Ammonia emissions from livestock: range and mitigation options

Die Tierhaltung in Deutschland muss angesichts der erheblichen Überschreitung der nationalen Emissionsobergrenze für Ammoniak und als deren Hauptverursacher weitreichende Maßnahmen zur Emissionsminderung ergreifen und prüfbar umsetzen. Hierfür steht eine Fülle von Optionen in der gesamten Verfahrenskette, angefangen von der Fütterung bis hin zur Ausbringung von Wirtschaftsdüngern, zur Verfügung. Die Abluftreinigung ist eine wirksame und prüfbare Maßnahme zur Minderung von Emissionen aus zwangsbelüfteten Tierhaltungsanlagen. Zur Reduzierung der Kosten für die Abluftreinigung und zur Verbesserung des Tierwohls könnte auch eine innovative Stallluftführung beitragen, bei der nur hochbelastete Teilströme unterflur abgesaugt und gereinigt werden.In view of considerable exceeding the national emission limit for ammonia the livestock in Germany as its major source has to take extensive action for reduction and testable implementation. A package of measures is available for the whole production process, beginning with feeding up to application of manure. Exhaust air treatment is one effective and testable option for emission reduction from forced ventilated livestock housings. Innovative and intelligent stable air guidance with treatment of highly loaded, underfloor sucked branch current may contribute to both, a reduction of exhaust air treatment costs and for improving animal welfare

Demands and measures for emission reduction in animal husbandry

Der vorliegende Beitrag beschreibt zunächst die rechtlichen Anforderungen an die Tierhaltung in Deutschland, die insbesondere für größere gewerbliche Tierhaltungsbetriebe deutlich verschärft worden sind. Darüber hinaus werden verschiedene Maßnahmen zur Emissionsminderung vorgestellt. Für große Tierhaltungsbetriebe wird die Abluftreinigung eine steigende Bedeutung erlangen. Steigende Energiekosten für die Lüftung von Tierhaltungsanlagen erfordern neue Lüftungskonzepte sowie Maßnahmen zur Zuluftkonditionierung, die neben der Energieeinsparung auch zur Emissionsminderung beitragen.The present contribution describes at first the legal demands on livestock in Germany which have been clearly tightened for larger commercial livestock farms in particular. Beyond that different options for emission reduction are introduced. For large animal husbandries the exhaust air treatment will become important. Increasing energy costs for ventilation of animal stables require new ventilation concepts and measures of inlet air conditioning as well, which both contribute to energy saving and emission reduction

Possibilities for emission prevention and reduction

Die Tierproduktion belastet die Umwelt mit Geruch, Ammoniak, Staub, Keimen und Aerosolen. Emissionsmindernde Maßnahmen sind daher unbestreitbar erforderlich, obschon die Datenerhebung einer Aufarbeitung bedarf. Gleichwohl wird in der Geflügelproduktion durch die Genehmigungsbehörden vorrangig auf Abluftreinigung gesetzt. Die Zeitreihenmessungen in den Ställen lassen kaum kausalanalytische Zusammenhänge beim Emissionsgebaren erkennen. Mit dem Programm DEMAP lassen sich wenigstens die Größenordnungen der Einflussgrößen feststellen, was mit der bloßen Abschätzung der Emissionsfaktoren nach VDI 3894 nicht möglich ist. Hier ist die Landwirtschaft aufgerufen, mit modernen Analyseverfahren Zielfunktionen zur Emissionsminderung und den Einsatz von Filtertechniken auch in Hinblick auf die Verbesserung der Tiergesundheit zu erarbeiten.The animal production stresses the environment with odor, ammonia, particulate matter, germs and aerosols. Therefore the demand of emission reduction is incontestable, although the available data needs further recondition. Nevertheless approving authorities preferentially focus on exhaust air treatment in poultry production. Time course measurements in stables hardly reveal causally determined correlations in view of emission behavior. At least the dimensions of influences can be assessed with the software "DEMAP". This is not possible with a bare estimation of emission factors on basis of the VDI 3894. With modern analytical methods agriculture is called in this regard to develop target functions for emission reduction and the use of filter techniques, also in terms of an improvement of animal welfare

Current trends in the field of bio-aerosols and exhaust air treatment

Ob Bioaerosolemissionen aus der Tierhaltung negative Einflüsse auf die Gesundheit von Anwohnern im Umkreis von Tierhaltungsanlagen haben, bleibt weiterhin unklar. Aus Gründen der Vorsorge sind sie trotzdem bereits Bestandteil von Genehmigungsverfahren für Stallbaumaßnahmen. Das momentane konservative Vorgehen bei der Berechnung von potentiellen Immissionen mit Ausbreitungsmodellen führt, auch aufgrund fehlender Eingabeparameter, zur Vorhersage von überhöhten Werten. Vorsorglich können Abluftreinigungsanlagen Emissionen mindern. Diese Technik hat in der deutschen Tierhaltung in den letzten 10 Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen und verschiedene Systeme sind nunmehr nicht nur für Schweine, sondern auch für Geflügel erhältlich. Zertifizierte Anlagen gewährleisten eine Minderung der meisten luftgetragenen Mikroorganismen um mehr als 90 % bei Schweinen und um 70 % bis 90 % in der Masthähnchenhaltung.To date it is still unclear whether bio-aerosol emissions from animal husbandry have negative influences on the health of residents in the vicinity of animal houses. However, for reasons of precaution, they are already taken into account in approval procedures for the construction of animal houses. The present conservative procedure for the calculation of potential immissions with dispersal models results, also because of insufficient input parameters, in overestimated values. As part of protection measures emissions can be reduced by exhaust air treatment systems. This technique has become considerably more important in the last 10 years and different systems are now available not only for pigs but also for poultry. Certified systems provide reduction of the most airborne micro-organisms about more than 90 % for pig and 70 % to 90 % for broiler husbandry systems

Fermentation and microencapsulation of the nematophagous fungus Hirsutella rhossiliensis in a novel type of hollow beads

Patel A, Jakobs-Schönwandt D, Rose T, Vorlop K-D. Fermentation and microencapsulation of the nematophagous fungus Hirsutella rhossiliensis in a novel type of hollow beads. Applied Microbiology and Biotechnology. 2010;89(6):1751-1760.In this work, fermentation and formulation aspects of the nematophagous fungus Hirsutella rhossiliensis BBA were investigated. When incubated in 2% (w/w) glucose and 0.5% (w/w) yeast extract medium in a 1-L Erlenmeyer flask without baffles, heavy pellet formation was observed. Only 40% of the mycelium had a size less than 500 μm. When a flask with three baffles was used, the portion of mycelium <500 μm rose to 95%. In the next step, the influence of aeration rate and stirrer speed on production of finely dispersed mycelium in a stirred tank reactor was investigated. The best fermentation results were obtained at 0.4 vvm and 400 rpm stirrer speed with 90% mycelium <500 μm and 5 g/L biomass. Then, mycelium was microencapsulated in hollow beads based on sulfoethylcellulose (SEC). Experiments on the capsule nutrient reservoir showed that 15% (w/w) corn gluten and 0.5% (w/w) yeast extract could be replaced with 3% (w/w) autoclaved baker's yeast which was never used as capsule additive before. Radial growth of mycelium out of dried hollow beads containing 1% (w/w) biomass and 3% (w/w) baker's yeast was faster than for alginate beads containing equivalent amounts of biomass and yeast indicating a higher bio-control potential

Comparison of different technologies for alginate beads production

This paper describes the results of the round robin experiment "Bead production technologies" carried out during the COST 840 action "Bioencapsulation Innovation and Technologies" within the 5th Framework Program of the European Community. In this round robin experiment, calcium alginate hydrogel beads with the diameter of (800 +/- 100) mu m were produced by the most common bead production technologies using 0.5-4 mass % sodium alginate solutions as starting material. Dynamic viscosity of the alginate solutions ranged from less than 50 mPa s up to more than 10000 mPa s. With the coaxial air-flow and electrostatic enhanced dropping technologies as well as with the JetCutter technology in the soft-landing mode, beads were produced from all alginate solutions, whereas the vibration technology was not capable to process the high-viscosity 3 % and 4 % alginate solutions. Spherical beads were generated by the electrostatic and the JetCutter technologies. Slightly deformed beads were obtained from high-viscosity alginate solutions using the coaxial airflow and from the 0.5 % and 2 % alginate solutions using the vibration technology. The rate of bead production using the JetCutter was about 10 times higher than with the vibration technology and more than 10000 times higher than with the coaxial air-flow and electrostatic technology