Modelling of ammonia emissions from dairy cow houses

Dairy cow husbandry contributes to environmental acidification through the emission of ammonia. In-depth knowledge on the processes and variable factors that play a role in the emission of ammonia from dairy cow houses benefits the production of emission data, the development of low emission housing systems, and evaluation of emission levels in a farming system approach. A mechanistic simulation model for the ammonia emission from dairy cow houses was developed to facilitate this.An ammonia production model, with separate modules for the emission from the slurry pit and the slatted floor, was built and validated against measured data on the ammonia emission. Model improvements followed from this validation and were addressed in experiments on the development of the pH of urine deposited on floors and slurry, and on quantification of air exchange rates through slatted floors. The pH experiments revealed that the urine pH, after the urine was deposited on the floor or the slurry, increased to greater values than originally assumed. Furthermore, the air exchange through the openings of slatted floors was quantified, which made it possible to separately simulate the ammonia emission from the pit and from the floor. These unique theories were used to build a real ammonia emission model, with ammonia mass balances for the slurry pit and the air above the floor. The emission model was successfully validated against emission measurements conducted in a mechanically ventilated and a naturally ventilated cow house. The potential of the model to simulate emission levels (both in terms of emission factors and emission fractions), and measures that reduce ammonia emissions was illustrated using data obtained from an experiment with various dairy cow diets.Keywords : cubicle houses, environmental pollution, acidification, emission reduction, validation, simulations</p

Prevention and Control of Losses of Gaseous Nitrogen Compounds in Livestock Operations: A Review

Nitrogen (N) losses from livestock houses and manure storage facilities contribute greatly to the total loss of N from livestock farms. Volatilisation of ammonia (NH3) is the major process responsible for the loss of N in husbandry systems with slurry (where average dry matter content varies between 3 and 13%). Concerning this volatilisation of NH3, the process parameters of pH and air temperature are crucial. During a period of approximately 10 years, systematic measurements of NH3 losses originating from a large variety of different livestock houses were made. One of the problems with NH3 emissions is the large variation in the measured data due to the season, the production of the animals, the manure treatment, type of livestock house, and the manure storage. Generally speaking, prevention and control of NH3 emission can be done by control of N content in the manure, moisture content, pH, and temperature[1]. In houses for growing pigs, a combination of simple housing measures can be taken to greatly reduce NH33 emissions[2]. In houses for laying hens, the control of the manure drying process determines the emission of NH3[1]. Monteny[3] has built an NH3 production model with separate modules for the emission of the manure storage under the dairy house and the floor in the house. Manure spreading is also a major source of NH3 emission and is dependent on slurry composition, environmental conditions, and farm management. The effects of these factors have been employed in a model[4]. Losses via NO, N2O, and N2 are important in husbandry systems with solid manure and straw. The number of experimental data is, however, very limited. As N2O is an intermediate product of complex biochemical processes of nitrification and denitrification, optimal conditions are the key issues in N2O reduction strategies. We may expect that in the near future the emission of greenhouse gases will get the same attention from policy makers as NH3. Sustainable livestock production has to combine low emissions of gaseous N compounds with acceptable odour emissions, low emissions of greenhouse gases, and acceptable standards of animal welfare. For the entrepreneur, the strategy must be built on the regulations, the special conditions of his farm, and what is reasonably achievable

Nieuwe aandacht voor ammoniakemissie

Aandacht voor een lopend onderzoek naar een verdere kwantitatieve onderbouwing van ammoniakemissie bij mesttoedienin

Reduction of methane emissions from manure

An investigation is made of potential CH4 emission reduction options evaluated in the context of NH3 and N2O emissions

Verkenning perspectieven van producten uit mestverwerking voor toelating als EG-meststof : fase 1

In opdracht van het Ministerie van LNV en op verzoek van LTO Nederland en de NVV, heben WURASG en Monteny Milieu Advies een studie uitgevoerd naar de mogelijkheden om producten uit technieken en systemen voor mestverwerking aangemerkt te krijgen als EG-meststof. Het betreft een eerste fase van een 2-fasenproject, waarbij in de 2e fase het daadwerkelijke doorlopen van het traject voor één of meerdere producten ten behoeve van aanmelding als EG-meststof centraal staat. Tijdens de eerste fase is met name gekeken naar producten uit mestverwerking die in potentie in aanmerking kunnen komen als EG-meststof en naar de aspecten die bij dossiervorming aan de orde komen, zoals benodigde experimenten, doorlooptijd en kosten. In de eerste fase is uitgegaan van de technieken en systemen die beschreven staan in een eerder uitgebrachte rapportage "Quick scan technieken mestbe- en -verwerking". Van de producten die bij elk van de in dat rapport genoemde technieken en systemen worden geproduceerd is nagagaan wat de samenstelling is in termen van drogestofgehalte, organischestofgehalte en de nutriënten stikstof (totaal-stikstof, ammoniuimstikstof), fosfor (als fosfaat) en kalium (als kali). Voorts is de zgn. EGVerordening 2003/2003 geanalyseerd om een beeld te krijgen van de criteria waaraan nieuwe EGmeststoffen moeten voldoen. Daarbij is met name gekeken naar de mogelijkheid om producten onder te brengen bij bestaande meststoffen of typen meststoffen, minimale samenstellingseisen (minimale gehalten aan N, P en K), fysische criteria (o.a. verkregen langs fabrieksmatige of chemische weg) en de eisen ten aanzien van herkomt van de nutriënten (al dan niet van dierlijke of plantaardige oorsprong). Elk product is op deze criteria gescoord. Stikstofconcentraten afkomstig uit (mestverwerkings-)systemen waarbij ammoniak langs chemische weg wordt gebonden met zuur (chemische luchtwassers, systemen met strippen/scrubben) vallen direct onder één van de bestaande categoriën meststoffen, mits gekomen kan worden tot verhoging van de concentraties. Concentraten afkomstig uit systemen waarbij gebruik wordt gemaakt van fysische concentreringsprocessen, zoals vooral omgekeerde osmose (in combinatie met ultrafiltratie) hebben perspectief voor aanmerking als bestaande EG-meststof wanneer via verdere opwerking kan worden voldaan aan de samenstellingseisen voor samengestelde vloeibare meststoffen èn wanneer er geschikte analysemethoden (m.n. voor producten van anorganische oorsprong, veelal met een gehalte aan organische stof groter dan 0) beschikbaar zijn. As van verbrande pluimveemest en struviet hebben potentie om te worden aangemerkt als nieuwe EG-meststof. De eigenschappen zijn echter zodanig, dat hiervoor een langdurige procedure nodig is (m.n. nieuwe analysetechnieken), waardoor het perspectief zeer gering is. Geen van de overige producten heeft voldoende perspectief om een eventuele procedure in gang te zetten voor opname in bijlage 1 van de Verordening, hetzij als bestaande meststof, hetzij als nieuwe meststof. De kosten van dossiervorming, met name van het landbouwkundig onderzoek (veldproeven; 1 gewas), de chemische analyses en de wetenschappelijke rapportage, belopen minimaal € 100.000,- per product. Bij het tegelijkertijd testen van meerdere meststoffen zullen de kosten per meststof dalen. De doorlooptijd van dossiervorming en toelating als (nieuw) EG-meststof is afhankelijk van de vraag of een product al dan niet onder een bestaande meststof of type meststof kan vallen. Is dit het geval, dan is de doorlooptijd kort. Zo niet, dan moet rekening worden gehouden met een looptijd van de proeven van minimaal 2 jaar en een navolgende procedure binnen de Commissie van enkele (naar schatting 2) jaar, zodat met een totale doorlooptijd van 4 jaar rekening moet worden gehouden