|---|
| NH3 | CH4 | Zapach |
| 0 | 90 | 20 |
Zakwaszanie
W celu obniżenia poziomu pH do zawiesiny dodawany i mieszany jest kwas.
| Zalety |
|---|
|
|
|
|
| Wady |
|
|
Technologia ta obejmuje konwencjonalny system gnojowicy wewnątrz chlewni, ale bez zaślepek. Gnojowica jest codziennie usuwana z chlewni i przechowywana w zbiorniku. Następnie do gnojowicy ostrożnie dodaje się kwas, zwykle kwas siarkowy (o stężeniu 93-96%). Kwas jest dodawany z pojemnika umieszczonego na wagach, aby kontrolować jego zużycie. Na tonę gnojowicy zużywa się około 11-13 kg kwasu. Czujniki mierzące pH stanowią główną podstawę kontroli. Gdy poziom pH w mieszaninie gnojowicy i kwasu osiągnie 5,5, większość mieszaniny jest pompowana z powrotem do kanałów chlewni, podczas gdy reszta jest pompowana do zbiornika magazynowego. Obszar dołów w chlewniach jest podzielony na jednostki o powierzchni od 1000 do 1500 m2, które są opróżniane i napełniane przetworzoną gnojowicą.
Emisję zapachów można ograniczyć poprzez dodanie filtra bębnowego, który oddziela cząstki stałe od cieczy. Połączony system jest certyfikowany jako BAT i może zmniejszyć nieprzyjemny zapach o 61%.
Ostatnie badania przeprowadzone na uniwersytecie w Aarhus wskazują, że możliwe jest zmniejszenie ilości kwasu do 2-3 kg/tonę gnojowicy przy jednoczesnym uzyskaniu silnego wpływu na redukcję CH4 i NH3. Dlatego też zakwaszanie niskimi dawkami może być realną strategią ograniczania emisji gazów cieplarnianych. Co więcej, nowe badania wykorzystujące kwas octowy (CH3COOH) zamiast kwasu siarkowego mogą obniżyć koszty eksploatacji i sprawić, że system będzie miał większe zastosowanie w krajach, w których kwas siarkowy nie jest łatwo dostępny. Co więcej, zagrożenia związane ze stosowaniem słabszego związku, takiego jak kwas octowy, są mniejsze.
Tabela 6. Zakwaszenie gnojowicy - wpływ na emisję.
| Zakwaszenie gnojowicy, redukcja emisji, % | ||
|---|---|---|
| NH3 | CH4 | Zapach* |
| 65 | 40-65 | 61 |
*Redukcja w połączeniu z filtrem bębnowym
