Deutschland hat sich verpflichtet, den Ausstoß von Ammoniak und Treibhausgasen zu senken. Da stellt sich die Frage, wie wird die Kuh bzw. die Milchproduktion klimafreundlicher?
Deutschland hat sich verpflichtet, seine Ammoniak- und Treibhausgasemissionen bis 2030 drastisch zu reduzieren. Bis dahin will die EU unter anderem die Emissionen an...
Deutschland hat sich verpflichtet, den Ausstoß von Ammoniak und Treibhausgasen zu senken. Da stellt sich die Frage, wie wird die Kuh bzw. die Milchproduktion klimafreundlicher?
Deutschland hat sich verpflichtet, seine Ammoniak- und Treibhausgasemissionen bis 2030 drastisch zu reduzieren. Bis dahin will die EU unter anderem die Emissionen an Methan in Deutschland um 39% und Ammoniak um 46% bezogen auf das Basisjahr 2005 gesenkt sehen (NEC-Richtlinie). Was geht das die Milcherzeuger an? Schließlich beträgt der Anteil der Landwirtschaft deutschlandweit an den Treibhausgas-Emissionen (THG) nur rund acht bis elf Prozent. Dennoch wurde im „Klimaschutzplan 2050“ der Bundesregierung vereinbart, dass bis 2030 die THG-Emissionen der Landwirtschaft um 15% reduziert werden müssen. Im Fokus stehen hier vor allem die Methan-Emissionen aus der Tierhaltung sowie die Lachgas-Emissionen, die bei der mineralischen und organischen Stickstoffdüngung anfallen. Stellt sich die Frage, wie sich die Schadgase verringern lassen?
Kohlenstoffdioxid (CO2) lässt sich z.B. durch den Verzicht von Grünlandumbrüchen auf humusreichen Standorten verringern. Zudem lassen sich mit der Gülle-gefütterten Biogasproduktion fossile Brennstoffe einsparen.
Emissionen von Lachgas (N2O) lassen sich absenken, wenn Stickstoff „produktiver“ eingesetzt wird. Dazu gehört u.a. die leistungsgerechte Fütterung ohne N-Überschüsse, bedarfsgerechte Düngung, Einsparung von synthetischen Düngern und effizientes Recycling von Stickstoff in Wirtschaftsdüngern. Hier könnten regionale Verwertungskonzepte wie z.B. Güllebörsen helfen, lokale N-Überhänge auszugleichen.
Das größte Einsparpotenzial zur Reduzierung des Ausstoßes von Ammoniak (NH3) liegt in der Optimierung der Ausbringung. Die kostengünstigste Emissionsminderung besteht darin, Gülle oder Gärreste innerhalb einer Stunde einzuarbeiten, denn bis zu 30% der wertvollen Inhaltsstoffe gehen verloren!
Mehr Mais und Kraftfutter
Bei Methan (CH4) sieht es schwieriger aus, denn eine wiederkäuende Kuh produziert pro Tag bis zu 500 l Methan. Über die Fütterung lässt sich Methan einsparen. So führen höhere Anteile an Maissilage und Kraftfutter in der Ration – im Vergleich zur reinen Grasfütterung – zu weniger Methan. Untersuchungen auf dem Versuchsgut Haus Riswick ergaben, dass bei einer durchschnittlichen Trockenmasseaufnahme von 21 kg pro Kuh und Tag, sich der tägliche Methanausstoß (340 g CH4/Kuh) bei Vorlage einer maisbetonten Ration verringerte im Vergleich zu einer grasbetonten Ration (360 g CH4).
Die Riswicker Ergebnisse decken sich mit denen anderer Untersuchungen. So kommen beispielsweise niederländische Wissenschaftler zum Ergebnis, dass sowohl die Stärkemenge (40 vs. 27%) als auch die Art der Stärke die Methan-Ausscheidung beeinflusst (Hatew et al., 2015). Kühe, denen eine Ration mit viel Stärke vorgelegt wurde, produzierten 3,6 g weniger Methan pro Kilogramm organische Masse. Zudem stellte sich heraus, dass Kühe bei Verfütterung von spät geernteter Maissilage mit einem höheren Trockenmassegehalt der Pflanzen von 40%, etwas weniger Methan produzieren als bei einem früheren Erntetermin und 25% Trockenmasse.
Wirken Futterzusätze?
Theoretisch lässt sich der Methan-Ausstoß auch durch eine Verbesserung der Futterverwertung erreichen. Hier kommen Futterzusätze und Leistungsförderer ins Spiel. Bereits vor zwei Jahren haben Forscher der Pennsylvania State University (USA) den Nachweis erbracht, dass sich der Methanausstoß durch die Zulage eines in den Niederlanden neu entwickelten Methaninhibitors (3-Nitrooxypropanol bzw. 3NOP) um 30% verringern lässt. Verglichen wurden die Emissionen der Versuchskühe mit denen von Kühen, die sich nur von Kraftfutter und Gras ernährten. Gleichzeitig legten die 3NOP-Tiere um 80% mehr Gewicht zu, während ihre Futteraufnahme, Verdauung und Milchleistung genauso gut blieb wie bei den Rindern ohne 3NOP. Der verabreichte Methaninhibitor blockiert ein mikrobielles Enzym, das an der Methanbildung durch Bakterien im Kuhmagen entscheidend beteiligt ist.
Während in der gesamten Testphase von 3NOP zeigten sich keine schädlichen Effekte (Hristov et al., 2015). Derzeit wird weltweit in vielen Projekten versucht, den Methanausstoß durch Futterzusätze zu verringern, unter anderem mit Pflanzenölen oder Knoblauchextrakten. Beide hemmen die methanbildenden Bakterien im Pansen der Kühe. Wissenschaftler schätzen, dass diese Produkte vielleicht in drei bis fünf Jahren die Marktreife erreichen werden.
Weidegang führt in konventionell wirtschaftenden Milchkuhbetrieben bei laktierenden Kühen zu einem Rückgang der Treibhausgasemissionen um 27,6% (-0,16 kg CO2 eq/kg ECM). Die Kühe hatten zwar einen erhöhten Energiebedarf (Bewegungsenergie), jedoch drangen ihre Ausscheidungen (Urin) direkt in den Boden ein und verursachten somit geringere NH3-Emissionen (Dutreuil et al., 2014).
Emissionsarme Stallböden
Im nächsten Jahr ist eine Novellierung der „Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft“ (TA Luft) geplant. In Deutschland nehmen aber schon heute die Behörden u. a. die Ammoniak-Emissionen bei Baugenehmigungen zunehmend ins Visier.
Eine Milchkuh scheidet jährlich rund 120 kg Stickstoff aus. Beim enzymatischen Abbau des Harnstoffs entsteht Ammoniak (NH3), welches verdampft. Die Emission von NH3 lässt sich verindern durch
- regelmäßige Kotentfernung mit einem Schieber bzw. einem Spaltenroboter,
- einen verbesserten Abfluss von Harn vom Boden,
- emissionsarme (Spalten-)Böden (Verschluss durch selbstverschließende Klappen/Lamellen).
- regelmäßige Kotentfernung mit einem Schieber bzw. einem Spaltenroboter,
- einen verbesserten Abfluss von Harn vom Boden,
- emissionsarme (Spalten-)Böden (Verschluss durch selbstverschließende Klappen/Lamellen).
Bei den emissionsreduzierenden Böden gibt es unterschiedliche Ausführungen und Techniken: Spaltenböden, Elemente für planbefestigte Ställe und Systeme, die Urin und festen Kot trennen.
Die Ammoniak-Reduzierung funktioniert über zwei Wege: Zum einen wird Urin über Rillen möglichst schnell von der Oberfläche abgeleitet. Zum anderen wird der Güllekanal mit mechanischen Klappen verschlossen (Gummilappen in den Spaltenelementen).
In den Niederlanden sind solche emissionsarmen Böden in Rinder- und Kuhställen bereits weit verbreitet, denn hier gelten strenge Emissions-Richtwerte. Ab 2018 sind nur noch 8,6 kg NH3 pro Tierplatz und Jahr erlaubt. Manche dieser Bodensysteme lassen sich auch auf ältere Spaltenböden aufbringen. Auch bei der Festmist- und Gülle-Lagerung entsteht Ammoniak. Die Freisetzung von Ammoniak im Güllebehälter hängt unter anderem von der Luftbewegung über der Oberfläche ab. Eine Begrenzung des Luftaustausches über der Gülleoberfläche durch künstliche Abdeckungen (schwimmend oder Zeltdach) ist deshalb auch ein wirksames Mittel, um die Ammoniakemissionen bei der Lagerung zu reduzieren. Je nach Abdeckung der Gülleoberfläche variieren die NH3-Emissionen zwischen etwa 100 und 700 g pro Tonne Gülle und Jahr.
Die Gülle ansäuern
Eine weitere Möglichkeit zur Minderung der NH3-Emissionen stellt die in Dänemark seit mehreren Jahren praktizierte Methode der Ansäuerung von Wirtschaftsdüngern dar. Versuche mit Ansäuern von Gülle zeigen, dass eine Herabsetzung des pH-Werts bis 6,5 die Emissionen um 40% reduzieren. Die Ansäuerung wird meistens mit der leicht verfügbaren und günstigen Schwefelsäure (H2SO4) durchgeführt. Etwa fünf bis 15 kg Schwefelsäure pro m3 Gülle sind nötig, um einen angestrebten pH Wert von 5,5 zu erreichen. Die Zudosierung Schwefelsäure kann direkt im Stall, während der Lagerung oder bei der Ausbringung der Wirtschaftsdünger erfolgen. Dazu wird die Säure aus einem stationären Tank in den Güllekanal eingespeist. Eine kontinuierliche Säurezugabe auf der Grundlage ständiger pH-Messungen gewährleistet stabile Verhältnisse und vermeidet Schaumbildung. Da ein pH-Wert nicht unterhalb von 5,5 eingestellt wird, besteht keine Gefahr erhöhter Korrosion in der Gülleanlage. Hinweis: Angesäuerte Gülle fällt in Deutschland unter die Wassergefährdungsklasse 1; eventuell erhöhen sich die Anforderungen an die bauliche Gestaltung des Güllelagers.
Während der nachfolgenden Gülle-Ausbringung bildet sich unter Sauerstoffeinfluss Ammoniak, das sofort „verdunstet“. Herkömmliche Ausbringungsverfahren (z.B. Prallteller) verursachen deshalb auch hohe Ammoniakverluste (großflächiger Kontakt der Gülle mit der Luft). Extrem hohe Emissionen treten auf bei warmer und/bzw. windiger Witterung, sowie bei hohen TS-Gehalten, hohen NH4+-Konzentrationen und pH-Werten in der Gülle. Mehr als 50% können so über NH3-Emissionen in den ersten 24 Stunden verloren gehen, das entspricht etwa 30% des Stickstoffs. Sie können auch noch mehrere Tage nach der Ausbringung anhalten. Die Verluste lassen sich bei bodennaher Ablage oder direkter Einarbeitung der flüssigen organischen Dünger auf ein Minimum reduzieren. S. Oehler/G. Veauthier
