''In principe kunnen we, met ingrepen die niets kosten, de geur uit een gewone Vlaamse varkensstal met roosters, verminderen met 34%, en de ammoniakemissie met 11%”, dat zegt ILVO-UGent onderzoek Rafael Tabase aan het eind van zijn doctoraat. Hij voerde onderzoek uit naar verbeterde ventilatieregimes, meer bepaald in moderne varkensstallen (het zogenaamde UFAD systeem of Underfloor Air Distribution System).
Vleesvarkens
Voor de metingen combineerde Rafael Tabase twee nieuw-ontwikkelde modellen en een experimenteel testplatform waar hij de luchtverplaatsingen in de stal nabootste zonder dat er levende dieren moesten aanwezig zijn. Uiteindelijk valideerde hij ook zijn bevindingen in de vleesvarkensstal op de ILVO, UGent en HoGent varkenscampus te Melle.
Ventilatie varkenshouderij
“Numerieke stromingsmechanica is intussen een volwassen discipline die in vele toepassingen kan worden ingezet”, vult promotor Michel De Paepe aan. “In dit onderzoek werden door middel van goed gevalideerde numerieke simulaties inzichten verkregen over ventilatie van varkensstallen die met experimenten alleen nooit bekomen waren.” Het methodologische werk is dus zeer vernieuwend en kan verder worden ingezet bij vervolgonderzoek op de diverse interacties tussen interne luchtstromingen en emissieoppervlakken.
Mestput
Promotoren Bart Sonck en Peter Demeyer kijken al vooruit naar verder onderzoek: “Uit de experimenten van Tabase concluderen wij dat nog vooruitgang te boeken valt op het vermijden van ongewenste luchtuitwisselingen tussen mestput en stalruimte. Tegelijk moeten we blijven inzetten op een bouwtechnisch verbeterd stalsysteem, waarbij wordt ingezet op kritische parameters zoals mestverblijftijd, ammoniakvorming en het emissieoppervlak in de stal. Voorbeeld hiervan zijn systemen waarbij de vaste mest en de urine onmiddellijk worden gescheiden en afgevoerd. Zo voorkom je het emissieprobleem bij de bron.”
Geurhinder
De intensieve varkenshouderij heeft qua emissies van ammoniak, geur, broeikasgassen en fijn stof te maken met EU-richtlijnen en regionale regelgeving. Om de Europese emissieregelgeving toe te passen zijn zogenaamde Best Beschikbare Technieken (BBT) beschreven, maar in veel gevallen zijn die vrij kostelijk, complex, of slechts op één polluent werkend (of zelfs negatief werkend op andere emissies).
Rafael Tabase: “Varkenshouders zoeken goedkopere en gemakkelijk te beheersen emissiereductietechnieken, die hun reeds toegepaste BBT’s (zoals emissiearme stalbouwconcepten) kunnen aanvullen. Mijn doctoraatsonderzoek richtte zich op het verminderen van luchtemissies door aangepast te ventileren in varkensstallen met UFAD (Under Floor Air Distribution), een concept dat in twee derden van de recente Vlaamse varkensstallen zit. Computersimulaties suggereerden dat je de emissies daar zou kunnen verlagen door aangepast te ventileren om daarmee vooral te vermijden dat er luchtuitwisseling met de mestput optreedt”.
Amoniakemissie
Door te experimenteren met alternatieve ventilatieregimes (andere insteltemperatuur voor de stal, ander percentage van de minimale en de maximale ventilatie, variabele instelling naargelang van de fase in de mestronde) ontdekte Tabase dat er wel degelijk goede effecten te halen zijn door een geoptimaliseerde ventilatiecontrole. “De zogenaamde insteltemperatuur verhogen van 23°C naar 25°C leidde bijvoorbeeld tot een afname met 29 à 43% van de gemiddelde ammoniakemissie per uur.“ Daarnaast bleek de luchttemperatuur in het grondkanaal een bepalende factor.
Onderzoek
Om de effecten van de alternatieve ventilatieregimes te berekenen gebruikte Tabase mathematische en fysische modelleringen in combinatie met praktijkmetingen.
Voor het binnenklimaat van de stal werd een steady-state simulatiemodel ontwikkeld, en voor inschattingen van het transport van ammoniak uit de mestput en vanop de vloer werd een CFD (Computational Fluid Dynamics) model ontwikkeld. Er werd ook een experimenteel testplatform ontwikkeld op de Varkenscampus van ILVO, UGent en HoGent te Melle. Twee varkenscompartimenten werden uitgerust met varkensmodellen en een ureumsproeisysteem. “We simuleerden de warmteproductie van de dieren met kunstmatige varkens en we bootsten het urineren van de varkens na door een ureumoplossing op de volle roosters te spuiten.” Uiteindelijk werden de bevindingen gevalideerd in volle schaal praktijkexperimenten waarbij zowel de ammoniak, geur en broeikasgassen (methaan en lachgas) continu werden gemeten. Uiteraard werden dan ook de varkensprestaties opgevolgd.
Toepasbaarheid
Een ventilatiesysteem juist afstellen vergt een grote stielkennis. Het wordt vooral delicaat als je tegelijk de juiste richting (vermindering) op wil in de beheersing van ammoniak-, geur- en broeikasgasemissies. “Het onderzoek gaf al zeker een veelbelovend resultaat voor geur”, zegt promotor Bart Sonck. “Voor ammoniak zagen we ook wel een reductie, maar hier is verder onderzoek nodig. Ik denk daarbij aan het verwarmen van het grondkanaal in de winter zodat er geen koude luchtval is in de mestput, of koelen in de zomer zodat de ventilatiedebieten verlaagd kunnen worden.”
Als het gaat over toepassingen in de praktijk, blijven de onderzoekers voorzichtig. “De grootste meerwaarde van het onderzoek van Raphael Tabase ligt in de methodologische ontwikkeling van goede tools, die in de toekomst nog breder inzetbaar kunnen worden. Wat de huidige praktijk betreft moeten we echter realistisch blijven: het blijft in dit bouwconcept jammer genoeg héél lastig is om significante en aantoonbare emissiereducties in de praktijk te realiseren. De interne luchtstromingen en het risico op de zogenaamde putuitwisseling zijn voor iedere stal weer anders, én ze zijn ook zeer onderhevig aan de temperatuur van de luchtinlaat. Naast het zoeken naar oplossingen voor bestaande UFAD-geventileerde stallen moeten we dus zeker ook inzetten op het ontwerp van nieuwe stalconcepten. Er zit wellicht meer muziek in een preventieve aanpak dichter bij de bron waarbij je inzet op het snel scheiden van vaste mest en urine waardoor je ammoniakvorming tegengaat, samen met kleinere mestverblijftijden en emissieoppervlakken in de stal.”
Rafael Tabase verdedigde online zijn doctoraat “Impact of Ventilation on Ammonia and Odour Emissions from Pig Housing”. Promotoren zijn Prof. dr. ir. Michel De Paepe van UGent, Dr. ir. Bart Sonck van UGent en ILVO en Dr. ir. Peter Demeyer van ILVO.
