Als we de grootte van het stikstofprobleem willen inschatten en oplossingen bieden, dan hebben we betrouwbare cijfers nodig. Metingen in stallen zijn daarvoor essentieel. Voor melkkoeien is dat geen sinecure.
Melkkoeien worden in een grote stal gehouden, waar ze hun grote en kleine behoefte op de vloer doen. Vaak heeft deze vloer spleetvormige openingen met daaronder een kelder om de mest te verzamelen. Op de plekken waar er innig contact is tussen de vaste mest en de vloeibare urine treedt het probleem op. In de urine zitten er afbraakproducten van eiwitten, zoals ureum en urinezuur, terwijl er in de vaste mest enzymen zitten, een soort knipschaartjes die deze verbindingen afbreken tot ammonium dat vervolgens vervluchtigt onder de vorm van ammoniakgas. Dit komt dan in de stallucht terecht, waarna de ammoniak zich verder kan verspreiden in de omgeving, emissies dus.
Er is een grote nood aan betrouwbare emissiemetingen, zowel om een inschatting te kunnen maken van de milieu-impact van die stallen, als om te becijferen hoe goed voorgestelde oplossingen werken in de praktijk. Hiervoor dienen we twee zaken te bepalen: de hoeveelheid lucht die doorheen de stal gaat, ook wel het ventilatiedebiet genoemd, en het verschil in ammoniakconcentratie tussen de lucht die binnenkomt in de stal en de lucht die de stal verlaat. Combineren we dit ventilatiedebiet en concentratieverschil, dan komen we tot ons emissiecijfer. Relatief simpel, of toch niet?
Een stikstofpuzzel voor koeien
Voor varkens en kippen wel, want in hun stallen wordt het klimaat actief geregeld met ventilatoren. We kunnen in deze mechanisch geventileerde stallen mooi onderscheid maken tussen de lucht die binnenkomt en buiten gaat, terwijl het ventilatiedebiet meten hier ook relatief makkelijk is. Voor melkkoeien is het echter een ander verhaal. Zij houden van koele temperaturen, dus hun stallen hebben grote stalopeningen om met natuurlijke processen, zoals de wind een aangenaam klimaat te genereren. In deze natuurlijk geventileerde stallen is het moeilijk om te bepalen waar de lucht de stal binnen- en buiten gaat omdat dit verandert afhankelijk van de windrichting. Emissiemetingen in koestallen zijn dus een heuse puzzel.
Omdat die puzzel zo complex is hebben we deze in twee delen gesplitst. Het eerste deel gaat over het bepalen van het ventilatiedebiet doorheen de stal. Hiervoor gebruiken we windsnelheidsmeters die we in iedere belangrijke stalopening plaatsen. Zo bepalen we de snelheid van de lucht die binnenkomt in of buiten gaat uit de stal. Door de grootte van de openingen dienen we meerdere toestellen per opening te plaatsen, waardoor we uiteindelijk een snelheidsprofiel bepalen over onze opening. Door dit te combineren met de grootte van de opening, hebben we uiteindelijk een ventilatiedebiet. Tellen we alle debieten door de openingen op, dan zou het ventilatiedebiet dat binnenkomt gelijk moeten zijn aan het debiet dat buiten gaat. Deze ventilatiebalans dient als een vorm van kwaliteitscontrole, zodat we zeker zijn dat we goed aan het meten zijn.
Bij het tweede deel van de puzzel focussen we ons op de concentratiemetingen. Hiervoor gebruiken we een gas-analyser, een meettoestel dat nauwkeurig de hoeveelheid ammoniak in de lucht kan bepalen. Met een systeem van dunne leidingen met regelmatige openingen, verbonden met pompen, worden er automatisch luchtstalen genomen van lucht binnen in de stal en van de buitenlucht. Zo kunnen we een concentratieverschil tussen stal- en buitenlucht bepalen. Leggen we onze twee deelpuzzels samen, dan kunnen we de emissies van de koestal bepalen.
De prijs van goede cijfers
Hebben we dan een goede meetmethode? De belangrijkste delen zijn al gelegd, maar er ontbreken nog enkele puzzelstukken. Er zijn nog een aantal andere problemen te overwinnen, zeker als we de methode in de toekomst willen inzetten voor grootschalige en langdurige meetcampagnes. Eerst en vooral is een koestal een zeer vijandige omgeving voor technologie. Dit komt enerzijds omdat een koestal een enorm stoffige omgeving is, en stof is nu eenmaal vijand nummer één van dure elektronica.
Anderzijds is een koestal ook een vochtige omgeving, wat vijand nummer twee is, zeker in combinatie met ammoniak, wat zeer corrosief is. Deze langdurige metingen in een vijandige omgeving zorgen voor slijt en schade op allerhande materiaal, waarbij er met de regelmaat van een klok wel eens een sensor, pomp of verzamelleiding moet worden vervangen omdat deze kapot of versleten is. Tel daarbij nog eens het team aan technici, onderzoekers en data-analisten die nodig zijn om alles gedurende zo’n lange tijd in goede banen te leiden en de berg aan data te verwerken, en we komen tot de kern van de zaak: Emissies meten in koestallen is erg duur. Enkel de windsnelheidsmeters en het gasmeettoestel kosten samen al meer dan honderdduizend euro.
We zijn daarom nu druk bezig met uitzoeken hoe het eenvoudiger en goedkoper kan. Hiervoor hebben we twee pistes. In de eerste piste gaan we bekijken of we in de plaats van een volledig jaar, enkele meetdagen of -weken slim kunnen kiezen per stal, en zo dus meer stallen kunnen bemeten met dezelfde toestellen. In de tweede piste onderzoeken we of we minder en/of goedkopere meettoestellen kunnen gebruiken.
De weg is nog lang
Het stikstofverhaal eindigt ook niet bij de stal. Wat met de emissies van koeien op de weide? Met onze huidige meettechnieken kunnen we deze emissies niet meten. We sleutelen al volop aan nieuwe methodes om ook de ammoniakemissies van open velden en weilanden te kunnen meten. Dus, nog veel werk aan de winkel.
