Forse reductie ammoniak en broeikasgassen in de kalverhouderij door combinatie dagontmesting en mestverwerking

NL Next Level Mestverwaarding
NL Next Level Mestverwaarding is een publiek-privaat opgezet onderzoeksproject (PPS) waar doorbraken worden gezocht in de mestketen van stal tot land. Centrale vraag in het project is hoe in deze keten van mestverwaarding een bijdrage kan worden geleverd aan kringlooplandbouw, circulair en met een reductie van emissies van stikstof en broeikasgassen en met een goed verdienmodel.

In het project zijn eerder kansrijke productmarktcombinaties (PMC’s) geanalyseerd en is bepaald met welke (bestaande en nieuwe) mestverwerkingstechnologie deze PMC’s het beste uit drijfmest kunnen worden gemaakt.
In dit onderzoek borduurt men voort op de kennis die hier is opgedaan.

Vier scenario’s doorgerekend
Het doel van dit onderzoek was om inzicht te verschaffen wat er gebeurt over de hele keten als men overgaat naar nieuwe stalsystemen en mestverwerking:

• Welke financiële gevolgen heeft het gebruik van dagverse kalvermest voor de mestverwaardingsketen? En hoe zit dat voor meststromen die ontstaan uit stalsystemen met ‘scheiden aan de bron’ van feces en urine?
• Wat betekenen de verschillende routes voor de emissies van ammoniak en van de broeikasgassen CO₂, CH₄ en N₂O over de hele keten stal-opslag-verwerking-aanwending?

Om dit inzicht te verkrijgen heeft men voor de blankvlees- en voor de rosékalverhouderij vier scenario’s doorgerekend, in een aantal varianten:

• Een regulier stalsysteem met gemiddeld een half jaar opslag van drijfmest onder de roosters. De mest wordt onbewerkt op het land aangewend. Gemiddelde ouderdom van de mest is 99 dagen. (scenario’s 1 en 5)
• Een regulier stalsysteem, waarbij de drijfmest wordt afgevoerd naar een centrale verwerking. Gemiddelde ouderdom mest is 33 dagen. (scenario’s 2 en 6)
• Een stalsysteem waarbij de meest dagelijks uit de stal wordt verwijderd en iedere 14 dagen wordt opgehaald voor verwerking op een centrale locatie. Gemiddelde ouderdom van de mest is 10 dagen. Aanname is dat de ammoniakemissie uit de stal 40% lager is dan bij een regulier stalsysteem. (scenario’s 3 en 7)
• Een stalsysteem waarbij dagelijks de feces- en urinefracties apart uit de stal worden verwijderd. Aanname is dat de ammoniakemissie uit de stal 50% lager is dan bij een regulier stalsysteem. Aangezien de volumes per mestfractie (feces en urine) lager zijn is hierbij het uitgangspunt dat de mest minder frequent wordt opgehaald bij de veehouder, en deze dus langer wordt opgeslagen op het bedrijf. (scenario’s 4 en 8)

De acht onderzochte scenario’s. Hierbij zijn de volgende varianten van mestverwerking onderzocht:
1) biogasproductie met WKK (en SDE)
2) biogas wordt opgewaardeerd tot groen gas, variant met SDE-subsidie. De dikke en dunne fractie worden verder verwerkt.
3) biogas wordt opgewaardeerd tot groen gas, variant met HBE’s (Hernieuwbare Brandstofeenheden). De dikke en dunne fractie worden verder verwerkt.
4) als variant 2), echter, na vergisting wordt alleen de dunne fractie verder verwerkt, de dikke fractie wordt direct afgezet naar de landbouw.
5) verwerking door SMG (Stichting Mestverwerking Gelderland )

In de scenario’s en varianten met mestverwerking zijn twee schaalniveaus doorgerekend: 250.000 ton en 750.000 ton per jaar ingaande drijfmest. Dit is gedaan om het effect van schaalgrootte in te kunnen schatten. In de mestverwerking wordt de ingaande drijfmest verwerkt tot een mestkorreltje uit de dikke fractie en een stikstof- en kaliumconcentraat (beiden 5%) uit de dunne fractie. Deze vorm van verwerking is uit eerder onderzoek van NL Next Level Mestverwaarding als gunstigste naar voren gekomen.
Daarnaast is een variant doorgerekend waarbij de dikke fractie niet verder wordt verwerkt.

In totaal zijn er 21 varianten benoemd. Op basis van modellen heeft men vervolgens massabalansen, kostenramingen en emissies ingeschat.
Scenario’s 1 en 5 zijn de referentiescenario’s; van deze twee scenario’s zijn alleen de emissies berekend en niet de massabalansen en de kostenramingen.

Aanvullend is nog gekeken naar het effect van 10% meer en 10% minder eiwit in het voer op emissies van ammoniak en broeikasgassen.

Het doel van de studie is om inzicht te krijgen hoe maatregelen die ergens in de mestketen worden genomen uitpakken over de hele keten heen. Hierbij is het duidelijk dat verdere verbeteringen mogelijk zijn. Denk hierbij aan het veel frequenter ontmesten en verwerken van mest, waardoor verblijftijden in de opslag fors lager worden.

Resultaten
Op basis van de modelberekeningen concluderen de onderzoekers dat de emissies van ammoniak en broeikasgassen uit kalvermest, zowel voor de blankvlees- als de rosévleeskalveren, het sterkst zijn te reduceren door een combinatie van dagontmesting gevolgd door mestverwerking.
In de figuren zijn alleen de scenario’s/varianten weergegeven die tot reductie van emissies leiden.

Blankvleeskalveren
Ammoniak en broeikasgassen het laagst bij combinatie scheiden aan de bron en mestverwerking
De berekeningen laten zien dat het scheiden van feces en urine in de stal in combinatie met verdere verwerking van de mest (dikke en dunne fractie) zorgt voor de laagste ammoniakverliezen. Ook het scenario met dagelijkse afvoer van mest uit de stal leidt tot een forse reductie. Ten opzichte van het reguliere scenario is de reductie in NH3-emissie respectievelijk 56% (scenario 3.1) en 67% (scenario 4). De figuur laat zien dat de reductie vooral in de stal en bij de aanwending op het land plaatsvindt. Mestverwerking zorgt ervoor dat de emissie bij het aanwenden met maar liefst 93% daalt ten opzichte van aanwenden van drijfmest.

Ammoniakemissie bij blankvleeskalveren

Ten aanzien van broeikasgasemissies (CO₂-equivalenten) zien we een wat ander beeld. Ook hier heeft het standaardscenario de hoogste emissies. De scenario’s met dagontmesting en scheiden van feces en urine in de stal (scenario’s 3 en 4) zorgen voor een zeer grote reductie in de stal, echter: tijdens de opslag en bij het aanwenden van de mest op het land zijn deze wat hoger volgens de berekeningen (lachgas- en methaanemissies). Gemiddeld zorgen deze varianten voor een afname van broeikasgasemissies van zo’n 50% ten opzichte van refentiescenario 1. Ten opzichte van de variant met verwerking van drijfmest (scenario 2) is de afname 21%.

Broeikasgasemissies (CO₂-equivalenten) bij blankvleeskalveren

Economische berekening mestverwerking blankvleeskalveren
Naast emissieberekeningen is in de modellen ook onderzocht wat economisch het gunstigste scenario is. Dit drukt men uit in een benodigd poorttarief. Dit heeft men gedaan voor de scenario’s met mestverwerking (scenario 2, 3 en 4). Een vergelijking met de referentie is niet gemaakt.
Hieruit kwam de combinatie van dagverse mest en mestverwerking als beste naar voren. Dit komt door de hogere verwachte biogasopbrengst. De variant met HBE’s (scenario 3.3) gaf de hoogste economische waarde. Hierbij is een poorttarief van €12 per ton nodig om uit de kosten te komen. Bij scenario 3.4 (verwerking van een aparte feces- en urine-fractie) is het benodigd poorttarief licht hoger volgens deze berekeningen.

Het is bij de gekozen schaalgrootte van 250.000 ton ingaande drijfmest – en bij de gekozen uitgangspunten ten aanzien van waarde van eindproducten en kosten – economisch niet interessant om de dikke fractie verder te bewerken tot een mestkorreltje.

In alle scenario’s leidt een grotere schaal van 750.000 ton tot een aanzienlijke kostenverlaging van €5 à €7 per ton ingaande mest. Bij deze schaal is het wel of niet verder verwerken van dikke fractie tot een mestkorreltje kostenneutraal.

Rosékalveren
Ammoniak- en broeikasgasemissies het laagste bij een combinatie van snel ontmesten en mestverwerking
Voor rosékalveren zien we een redelijk vergelijkbaar beeld als bij blankvleeskalveren.
De berekeningen laten zien dat de ammoniakemissie het laagste is bij een combinatie van dagontmesting, of van scheiden van feces en urine aan de bron, en mestverwerking. In de stal zorgt de dagelijkse ontmesting voor een reductie van zo’n 40%, en door de mestverwerking wordt de emissie bij het aanwenden van de mest op het land maar liefst 90% lager.

Ammoniakemissie bij rosévleeskalveren

Voor wat betreft broeikasgassen zien we ook dat dagelijks ontmesten en scheiden van feces en urine in de stal de emissies uit de stal zeer sterk terugdringen (de groene balkjes in onderstaande figuur). Echter, tijdens de opslag op het bedrijf vindt er toch een behoorlijke emissie plaats. In de berekeningen zien we hier een verschil tussen ‘dagelijks ontmesten’ en ‘scheiden aan de bron’. Dit komt omdat er bij ‘scheiden aan de bron’ de hoeveelheden per mestfractie (feces en urine) lager zijn, en daarom het uitgangspunt is gekozen dat deze minder frequent wordt opgehaald bij de veehouder voor verwerking. Van deze twee scenario’s is de gemiddelde leeftijd van de mest respectievelijk 10 en 19 dagen oud.

Mogelijk dat scenario’s met een veel snellere ontmesting en verwerking de emissies verder kunnen terugdringen. Hierover is op dit moment onvoldoende informatie bekend om dit in de modellen mee te nemen.

Broeikasgasemissies (CO₂-equivalenten) bij rosévleeskalveren

Economische berekeningen mestverwerking rosékalveren
Ook voor de de rosékalverensector is gerekend wat mestverwerking economisch betekent, uitgedrukt in een benodigd poorttarief. Er is geen vergelijking gemaakt met het referentiescenario waarbij de mest niet wordt verwerkt.
Hieruit kwam de combinatie van dagverse mest en mestverwerking als beste naar voren, in de variant met HBE’s (scenario 7.3) waarbij het benodigde poorttarief €6 per ton bedraagt. Als men uitgaat van gescheiden mest, dan zijn de benodigde investeringen wat lager maar het benodigde poorttarief hoger.
Het is bij de gekozen schaalgrootte van 250.000 ton ingaande drijfmest niet interessant om de dikke fractie verder te bewerken tot een mestkorreltje.

In alle scenario’s leidt een grotere schaal van 750.000 ton tot een aanzienlijke kostenverlaging van gemiddeld €7 per ton ingaande mest. Bij deze schaal is het economisch interessant om de dikke fractie verder te drogen en verwerken tot een mestkorreltje.

Lager eiwitgehalte
Aanvullend is berekend wat een 10% lager eiwitgehalte in het voer betekent. Voor blankvleeskalveren zou dat tussen de 11 en 16% minder ammoniakemissie over de keten betekenen, en voor rosévleeskalveren tussen de 8 en 14%, afhankelijk van het gekozen scenario. Voor broeikasgassen is er amper een effect. In deze berekeningen is geen rekening gehouden met verschillen in technische resultaten, en ook zijn de economische gevolgen niet meegenomen.

Het rapport is hier bijgevoegd en ook te downloaden op de website van Wageningen UR.