Innovations- und Forschungsprojekt
Möglichkeiten zur Minderung von Ammoniakemissionen durch mikrobielle Güllebehandlung und Gülleadditive – EmiAdditiv

Ansicht einer offenen Güllegrube

Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Güllezusatzmittel. Diese bewirken laut Herstellerangabe eine Minderung des Geruchs, eine Auflösung von Fließ- und Sinkschichten sowie eine Verbesserung der Fließfähigkeit, des Infiltrationsvermögens, der Nährstoffausnutzung und des Pflanzenbestands. Daneben werden positive Effekte wie die Förderung des Bodenlebens und die Verminderung von Ätzschäden genannt. Zudem wird manchen Zusätzen zugesprochen, dass sie das Entweichen von Ammoniak reduzieren. Während in verschiedenen Untersuchungen von einer Reduktion der Ammoniakemissionen berichtet wurde, lassen andere sogar auf erhöhte Ammoniak- oder Treibhausgasemissionen schließen.
Ziel des Projektes EmiAdditiv ist es daher, die emissionsmindernde Wirkung von Güllezusätzen und ihre Wirkmechanismen zu untersuchen.

Hintergrund

Gesetzliche Verpflichtungen

Die heimische Landwirtschaft steht vor enormen Herausforderungen. Unter anderem zählen hierzu die gesetzlichen Verpflichtungen zur Reduktion der Ammoniakemissionen. Die NEC-Richtlinie (Richtlinie EU 2016/2284) sieht eine Senkung der Ammoniakemissionen um 29 % bis 2030 gegenüber dem Referenzjahr 2005 vor. Vor allem bei der Lagerung und der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern aus der Tierhaltung und der Biogasproduktion können erhebliche Stickstoffverluste in Form von Ammoniak entstehen.
Vermeidung von Stickstoffverlusten
Um Stickstoffverluste in Form von Ammoniak zu mindern, können verschiedene Verfahren in Betracht gezogen werden. Als Standardverfahren zur Minderung von Ammoniakemissionen gilt – neben der direkten Einarbeitung auf Ackerland - die bodennahe streifenförmige Ausbringung bzw. Injektion von flüssigen Wirtschaftsdüngern. Darüber hinaus gibt es weitere Maßnahmen, die bereits in anderen Ländern etabliert sind. Ein Beispiel hierfür ist die Ansäuerung von Gülle mithilfe von Schwefelsäure, deren Ammoniakminderungspotential bereits belegt ist. Dieses Verfahren wird überwiegend in Dänemark praktiziert, in Deutschland findet es bisher nur vereinzelt Anwendung.
Verwendung von Additiven
Bei der Behandlung von Gülle mit Additiven wie Gesteinsmehle, Pflanzenkohle und effektive Mikroorganismen berichten hingegen allen voran Praktiker von subjektiv, positiven Erfahrungen wie beispielsweile einer Minderung des Geruchs. Bisher wurden Güllezusätze zwar wissenschaftlich untersucht, jedoch mithilfe unterschiedlicher Methoden, sodass ein Vergleich der Werte nur schwer möglich ist. Dazu müssen standardisierte Versuche mindestens im halbtechnischen - besser im Praxismaßstab über einen längeren Zeitraum erfolgen.

Zielsetzung

Das übergeordnete Projektziel ist es, fundierte Empfehlungen für eine emissionsmindernde Güllebehandlung an die landwirtschaftliche Praxis zu geben. Dazu soll am Institut für Landtechnik und Tierhaltung eine Versuchsanlage zur Erfassung von Ammoniakemissionen bei der Behandlung von Gülle mit Zusätzen unterschiedlicher Wirkrichtung entwickelt werden. Dabei sollen auch mikrobielle Güllezusätze mittels molekularbiologischer Methoden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und ihres Wirkmechanismus untersucht werden.

Methode

Am Institut für Landtechnik und Tierhaltung (ILT) wurde im Jahr 2021 nach eineinhalb Jahren Entwicklungsdauer eine vollautomatisierte Versuchsanlage fertiggestellt mit der nun bis zu sieben Güllezusätze in vierfacher Wiederholung unter standardisierten Bedingungen (Temperatur, Luftgeschwindigkeit) in nur einem Durchgang getestet werden können. Ausgewählte Zusätze werden zusätzlich an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein geprüft. Auch hier wurde eine Untersuchungsanlage für Güllezusätze entwickelt in der jedoch nur ein Zusatzstoff pro Durchgang getestet werden kann. Neben der Ammoniakfreisetzung können bei dieser Anlage auch Treibhausgas­emissionen (CH4, CO2, N2O) sowie Schwefelwasserstoffemissionen gemessen werden. Die beiden Anlagen unterscheiden sich in ihrer Messtechnik, was eine belastbarere Aussage hinsichtlich der Ammoniakfreisetzung aus behandelten Wirtschaftsdüngern erlaubt. Mikrobiologische Untersuchungen beleuchten zudem Veränderungen in der Mikroflora behandelter Güllen, wodurch die Wirkungsweise biologisch wirkender Güllezusätze aufgedeckt werden kann.

Erste Ergebnisse

Emissionsminderung durch biologische Ansäuerung

Schaumbildung bei der Zugabe von C-QuellenZoombild vorhanden

Schaumbildung bei der Zugabe von C-Quellen

Erste Ergebnisse zeigen, dass eine Zugabe von Kohlenstoffquellen (C-Quelle; zum Beispiel Glucose, Zuckerrübenmelasse) die Ammoniakfreisetzung aus Rindergülle reduzieren kann. Die zugesetzten C-Quellen sind Nahrung für die in der Gülle enthaltenen Mikroorganismen und werden durch diese zu organischen Säuren verstoffwechselt. Der pH-Wert wird abgesenkt und die Ammoniakfreisetzung reduziert. Jedoch konnte nach etwa zwei Tagen bei der behandelten Gülle eine teils starke Schaumbildung beobachtet werden. Daneben führte die Zugabe der C-Quellen zumeist auch zu einer starken Geruchsbelastung, hervorgerufen durch die entstehenden flüchtigen Fettsäuren.

Emissionsminderung durch die Zugabe von Biokohle noch ungeklärt

gemahlene PflanzenkohleZoombild vorhanden

Pflanzenkohle als Güllezusatz

Durch die Zugabe von Biokohle konnte die Ammoniakfreisetzung hingegen nicht reduziert werden. Die am Markt verfügbaren Kohlen unterscheiden sich jedoch in ihrem Ausgangsstoff sowie in ihrer Mahlfeinheit und es gibt nur geringe Kenntnisse darüber welche Eigenschaften Kohlen haben müssen, um eine Wirkung zu erzielen. Hierzu sind somit weitere Untersuchungen erforderlich.

Ausblick

Weitere Ergebnisse sind Endes des Jahres 2023 zu erwarten. Zudem werden derzeit im Nachfolgeprojekt EmiAdditiv II die Einflussfaktoren auf die Wirkungsweise der Güllezusätze untersucht.

Projektinformation
Verbundvorhaben an der LfL zwischen:
Institut für Landtechnik und Tierhaltung, Abteilung für Qualitätssicherung und Untersuchungswesen, und
Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz
Enge Zusammenarbeit mit der Höheren Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft (HBLFA) Raumberg-Gumpenstein
Projektbearbeiter: Susanne Höcherl, Michael Kutzob, Dr. Veronika Flad, Dr. Bettina Mößnang, Andrea Klaus, Dr. Yeni Mamani Cuno
Projektleiter: Susanne Höcherl, Dr. Veronika Flad
Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.05.2023
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)
Förderkennzeichen: G2/KS/19/03