Berechnungsansätze für Gas- und Geruchsemissionen sowie die Wirkung eines Ureaseinhibitors in Mastschweineställen
DOI:
https://doi.org/10.15150/ae.2026.3359Schlagworte:
Ureaseinhibitor, gasförmige Emissionen, Geruchsemissionen, Schweinemast, BerechnungsmethodenAbstract
Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass sich Ammoniakemissionen durch den Einsatz eines Ureaseinhibitors (UI) in der Rinder- und Schweinehaltung kontinuierlich reduzieren lassen. Es liegen jedoch keine Informationen darüber vor, ob sich die Wirkung dieses Inhibitors auch auf andere Emissionen auswirkt und ob dieser zu einem Anstieg oder Rückgang der Emissionen führt.
In dieser Untersuchung wurden die Emissionen von Kohlendioxid, Ammoniak, Methan, Lachgas und Geruch in drei zwangsbelüfteten Schweinemastställen mit Vollspaltenboden in Deutschland in den Jahren 2019–2020 gemessen. Der UI wurde täglich in den Abteilen verabreicht, und die Auswirkungen auf die Emissionen wurden anhand von vier verschiedenen Berechnungsansätzen vergleichend analysiert: Lineares gemischtes Modell, direkter Fall-Kontroll-Ansatz, Fall-Kontroll-Ansatz im Zeitverlauf und ein neuartiger Verhältnis-Differenz-Ansatz.
Wie erwartet wurde bei allen vier Berechnungsansätzen und in allen drei Betrieben eine signifikante Reduzierung der Ammoniakemissionen um 22–24 % beobachtet, was die Wirksamkeit des UI bestätigt; eindeutige Auswirkungen auf die Kohlendioxid-, Methan- oder Geruchsemissionen wurden nicht festgestellt. Die Auswirkungen auf die Lachgasemissionen konnten aufgrund niedriger Konzentrationen, die unterhalb der Bestimmungsgrenze des Fourier-Transform-Infrarotspektrometers (FTIR) lagen, nicht zuverlässig analysiert werden.
Es wird empfohlen, den Minderungseffekt unter Verwendung eines kombinierten Ansatzes zu berechnen, um eine Über- oder Unterschätzung der Wirkung zu vermeiden. Zu diesem Zweck stehen zwei Ansätze zur Verfügung: der Verhältnis-Differenz-Ansatz und das lineare gemischte Modell. Der Verhältnis-Differenz-Ansatz zeichnet sich durch eine einfache Berechnung aus und ermöglicht es, Ergebnisse zu erzielen, die denen des linearen gemischten Modells sehr ähnlich sind.
Literaturhinweise
ATSDR (2004): Toxicological Profile for Ammonia. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Atlanta, USA, https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp126.pdf, accessed on 10 Dec 2025
Bobrowski, A.; Derno, M.; Kuhla, B.; Hagenkamp-Korth, F.; Hasler, M.; Hartung, E. (2021a): Investigating the chronological reduction potential of a urease inhibitor in respiration chambers. Biosystems Engineering 204(3), pp. 147–155, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.01.005
Bobrowski, A.; van Dooren, H.J.; Ogink, N.; Hagenkamp-Korth, F.; Hasler, M.; Hartung, E. (2021b): Reduction of ammonia emissions by using a urease inhibitor in a mechanically ventilated dairy housing system. Biosystems Engineering 204(72), pp. 115–129, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.01.006
Bobrowski, A.; Willink, D.; Janke, D.; Amon, T.; Hagenkamp-Korth, F.; Hasler, M.; Hartung, E. (2021c): Reduction of ammonia emissions by applying a urease inhibitor in naturally ventilated dairy barns. Biosystems Engineering 204(3), pp. 104–114, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.01.011
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (2021): Neufassung der Ersten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft) vom 18. August 2021 (GMBl 2021 S. 1050)
Calvet, S.; Arrufat, B.; Salaet, I.; Atares, S.; Sobreviela, A.; Herrero, C.; Romero, J.; Estellés, F. (2022): A urease inhibitor reduces ammonia emission in fattening pigs reared on slatted floor in summer conditions. Biosystems Engineering 221, pp. 43–53, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2022.06.009
Cao, T.; Zheng, Y.; Dong, H. (2023): Control of odor emissions from livestock farms: A review. Environmental research 225, p. 115545, https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.115545
Chen, L.; Sun, Y.P.; Chen, J. (2025): Effects of Liquid Feeding on Growth Performance, Slaughter Performance and Ammonia Emission of Pigs. Indian Journal of Animal Research, https://doi.org/10.18805/IJAR.BF-1911
DIN (2022): DIN EN 137255:2022-06 Stationary source emissions – Determination of odour concentration by dynamic olfactometry and odour emission rate. German version, Berlin, DIN Media GmbH
EC (2016): Directive (EU) 2016/2284 of the European Parliament and of the Council of 14 December 2016 on the reduction of national emissions of certain atmospheric pollutants, amending Directive 2003/35/EC and repealing Directive 2001/81/EC
EC (2021): Regulation (EU) 2021/1119 of the European Parliament and of the Council of 30 June 2021 establishing the framework for achieving climate neutrality and amending Regulations (EC) No 401/2009 and (EU) 2018/1999 (‘European Climate Law’)
Ehmke, A.; Wegener, J.K.; Melfsen, A.; Hartung, E. (2024): Development of Method for the Measurement of Dermal Exposure on a Lifelike Cow Dummy to Assess the Risk of Using a Urease Inhibitor (Atmowell®) to Reduce NH3 Emissions in Cattle Farming. Environments 11(3), pp. 47, https://doi.org/10.3390/environments11030047
Erisman, J.W.; Bleeker, A.; Hensen, A.; Vermeulen, A. (2008): Agricultural air quality in Europe and the future perspectives. Atmospheric Environment 42(14), pp. 3209–3217, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.04.004
Gavrilova, O.; Leip, A.; Dong, H.; Douglas MacDonald, J.; Gomez Bravo, C.A.; Amon, B.; Barahona Rosales, R.; Del Prado, A.; Aparecida de Lima, M.; Oyhantçabal, W.; van der Weerden, T.J.; Widiawati, Y. (2019): Chapter 10. Emissions from livestock and manure management. In: Agriculture, forestry and other land use: Vol. 4, 2019 refinement to the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories
Haeussermann, A. (2006): Stallklimaregelung und Emissionen-Entwicklung und Evaluierung sensorgestützter komplexer Regelstrategien für die Mastschweinehaltung. Dissertation, Universität Hohenheim
Hagenkamp-Korth, F.; Dehler, G.; Eurich-Menden, B.; Gallmann, E.; Grimm, E.; Hartung, E.; Horlacher, D.; Rößner, A.; Schulte, H.; Smirnov, A.; Wagner, K.; Wolf, U.; Wokel, L. (2023): Ammoniak- und Treibhausgasemissionen der Nutztierhaltung und Minderung – Schweinehaltung. KTBL-Tagung Emissionen der Tierhaltung, 10.–11.10.2023in Bonn, https://www.ktbl.de/fileadmin/user_upload/Allgemeines/Download/Tagungen_2023/Emissionen_Nutztierhaltung/Vortraege/Hagenkamp-Korth.pdf, accessed on 19 March 2026
Hagenkamp-Korth, F.; Haeussermann, A.; Hartung, E. (2015a): Effect of urease inhibitor application on urease activity in three different cubicle housing systems under practical conditions. Agriculture, Ecosystems & Environment 202, pp. 168–177, https://doi.org/10.1016/j.agee.2015.01.010
Hagenkamp-Korth, F.; Haeussermann, A.; Hartung, E.; Reinhardt-Hanisch, A. (2015b): Reduction of ammonia emissions from dairy manure using novel urease inhibitor formulations under laboratory conditions. Biosystems Engineering 130, pp. 43–51, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.12.002
Hagenkamp-Korth, F.; Ohl, S.; Hartung, E. (2015c): Effects on the biogas and methane production of cattle manure treated with urease inhibitor. Biomass and Bioenergy 75, pp. 75–82, https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2015.02.014
HBLFA; BOKU (2025): Abschlussbericht IBeSt. Innovationen für bestehende Aufzucht- und Mastställe für Schweine in Österreich – zum Wohl von Tier und Mensch International, https://boku.ac.at/fileadmin/data/H03000/H73000/H73300/PJ/iBeSt/IBeSt_Abschlussbericht_2025.pdf, accessed on 10 Dec 2025
International VERA Secretariat (2018): VERA test protocol for Livestock Housing and Management System. Version 3:2018-09
Keck, M. (1997): Beeinflussung von Raumluftqualität und Ammoniakemissionen aus der Schweinehaltung durch verfahrenstechnische Maßnahmen. Dissertation, Universität Hohenheim
Khalil, M.I.; Gutser, R.; Schmidhalter, U. (2009): Effects of urease and nitrification inhibitors added to urea on nitrous oxide emissions from a loess soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 172(5), pp. 651–660, https://doi.org/10.1002/jpln.200800197
Laird, N.M.; Ware, J.H. (1982): Random-Effects Models for Longitudinal Data. Biometrics 38(4), pp. 963, https://doi.org/10.2307/2529876
Leinker, M. (2007): Entwicklung einer Prinziplösung zur Senkung von Ammoniakemissionen aus Nutztierställen mit Hilfe von Ureaseinhibitoren. Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Mielcarek, P.; Rzeźnik, W. (2015): Odor Emission Factors from Livestock Production. Polish Journal of Environmental Studies, 24, 27–35. https://doi.org/10.15244/pjoes/29944
Ngwabie, N.M.; Jeppsson, K.-H.; Nimmermark, S.; Gustafsson, G. (2011): Effects of Animal and Climate Parameters on Gas Emissions from a Barn for Fattening Pigs. Applied Engineering in Agriculture 27(6), pp. 1027–1037, https://doi.org/10.13031/2013.40619
Ni, J.-Q.; Heber, A.J.; Lim, T.T.; Tao, P.C.; Schmidt, A.M. (2008): Methane and carbon dioxide emission from two pig finishing barns. Journal of environmental quality 37(6), pp. 2001–2011, https://doi.org/10.2134/jeq2007.0386
Noblet, J.; Dourmad, J.; Le Dividich, J.; Dubois, S. (1989): Effect of ambient temperature and addition of straw or alfalfa in the diet on energy metabolism in pregnant sows. Livestock Production Science 21(4), pp. 309–324, https://doi.org/10.1016/0301-6226(89)90091-2
Öttl, D.; Kropsch, M.; Mandl, M. (2018): Odour assessment in the vicinity of a pig-fatting farm using field inspections (EN 16841-1) and dispersion modelling. Atmospheric Environment 181, 54–60, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.03.029
Pedersen, S.; Blanes-Vidal, V.; Joergensen, H.; Chwalibog, A.; Haeussermann, A.; Heetkamp, M.; Aarnink, A. (2008): Carbon Dioxide Production in Animal Houses: A literature review. Agricultural Engineering International: CIGR Ejournal
Pedersen, S.; Sällvik, K. (2002): 4th report of Working Group on Climatization of Animal Houses. Heat and moisture production at animal and house levels, Research Centre Bygholm, Danish Institute of Agricultural Sciences
Petersen, S.O.; Sommer, S.G. (2011): Ammonia and nitrous oxide interactions: Roles of manure organic matter management. Animal Feed Science and Technology 166-167, pp. 503–513, https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2011.04.077
Philippe, F.-X.; Laitat, M.; Canart, B.; Vandenheede, M.; Nicks, B. (2007): Comparison of ammonia and greenhouse gas emissions during the fattening of pigs, kept either on fully slatted floor or on deep litter. Livestock Science 111(1–2), pp. 144–152, https://doi.org/10.1016/j.livsci.2006.12.012
Reinhardt-Hanisch, A. (2008): Grundlagenuntersuchungen zur Wirkung neuartiger Ureaseinhibitoren in der Nutztierhaltung. Dissertation, Universität Hohenheim
Romain, A.-C.; Nicolas, J.; Cobut, P.; Delva, J.; Nicks, B.; Philippe, F.-X. (2013): Continuous odour measurement from fattening pig units. Atmospheric Environment 77, pp. 935–942, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.06.030
Rzeźnik, W.; Mielcarek-Bocheńska, P. (2022): Odour Emissions from Livestock Buildings. Atmosphere 13(2), pp. 254, https://doi.org/10.3390/atmos13020254
Schulte, H.; Ammon, C.; Hagenkamp-Korth, F.; Hartung, E. (2022): Investigating the time-dependent dose–response relationship of ammonia emissions reduction through the application of a urease inhibitor in pig fattening houses. Biosystems Engineering 222, pp. 45–61, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2022.07.008
Schulte, H.; Ammon, C.; Hagenkamp-Korth, F.; Hartung, E. (2024): Reduction of ammonia emissions in fattening pig houses through the application of a urease inhibitor using different application techniques. Biosystems Engineering 247, pp. 42–62
Sommer, S.G.; Møller, H.B. (2000): Emission of greenhouse gases during composting of deep litter from pig production – effect of straw content. The Journal of Agricultural Science 134(3), pp. 327–335, https://doi.org/10.1017/S0021859699007625
Statistisches Bundesamt (2021): Land- und Forstwirtschaft, Fischerei – Stallhaltung, Weidehaltung, Landwirtschaftszählung 2020. S. 22ff, https://www.destatis.de/DE/Themen/Branchen-Unternehmen/Landwirtschaft-Forstwirtschaft-Fischerei/Produktionsmethoden/Publikationen/Downloads-Produktionsmethoden/stallhaltung-weidehaltung-tb-5411404209004.pdf?__blob=publicationFile, accessed on 23 March 2026
Svane, S.; Sigurdarson, J.J.; Finkenwirth, F.; Eitinger, T.; Karring, H. (2020): Inhibition of urease activity by different compounds provides insight into the modulation and association of bacterial nickel import and ureolysis. Scientific reports 10(1), p. 8503, https://doi.org/10.1038/s41598-020-65107-9
Tabase, R.K.; Millet, S.; Brusselman, E.; Ampe, B.; Cuyper, C. de; Sonck, B.; Demeyer, P. (2020): Effect of ventilation control settings on ammonia and odour emissions from a pig rearing building. Biosystems Engineering 192, pp. 215–231, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.01.022
Todd, C.R.; Ming, Z.F. (2001): Efficacy of various microbial urease inhibitors on controlling ammonia emission from swine manure slurry (Study I – III). Project final report to Ontario Pork HEMS Program, Canadian Pork Council, Ottawa, CA
UBA (2025a): Ammonia, dust and odour emissions. https://www.umweltbundesamt.de/en/topics/agriculture/ecological-impact-of-farming/ammonia-dust-odour-emissions, accessed on 10 Dec 2025
UBA (2025b): Ammoniak-Emissionen. https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/ammoniak-emissionen#entwicklung-seit-1990, accessed on 10 Dec 2025
UBA (2025c): Nitrous oxide and methane. https://www.umweltbundesamt.de/en/topics/agriculture/ecological-impact-of-farming/nitrous-oxide-methane, accessed on 10 Dec 2025
Ubeda, Y.; Lopez-Jimenez, P.A.; Nicolas, J.; Calvet, S. (2013): Strategies to control odours in livestock facilities: a critical review. Spanish Journal of Agricultural Research 11(4), pp. 1004, https://doi.org/10.5424/sjar/2013114-4180
Varel, V.H. (1997): Use of urease inhibitors to control nitrogen loss from livestock waste. Bioresource Technology 62(1–2), pp. 11–17
Varel, V.H.; Nienaber, J.A.; Freetly, H.C. (1999): Conservation of nitrogen in cattle feedlot waste with urease inhibitors. Journal of Animal Science 77(5), pp. 1162–1168
VDI (2011): VDI 3880 Olfactometry – Static sampling. Düsseldorf, VDI e. V.
Verbeke, G.; Molenberghs, G. (Hg.) (2000): Linear Mixed Models for Longitudinal Data, New York, NY, Springer New York
Wang, Y.; Dong, H.; Zhu, Z.; Gerber, P.J.; Xin, H.; Smith, P.; Opio, C.; Steinfeld, H.; Chadwick, D. (2017): Mitigating Greenhouse Gas and Ammonia Emissions from Swine Manure Management: A System Analysis. Environmental science & technology 51(8), pp. 4503–4511, https://doi.org/10.1021/acs.est.6b06430
Zaman, M.; Blennerhassett, J.D. (2010): Effects of the different rates of urease and nitrification inhibitors on gaseous emissions of ammonia and nitrous oxide, nitrate leaching and pasture production from urine patches in an intensive grazed pasture system. Agriculture, Ecosystems & Environment 136(3–4), pp. 236–246, https://doi.org/10.1016/j.agee.2009.07.010
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