TECHNOLOGIES TO REDUCE EMISSIONS OF NOXIOUS GASES RESULTING FROM LIVESTOCK FARMING
 
More details
Hide details
1
Instytut Inżynierii Biosystemów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 50, 60-627 Poznań
Publication date: 2016-05-01
 
Inż. Ekolog. 2016; 47:189–198
 
KEYWORDS
ABSTRACT
During the animal production, which is increasingly expanding, it comes to harmful gas emissions. These emissions relate to both greenhouse and odorous gases emissions. The resulting volatile compounds also contribute to the formation of acid rain, eutrophication of water aquens and soils, corrosion in livestock buildings and damage of the ozone layer. Considering the existing problem, solutions neutralizing the impact of animal production on the environment, are being looked for. Moreover, numerous activities in the way of nutritional and technological solutions are undertaken. Nutritional techniques are based on diet modification and require continuous monitoring of livestock animals. On the other hand, technological solutions are taking action to reduce emissions of gases from livestock buildings and slurry management. The proposed ways of disposing slurry result in different effects in terms of reduction of dangerous gases. They require the implementation of additional actions leading, among other things, to the proper animal waste disposal.
 
REFERENCES (79)
1.
Al Seadi, T., 2002. Quality management of AD residues from biogas production. IEA Bioenergy, Task 24 – Energy from Biological Conversion of Organic Waste.
 
2.
Andersson M., 1988. Reducing ammonia emission by cooling manure in manure culverts. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 51, 73–79.
 
3.
Béline F., Martinez J., 2002. Nitrogen transformations during biological aerobic treatment of pig slurry: effect of intermittent aeration on nitrous oxide emissions. Bioresource Technology, Volume 83, Issue 3, 225–228.
 
4.
Berg W., Brunsch R., Pazsiczki I., 2006. Greenhouse gas emissions from covered slurry compared with uncovered during storage. Agriculture Ecosystems and Environment, 112, 129–134.
 
5.
Béline F., 2004. Reduction of methane emissions during storage of slurry using aeration. A. Weiske (Ed.), Greenhouse Gas Emissions from Agriculture, Mitigation Options and Strategies, International Conference 10–12 February 2004, Leipzig, Germany, 2004, 290–291.
 
6.
Bildsoe P., Adamsen A.P.S., Feilberg A., 2012. Effect of low-dose liquid ozonation on gaseous emissions from pig slurry. Biosystems Engineering, 113.
 
7.
Bohn I., Bjornsson L., Mattiasson B., 2007. The energy balance in farm scale anaerobic digestion of crop residues at 11–37°C. Process Biochem, 42 (1), 57–64.
 
8.
Burton C.H., 2007. The potential contribution of separation technologies to the management of livestock manure. Livestock Science, 112(3), 208–216.
 
9.
Carlsson A., Nilsson O., 1999. Ammoniakemissioner vid kylning av gödsel I gödselkulvert. Examensarbete inom lantmästarprogrammet, 99–13.
 
10.
Chynoweth D.P., Owens J.M., Robert L., 2001. Renewable methane from anaerobic digestion of biomass. Renew Energy, 22, 1–8.
 
11.
Clemens J., Trimborn M., Weiland P., Amon B., 2006. Migration of greenhouse gas emissions by anaerobic digestion of cattle slurry. Agriculture, Ecosystems and Environment, 112, 171–177.
 
12.
Czekała W., 2015. Stan aktualny i tendencje rozwoju w gospodarce nawozami naturalnymi w Polsce. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 17(1), 39–46.
 
13.
Czekała W., Dach J., Janczak D., Lewicki A., Rodriguez Carmona P.C., Witaszek K., Mazur R., 2014 a. Porównanie tlenowej i beztlenowej technologii zagospodarowania obornika świńskiego w różnych warunkach pogodowych. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 16(2), 19–32.
 
14.
Czekała W., Lewicki A., Janczak D., 2014 b. Problemy zasad klasyfikacji odpadów organicznych. Przegląd Prawa Ochrony Środowiska, nr. 3, 117–128.
 
15.
Czekała W., Pilarski K., Dach J., Janczak D., Szymańska M., 2012. Analiza możliwości zagospodarowania pofermentu z biogazowni. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, nr 4, 13–15.
 
16.
Dach J., Wolna-Maruwka A., Zbytek Z., 2009. Wpływ dodatku efektywnych mikroorganizmów (EM) na przebieg procesu kompostowania i wielkość emisji gazowych. J. Res. Appl. Agric. Eng., 54(3), 49–54.
 
17.
Dach J., Zbytek Z., 2008. Wpływ wysokobiałkowego żywienia trzody na wielkość emisji amoniaku z kompostowanego obornika. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, Vol. 53(3), 48-52.
 
18.
Deng L., Chen Z., Yang H., Zhu J., Liu Y., Long Y., Zheng D., 2012. Biogas fermentation of swine slurry based on the separation of concentrated liquid and low content liquid. Biomass and Bioenergy, Volume 45, 187–194.
 
19.
Dyjakon A., 2013. Wykorzystanie gruntowego wymiennika ciepła w budynkach inwentarskich. Inżynieria Rolnicza, z. 3(145), t.1, 35–46.
 
20.
Eriksen J., Sørensen P., Elsgaard L., 2008. The fate of sulfate in acidified pig slurry during storage and following application to cropped soil. J. Environ. Qual., 37, 280–286.
 
21.
Frost J.P., Stevens R.J., Laughlin R.J., 1990. Effect of separation and acidification on ammonia volatilization and on the efficiency of slurry nitrogen for herbage production. J. Agric. Sci., 115, 49–56.
 
22.
Gołaś Z., Kozera M., 2008. Ekologiczne konsekwencje koncentracji produkcji trzody chlewnej, Journal of Agribusiness and Rural Development, 1(7), 29–42.
 
23.
Gustafsson G., Jeppsson K.H., Hultgren J., Sannö J.O., 2005. Techniques to Reduce the Ammonia, Release from a Cowshed with Tied Dairy Cattle. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal, Manuscript BC 04 010, Vol. VII.
 
24.
Heber A.J., Ni J.Q., Lim T.T., Diehl C.A., Sutton A.L., Duggirala R.K., Haymore B.L., Kelly D.T., Adamchuk V. I., 2000. Effect of a manure additive on ammonia emission from swine finishing buildings. Transactions of ASAE, 43(6), 1895–1902.
 
25.
Hegarty R.S., 1999. Reducing rumen methane emissions through elimination of rumen protozoa. Aust. J. Agric. Res., 50, 1321–1327.
 
26.
Hendriks G.L., Vrielink M.G.M, van der Peet-Schwering C.M.C., 1997. Reducing Ammonia Emission from Pig Housing by Adding Salts to the Feed. In: Livestock Environment V. Proceedings of the Fifth International Symposium, Bloomington, 1997, 65–70.
 
27.
Hoigné J., Bader H., 1983. Rate constants of reactions of ozone with organic and inorganic compounds in water-II: dissociation organic compounds. Water Research, 17 (2), 185–194.
 
28.
Holm-Nielsena J.B., Al Seadib T., Oleskowicz-Popiel P., 2009. The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology, 100(22), 5478–5484.
 
29.
Hӧrnig G., Türk M., Wanka U., 1999. Slurry Covers to reduce Ammonia Emission and Odour Nuisance. Journal of Agricultural Engineering Research, 73, 151–157.
 
30.
Itabashi H., 2001. Reducing ruminal methane production by chemical and biological manipulation. s. 106–111 in Proc. 1st International Conference on Greenhouse Gases and Animal Agriculture, Obihiro, Hokkaido, Japan.
 
31.
Jeroch H., 1995. Zur Bedeutung der Futterenzyme in der Tiernahrung – Dargestellt am Biespiel der Gefluegelproduktion. Mater. Konf. XXV Ses. Nauk. Komisji Żywienia Zwierząt, Poznań, PAN, 9–13.
 
32.
Kai P., Pedersen P., Jensen J. E., Hansen M. N., Sommer S.G., 2008. A whole-farm assessment of the efficacy of slurry acidification in reducing ammonia emission, Eur. J. Agron., 28, 148–154.
 
33.
Kaparaju P., Rintala J., 2011. Mitigation of greenhouse gas emissions by adopting anaerobic digestion technology on dairy, sow and pig farms in Finland. Renewable Energy, Volume 36, Issue 1, 31–41.
 
34.
Knowlton K.F., Taylor M.S., Hill S.R., Cobb C., Wilson K.F., 2007. Manure Nutrient Excretion by Lactating Cows Fed Exogenous Phytase and Cellulase. Journal of Dairy Science, Volume 90, Issue 9, 4356–4360.
 
35.
Kolasa-Więcek A., 2011. Prognozowanie wielkości emisji CH4 z fermentacji jelitowej oraz hodowli zwierząt gospodarskich z wykorzystaniem sztucznej sieci neuronowej flexible byesian models. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 56 (2), 90–93.
 
36.
Lantz M., Svensson M., Bjornsson L., Borjesson P., 2007. The prospects for an expansion of biogas systems in Sweden—incentives, barriers and potentials. Energy Pol, 35 (3), 1830–1843.
 
37.
Liua D., Feilberga A., Adamsena A. P. S., Jonassenb K. E. N., 2011. The effect of slurry treatment including ozonation on odorant reduction measured by in-situ PTR-MS. Atmospheric Environment, Volume 45, Issue 23, 3786–3793.
 
38.
Margel L., 2004. Prognozowanie procesu fermentacji metanowej mieszaniny osadów ściekowych i gnojowicy. Wydawnictwo Politechniki Białos-tockiej, Białystok, 3–130.
 
39.
Marszałek M., Banach M., Kowalski Z., 2011. Wpływ gnojowicy na środowisko naturalne – potencjalne zagrożenia, JEcolHealth, 15(2).
 
40.
Marszałek M., Kowalski Z., Makara A., 2012. Rozdział gnojowicy na frakcje przy użyciu sedymentacji i filtracji ciśnieniowej. Czasopismo Techniczne, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2-Ch, z. 17, rok 109.
 
41.
Masse L., Masse’a D.I., Pellerin Y., 2007. The use of membranes for the treatment of manure: a critical literature review. Biosystems Engineering, 98, 371–380.
 
42.
Mathison G.W., Okine E.K., McAllister T.A., Dong Y., Galbraith J., Dmytruk O.I.N., 1998. Reducing methane emissions from ruminant animals. J. Appl. Anim. Res., 14, 1–28.
 
43.
Melse R.W., Verdoes N., 2005. Evaluation of Four Farm-scale Systems for the Treatment of Liquid Pig Manure. Biosystems Engineering, 92, 47–57.
 
44.
Mielcarek P., 2012. Weryfikacja wartości współczynników emisji amoniaku i gazów cieplarnianych z produkcji zwierzęcej. Inżynieria Rolni-cza, 4(139), T.1, 267–276.
 
45.
Molodovskaya M., Singurindy O., Richards B.K., Steenhuis T.S., 2008. Nitrous oxide from aerated dairy manure slurries: Effects of aeration rates and oxic/anoxic phasing. Bioresource Technology, 99(18), 8643–8648.
 
46.
Myczko A., 2004. Wpływ nawożenia I ochrony chemicznej zbóż na ekstrakcję ciepła oraz poziom emisji gazów ze słomy stosowanej na ściółkę. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Seria Zootechnika, nr 51, 195–202.
 
47.
Myczko A., Karłowski J., Szulc R., 2002. Szczegółowe badania emisji metanu i podtlenku azotu z fermentacji jelitowej oraz odchodów zwierzęcych. [W:] Materiały konferencyjne, VIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa, 24-25 września 2002, Warszawa, 158–164.
 
48.
Myczko R., Kołodziejczyk T., 2008. Air cleaning in livestock buldings by applying the granular lyer. Int. Agrophysics., 22(3), 245–248.
 
49.
Ngwabie N.M., Jeppsson K.H., Gustafsson G., Nimmermark S., 2011. Effects of animal activity and air temperature on methane and ammonia emissions from a naturally ventilated building for dairy cows. Atmospheric Environment, Volume 45, Issue: 37, 6760–6768.
 
50.
Osada T., Kuroda K., Yonoga M., 1995. Reducing nitrous oxide gas emissions from fill-and-draw type activated sludge process. Wat. Res., 29, 1607–1608.
 
51.
Owczuk M., Matuszewska A., Kruczyński S.W., 2014. Ocena wpływu wybranych surowców pochodzenia rolniczego na skład chemiczny i uzysk biogazu. Zeszyty naukowe instytutu pojazdów, 1(97).
 
52.
Piechota T., Holka M., Dach J., Pilarski K., Selwet M., Majchrzak L., 2012. Zmiany zdolności kiełkowania diaspor chwastów przechowywanej w gnojowicy waloryzowanej tlenowo oraz poddanej fermentacji metanowej. Postępy w ochronie roślin, 52 (4).
 
53.
Pietrzak S., 2012. Priorytetowe środki zaradcze w zakresie ograniczenia strat azotu i fosforu z rolnictwa w aspekcie ochrony i jakości wody. Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Wydawnictwo ITP.
 
54.
Pilarska A., Pilarski K., Dach J., Boniecki P., 2014. Nowoczesne metody oraz perspektywy zagospodarowania nawozów naturalnych. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, 2, 9–11.
 
55.
Potkański A., Sapek A., 1997. Możliwości ograniczania zanieczyszczenia wody związkami azotu i fosforu w wyniku zmian sposobu żywienia zwierząt. Postępy Nauk Rolniczych, nr 1, 83–91.
 
56.
Portejoiea S., Martineza J., Guizioua F., Costeb C. M., 2003. Effect of covering pig slurry stores on the ammonia emission processes. Bioresource Technology, 87(3), 199–207.
 
57.
Rabajczyk A., 2009. Stabilność klatratów metanu a środowisko, Rocznik Świętokrzyski. Ser. B – Nauki Przyr., 30, 39–55.
 
58.
Raven R.P.J.M., Gregersen K.H., 2007. Biogas plants in Denmark: successes and setbacks. Renew. Sustain. Energ. Rev., 11(1), 116–132.
 
59.
Romaniuk W., Domasiewicz T., Karbowy A., Wardal W.J., 2009. Ograniczenie wpływu produkcji zwierzęcej na środowisko. Inżynieria Rolnicza, 1(110), 233–242.
 
60.
Rzeźnik W., 2013. Ograniczanie emisji zanieczyszczeń gazowych z tuczarni poprzez zastosowanie instalacji do odzysku ciepła. Inżynieria Rolnicza, z. 3(146), t.2, 331–339.
 
61.
Sapek A., 1995. Emisja amoniaku z produkcji rolnej. Post. Nauk Rol., 3–23.
 
62.
Słobodzian-Ksenicz O., Kuczyńsk T., 2007. Wpływ dodatków do ściółki słomiastej na zawartość makroelementów w oborniku indyczym przed i po składowaniu. Problemy Inżynierii Rolniczej, nr 1, 107–114.
 
63.
Steffen R., Szolar O., Braun R., 2000. Feedstocks for anaerobic digestion, H. Ørtenblad (Ed.), Anaerobic Digestion: Making energy and solving modern wastes problems. AD-NETT, The European Anaerobic Digestion Network, 34–52.
 
64.
Stevens R.J., Laughlin R.J., Frost J.P., 1989. Effect of acidification with sulphuric acid on the volatilization of ammonia from cow and pig slurries. J. Agric. Sci., 113, 389–395.
 
65.
Ternes T.A., Stuber J., Herrmann N., McDowell D., Ried A., Kampmann M., 2003. Ozonation: a tool for removal of pharmaceuticals, contrast media and musk fragrances from wastewater?. Water Research, 37(8), 1976–1982.
 
66.
Wang K., Huang D., Ying H., Luo H., 2014. Effects of acidification during storage on emissions of methane, ammonia, and hydrogen sulfide from digested pig slurry. Biosystems Engineering, Volume 122, 23–30.
 
67.
Weiland P., 2010. Biogas production: current state and perspectives. Appl Microbiol Biotechnol, 85(4), 849–860.
 
68.
Weiland P., Rieger Ch., Ehrmann Th., Helffrich D., Kissel R., Melcher F., 2004. Biogasmessprogramm – Bundesweite Bewertung von Biogasanlagen aus technologischer Sicht. In: KTBL, Der Landwirt als Energieerzeuger, Landwirtschaftsverlag Münster-Hiltrup, 70–77.
 
69.
Whitelaw F.G., Eadie J.M., Bruce L.A., Shand W. J., 1984. Methane formation in faunated and ciliate-free cattle and its relationship with rumen volatile fatty acid proportions. Br. J. Nutr., 52, 261–275.
 
70.
Wieczorek S., 2006. Wyznaczenie efektywności adsorpcji amoniaku emitowanego w produkcji zwierzęcej, na wybranym, biodegradowalnym adsorbencie organicznym. Probl. Inż. Roln., 4(54), 107–112.
 
71.
Wieczorek S., 2007. Badanie wpływu stężenia amoniaku na efektywność jego adsorpcji na złożu kory drzewnej. Probl. Inż. Roln., 3(57), 135–141.
 
72.
Wieczorek S., 2009. Badania procesu adsorpcji amoniaku zawartego w mieszaninie gazów znad powierzchni gnojowicy. Problemy Inżynierii Rolniczej, nr 1(63), 85–92.
 
73.
Wieczorek S., Stężała S., 2004. Próba wytypowania efektywnego, biodegradowalnego adsorbentu i parametrów adsorpcji amoniaku z fazy gazowej powietrze/amoniak. Probl. Inż. Roln., 1(47), 77–86.
 
74.
Wieczorek S., Stężała S., 2005. Ocenka drewiesnoj kory kak adsorbentów gazowogo ammijaka. Sbornik naucznych trudow Rosijskaja Akademia Nauk, t. 7, 202–208.
 
75.
Wroński G., Szejniuk B., Affelska M., 2010. Wpływ preparatu EM na przeżywalność bakterii wskaźnikowych Sarmonella Senftenberg W775 w gnojowicy bydlęcej. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, t.10, z. 2(30), 223–231.
 
76.
Wu J.J., Park S., Hengemuehle S.M., Yokoyama M.T., Person H.L., Gerrish J.B., Masten S.J., 1999. The Use of Ozone to reduce the Concentration of Malodorous Metabolites in Swine Manure Slurry. Journal of Agricultural Engineering Research, 72(4), 317–327.
 
77.
Van Nevel C.J., Demeyer D.I., 1996. Control of rumen methanogenesis. Environ. Monit., Assess. 42, 3–97.
 
78.
Valdez C., Newbold C.J., Hillman K., Wallace R.J., 1996. Evidence for methane oxidation in rumen fluid in vitro. Ann. Zootech., 45 (Suppl.): 351 (Abstr.).
 
79.
Vega G.C.C., ten Hoevea M., Birkvedb M., Sommerc S.G., Bruuna S., 2014. Choosing co-substrates to supplement biogas production from animal slurry – A life cycle assessment of the environmental consequences. Bioresource Technology, 171, 410–420.