Koelen van mest kan de methaanemissie uit drijfmest sterk verminderen
Het onderzoek werd uitgevoerd tussen 1 februari 2023 en 27 november 2023 door Wageningen Livestock Research op het 168 koeien tellend melkveebedrijf Zandhoeve Holsteins in Hellum (GR). In de stal werd een zogenoemde case-controlproef toegepast: één mestkelder werd gekoeld, terwijl een vergelijkbare kelder als referentie diende zonder koeling.
De mest uit de gekoelde kelder werd continu naar een externe container gepompt, waarin een koelsysteem met leidingen en een warmtepomp de mest afkoelde. Daarna stroomde de gekoelde mest weer terug naar de kelder. Gedurende een jaar werden temperatuur, methaan-, ammoniak- en lachgasemissies gemeten. Daarnaast werden mestmonsters geanalyseerd en werd het elektriciteitsverbruik van het systeem bijgehouden.
De onderzoekers benadrukken dat het hier gaat om een experimenteel prototype dat onder praktijkomstandigheden is getest. Het systeem moet technisch nog verder worden ontwikkeld voordat toepassing op melkveebedrijven mogelijk is.
Methaanemissie uit mest daalt sterk bij lagere temperatuur
De metingen laten zien dat lagere mesttemperaturen een groot effect hebben op de vorming van methaan. Methaan ontstaat doordat micro-organismen organisch materiaal in mest afbreken onder zuurstofarme omstandigheden. Bij lagere temperaturen functioneren deze micro-organismen minder actief, waardoor de methaanproductie sterk afneemt.
Tijdens zes emissiemeetdagen lag de gemiddelde methaanemissie bij gekoelde mest rond 215 mg CH₄ (methaan) per vierkante meter per uur, tegenover 1.998 mg CH₄ per vierkante meter per uur bij de niet-gekoelde mest. Dat komt neer op een gemiddelde reductie van 89 procent: een statistisch significant verschil.
Ook laboratoriumtests met mestmonsters bevestigen dit effect. In zogeheten AMP-analyses, die de actuele methaanproductie van mest meten, bleek de methaanproductie in gekoelde mest duidelijk lager dan in de referentie-mest.
Temperatuurverlaging van enkele graden al effectief
Hoewel de streefwaarde van 8 tot 10 graden Celsius niet het hele jaar werd gehaald, werd in de praktijk meestal een temperatuurverschil van ongeveer 3 tot 4 graden Celsius tussen gekoelde en niet-gekoelde mest gerealiseerd. Volgens de onderzoekers is dat verschil al voldoende om de methaanemissie sterk te verlagen.
Eerdere prototypes van mestkoeling lieten ook al reducties zien, maar minder sterk. In vergelijking met eerdere systemen nam de methaanemissie af met circa 45 procent bij het eerste systeem, ongeveer 69 procent bij een verbeterde versie en circa 89 procent bij het externe mestkoelingssysteem.
Effect op andere emissies minder duidelijk
Voor andere emissies zijn de resultaten minder eenduidig. De ammoniakemissie was gemiddeld iets hoger bij gekoelde mest, maar het verschil was statistisch niet significant. De lachgasemissie lag gemiddeld hoger bij gekoelde mest, al zijn deze emissies doorgaans laag en sterk variabel.
De onderzoekers wijzen erop dat mestkoeling in combinatie met andere maatregelen, bijvoorbeeld snelle afvoer van mest, vloerreiniging of aangepaste stalvloeren, mogelijk wel tot integrale emissiereductie kan leiden.
Hoge energiebehoefte en technische aandachtspunten
Een belangrijk aandachtspunt is het energieverbruik van het koelsysteem. In de proef gebruikte de installatie met externe koeling circa 88.600 kWh elektriciteit per jaar. Volgens de onderzoekers kan dat in een geoptimaliseerd systeem waarschijnlijk worden teruggebracht tot ongeveer 58.500 kWh door betere dimensionering van pompen en automatisering.
Ook bleek dat het systeem niet altijd kon draaien, bijvoorbeeld wanneer er in de zomer te weinig mest in de kelder zat om het rondpompen te laten werken.
De oudere systemen gebruikten minder stroom. Het prototype verbruikte ruim 9.200 kWh op jaarbasis en de verbeterde versie 27.200 kWh.
Verder onderzoek nodig naar mestkoeling op melkveebedrijven
De onderzoekers zien mestkoeling vooral als een veelbelovende mitigatiestrategie voor methaanemissie uit mest, maar benadrukken dat verdere ontwikkeling nodig is voordat toepassing in de praktijk op grote schaal mogelijk is.
Vervolgonderzoek moet zich richten op het optimaliseren van het energiegebruik, automatisering van het systeem en integratie met andere emissiereducerende maatregelen. Ook wordt gekeken naar combinaties met bijvoorbeeld externe mestopslag, benutting van lage wintertemperaturen en gebruik van zonne- en windenergie op het bedrijf.
