Ammoniak en broeikasgassen meten op proefboerderij De Marke

Agro-innovatiecentrum De Marke is een melkveebedrijf met 80 koeien op zandgrond in de Achterhoek, waar WUR al ruim dertig jaar de kringloop tussen koeien, mest, bodem en gewassen onderzoekt. Daarbij wil de boerderij zo min mogelijk emissies van ammoniak en methaan uitstoten en zo min mogelijk nitraat uitspoelen, ten behoeve van de natuur, waterkwaliteit en klimaat.

Eind vorig jaar werd De Marke door het ministerie van LNV aangewezen als nationale testlocatie om met sensoren stalemissies te meten. In de stal hangen meerdere ammoniak-, methaan- en CO₂-sensoren.

Ventilatie

Het meten van de emissies is niet eenvoudig, want het is een stal met natuurlijke ventilatie. De zijkanten van de stal zijn open: daar komt frisse lucht de stal in, die opwarmt en via ventilatieopeningen in de nok van het dak weer wordt afgevoerd, zegt onderzoeker Jan Vonk, die de metingen uitvoert. Om die reden hangen de meeste sensoren een paar meter onder de nok. Daar meten de sensoren de concentraties ammoniak en methaan, die door Vonk worden omgerekend naar de emissie van de stal.

Omdat een melkveebedrijf ook emissies buiten de stal heeft, wil Vonk in een latere fase ook daar meten, bijvoorbeeld tijdens het uitrijden van de mest op het land. Dat gebeurt met emissiearme aanwending (zodenbemester), maar Vonk wil graag ter plekke meten hoe laag de emissie dan is. Ook wil hij de ammoniak- en methaanconcentraties in de omgeving van de boerderij meten, om een completer beeld te krijgen van de milieu-impact van dit proefbedrijf.

Emissiefactoren

Op dit moment rekent de overheid nog met emissiefactoren: elke koe in staltype A stoot x kilo ammoniak uit. Dat getal is gebaseerd op onderzoek en metingen, maar is een gemiddelde, uitgedrukt in een Rav-waarde. De variatie tussen de bedrijven is groot, weet Vonk, en daarbij speelt het management een belangrijke rol: zorgvuldig werken en minder eiwit in het veevoer leidt tot veel lagere emissies. Vonk denkt dat meten helpt om de daadwerkelijke emissies vast te stellen. Zo weet hij inmiddels dat De Marke op papier een ammoniakuitstoot heeft van 11,8 kilo ammoniak per dierplaats per jaar, maar dat de feitelijke uitstoot op ongeveer 6 kilo ligt – dus de helft minder.

Vonk denkt dat ook de KringloopWijzer een belangrijke indicator voor de emissies is, omdat dit instrument de mineralenefficiëntie op een bedrijf in beeld brengt. Toch zal er waarschijnlijk ook met de emissiefactoren gerekend blijven worden, omdat het technisch gezien niet overal mogelijk is om te meten.

Nitraat

Rekenen blijft vermoedelijk ook nodig om de uitspoeling van nitraat naar het grondwater te bepalen. Het meten van de nitraatgehaltes in het grondwater op een bedrijf is op dit moment nog zeer kostbaar, zegt bedrijfsmanager Fleur Brinke. Er zijn veel monsters nodig en de methode om te bemonsteren is duur. De Marke neemt daarnaast elk jaar bodemmonsters om te bepalen hoeveel stikstof er na de oogst van de gewassen in de bodem achterblijft en in de vorm van nitraat kan uitspoelen naar het grondwater. De Marke gebruikt de metingen om te onderzoeken met welke managementmaatregelen de nitraatuitspoeling naar beneden gaat.

Omdat de stal van De Marke verouderd is, denkt Brinke na over het ontwerp van een nieuwe stal. ‘In het ontwerpproces komen we veel dilemma’s tegen. De oplossing voor het ene doel is niet altijd een oplossing voor het andere doel. Zo levert de ene stal meer dierenwelzijn, de andere beperkt de stikstofemissies beter en de derde stal heeft een goede klimaatscore.’ Daarom moeten boeren volgens Brinke eerst horen welke doelen ze moeten halen, wat hun milieuprestaties zijn en welke aanpassingen ze kunnen doen om de doelen te behalen.

Sensoren

Vonk laat de meetsystemen in de stal zien. Er hangen nu drie draden over de lengte van de stal met daaraan sensoren van verschillende bedrijven. Vonk heeft nog geen resultaten, maar kan wel zeggen dat een aantal ervan ‘het behoorlijk goed doen’. Er hangen ook sensoren op een aantal andere melkveebedrijven waarmee WUR binnen verschillende projecten samenwerkt. Zo wordt er in meerdere praktijkomstandigheden en ook in andere diersectoren ervaring opgedaan.

Naast de sensorsystemen met meetleiding is er een zogenaamde open pad-meting, waarbij een laserstraal de gassen (ammoniak en methaan) in de stal meet. Dit systeem, van onderzoeksinstituut OnePlanet in Wageningen, kan een alternatief zijn voor de sensorsystemen, maar is nog niet uitontwikkeld. Dit lasersysteem lijkt goed te werken, maar moet qua prijs kunnen concurreren wil het een rol gaan spelen, zegt Vonk.

Buiten de stal

De stal zorgt voor grofweg de helft van de ammoniakemissies op een melkveebedrijf, vertelt Vonk; de andere helft ontstaat buiten de stal. Daarom lopen we ook langs de 7 sensorpalen buiten op het erf. Deze palen gaan niet de precieze emissies van het bedrijf meten, verwacht Vonk. Wel kun je aan de hand van deze sensoren gebeurtenissen duiden, zoals het uitrijden van mest. ‘Dan zie je een piek’. Vonk: ‘Deze buiten-sensoren geven inzicht in concentraties en patronen, zodat veehouders een strategie kunnen maken om de emissies omlaag te brengen.’

Steeds zitten er ook kwetsbaarheden aan het meetsysteem. De sensoren moeten bijvoorbeeld soms hele lage concentraties meten en lang niet alle sensoren lukt dat. Bovendien zijn de gemeten concentraties – vooral buiten de stal – afhankelijk van omgevingsfactoren, zoals de windkracht en windrichting. Daardoor kan de concentratie variëren terwijl de emissiebron niet verandert. Vonk wil maar zeggen: de sensoren in en buiten de stal kunnen ‘een redelijke schatting’ geven van de totale stikstof- en broeikasgasemissies van een melkveebedrijf, maar eenvoudig is dat niet.