Samenstelling en volumes van mestproducten uit innovatieve stalsystemen in de melkveehouderij in beeld gebracht (BSMO)

Eerder onderzoek binnen het project BSMO liet zien dat innovatieve stalsystemen uiteenlopende mestproducten met verschillende samenstellingen kunnen produceren. Deze resultaten waren echter gebaseerd op een beperkt aantal monsternames, waardoor het nog onvoldoende bekend was hoe stabiel de samenstelling van de mestproducten in de tijd is. Daarnaast waren de volumes van de verschillende mestproducten tijdens het voorgaande onderzoek niet vastgesteld. Het doel van het huidige onderzoek was daarom het bepalen van de samenstelling en de variatie van de samenstelling van mestproducten uit innovatieve stalsystemen in de melkveehouderij en het in kaart brengen van volumes van meststromen om tot scheidingsrendementen en volume- en nutriëntenstromen te komen.

De verschillende meststromen van vijf melkveebedrijven (M1 t/m M5) zijn op vijf momenten door het jaar heen bemonsterd. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de locatie, het stalsysteem en de mestproducten van de vijf bedrijven.


Locatie, stalsysteem en eindproducten van de vijf melkveebedrijven M1 t/m M5.

Samenstelling van de meststromen
De mestmonsters zijn geanalyseerd op droge stof (DS), as, totaal stikstof (N-totaal), ammoniumstikstof (Nmineraal), fosfor (P), kalium (K), pH, natrium (Na), calcium (Ca), magnesium (Mg), koper (Cu), zink (Zn), mangaan (Mn) en borium (B). Daarnaast is per bedrijf en per mestproduct de variatiecoëfficiënt (CV) bepaald. Dit is een maat voor de variatie in samenstelling in de tijd en is de verhouding tussen het gemiddelde en de standaarddeviatie.

Doordat de volumes van de geproduceerde mestproducten en tussenproducten in kaart waren gebracht, kon per bedrijf een nutriëntenstroom van organische stof, stikstof, fosfor en kalium opgesteld worden en zijn de scheidingsrendementen berekend. Hieronder wordt in een samenvattende tabel weergegeven of het mestproduct meer (+), minder (-) of een vergelijkbaar (0) gehalte organische stof, stikstof, fosfaat, kali, secundaire nutriënten, micronutriënten of pH heeft ten opzichte van drijfmest van bedrijf M1. Daarnaast wordt aangegeven of het mestproduct aan de kwaliteitseisen van RENURE voldoet. RENURE moet echter ook gemaakt worden middels een van de drie benoemde technieken (omgekeerde osmose, strippen-scrubben of struviet productie), wat niet in dit overzicht is meegenomen.

Samenvattende tabel uit het rapport waarin voor verschillende mestproducten is aangegeven of het mestproduct meer (+), minder (-) of een vergelijkbaar (0) gehalte organische stof (OS), stikstof (N), fosfaat (P₂O₅), kali (K₂O), secundaire nutriënten, micronutriënten (per kg product) of pH heeft vergeleken met drijfmest (van bedrijf M1) en of het mestproduct voldoet aan de inhoudelijke kwaliteitscriteria voor RENURE. N.B.: dit betekent niet dat deze meststoffen als RENURE toegepast mogen worden - hiervoor is het ook nodig dat de juiste techniek is gebruikt en dat de producent is geregistreerd of gecertificeerd. 

Vergisten i.c.m. strippen-scrubben
In de tabel is te zien dat de verschillende mestproducten qua samenstelling anders zijn dan drijfmest. Op twee van de onderzochte bedrijven (M2 en M4) wordt mest vergist, vervolgens gescheiden en wordt de dunne fractie gestript. Hierdoor ontstaan drie verschillende mestproducten (dikke fractie digestaat, ammoniumsulfaat en effluent). Kenmerkend aan de dikke fractie van digestaat is een hoog gehalte aan organische stof, (organische) stikstof, fosfaat, secundaire nutriënten en micronutriënten. Ammoniumsulfaat bevat daarentegen een hoog gehalte minerale stikstof en vrijwel geen andere nutriënten. Het effluent is een volumineuze dunne digestaatfractie en bevat vooral veel kalium en daarnaast secundaire nutriënten en micronutriënten.

Scheiden aan de bron
Er ontstaan twee meststromen als mest wordt gescheiden aan de bron, namelijk urine/gier en feces. Op bedrijf M3 werd de feces gefermenteerd en de gier gezeefd. De gefermenteerde feces heeft een hoog gehalte organische stof, secundaire nutriënten en micronutriënten. Vergeleken met drijfmest bevat de gezeefde gier minder stikstof, maar het heeft een relatief hoger aandeel minerale stikstof.

De fecesfractie kan ook mechanisch verder worden gescheiden (bedrijf M5). De feces zelf is namelijk vaak te dik om eenvoudig te kunnen verpompen maar te dun om als vaste mest te kunnen worden gebruikt. Met de scheiding ontstaan er drie mestproducten. Vooral de gier en dikke fractie zijn verschillend van samenstelling. De dikke fractie bevat namelijk relatief veel organische stof en heeft een hoog gehalte aan organische stikstof, terwijl de gier juist een hoger aandeel minerale stikstof heeft. Het fosfaat is min of meer gelijkmatig over de verschillende fracties verdeelt, waardoor er geen sprake is van een typische fosfaatmeststof.

Variatie tussen de mestmonsters
Tussen de verschillende monstername momenten was een variatie in de samenstelling te zien. De verschillen waren te zien in de mestproducten, nutriënten en bedrijven. De dikke fracties en de gefermenteerde feces vertoonden over het algemeen de meeste variatie. Ook was de variatiecoëfficiënt (CV) van ammoniumsulfaat voor fosfaat, kali en zink hoog. Dit kwam doordat de absolute gehalten erg laag waren, waardoor een klein absoluut verschil tot een groot relatief verschil leidde. De twee bedrijven met mestvergisters (M2 en M4) produceerden dezelfde mestproducten, maar de dikke fractie van het digestaat en het ammoniumsulfaat van bedrijf M2 lijken stabieler dan van bedrijf M4. De variatiecoëfficiënt van bedrijf M2 was namelijk lager. Daarentegen vertoonde het effluent van bedrijf M4 juist weinig variatie.

Ook tussen de bedrijven zat er verschil in samenstelling van de mestproducten. Het bedrijf met scheiding aan de bron gecombineerd met mechanische scheiding (M5) vertoonde veel variatie in gehalten van primaire nutriënten, met name bij de gier en dikke fractie. De variatie in gehalten van secundaire nutriënten en micronutriënten was echter lager vergeleken met de andere bedrijven. Over het algemeen vertoonde het kopergehalte van de secundaire en micronutriënten in alle mestproducten veel variatie. Op het ammoniumsulfaat van een bedrijf na was de variatie in pH laag. De variatie in de pH op dit bedrijf (M4) werd veroorzaakt door één monster met een hogere pH.  

In het rapport staan tabellen met de gemeten waarden van de verschillende meststromen van de vijf melkveebedrijven.

Voldoen de mestproducten aan de RENURE-criteria?
In het onderzoek is gekeken in hoeverre de onderzochte mestproducten voldoen aan de kwaliteitseisen voor RENURE. Een van de RENURE-criteria is dat de verhouding tussen minerale stikstof en totale stikstof minimaal 90% is en/of dat de verhouding tussen koolstof (C-organisch) en stikstof (N-totaal) maximaal 3 is. Dit is voor alle bemonsterde mestproducten in onderstaande grafiek weergegeven. Het ammoniumsulfaat voldoet aan de eis voor het aandeel minerale stikstof. De C/N-verhouding is echter niet berekend, waardoor deze waarde in de grafiek op 0 is gezet. Ammoniumsulfaat (spuiwater) afkomstig uit een luchtwasser voldoet ook aan de eisen voor RENURE, maar mag al als overige anorganische meststof worden toegepast. Qua gehalten kwam het spuiwater overeen met het ammoniumsulfaat afkomstig van stikstofstrippers. De gezeefde gier voldoet ook aan deze RENURE-criteria, maar mag niet als RENURE-meststof worden toegepast omdat het niet aan de techniekeis voldoet. Alle mestproducten bleven (ruim) onder de bovengrens voor het koper- en zinkgehalte. Microbiologische parameters zijn niet meegenomen in dit onderzoek.

Gemiddelde waardes van een aantal mestmonsters t.a.v. twee van de RENURE-criteria, met op de x-as het criterium: N_mineraal / N_totaal ≥ 0,9 en op de y-as het criterium: C_totaal / N_totaal ≤ 3.

Volumes en nutriëntenstromen
Het was niet mogelijk om de volumes van alle meststromen nauwkeurig te meten. De meeste volumes zijn daarom gebaseerd inschattingen van de veehouders, gecombineerd met enkele aanvullende metingen. Daarnaast is het volume van de uitgaande drijfmest bij bedrijf M1 (gangbare roostervloer) en M2 (dagontmesting) forfaitair bepaald. De volume- en nutriëntenstromen en scheidingsrendementen geven daardoor enkel een globaal inzicht in de nutriëntenverdeling tussen de mestproducten en zijn deze niet volledig kloppend. Onderstaande figuren met de volume- en nutriëntenstromen tellen daarom niet altijd op tot 100%. De scheidingsrendementen zijn niet gecorrigeerd voor fosfor en kalium.

Een van de inzichten die in dit onderzoek werd opgedaan was dat de efficiëntie van het scheiden van nutriënten varieert bij stalsystemen met bronscheiding. Het effluent van strippen-scrubben heeft daarnaast een groot volume, waardoor het naast kalium ook een forse hoeveelheid stikstof bevat. Door het hogere volume van de dikke fractie en het effluent bevat het ammoniumsulfaat, ondanks dat het een geconcentreerd stikstofproduct is, maar ongeveer 25% van de totale stikstof. De scheidingsrendementen lieten zien dat meeste fosfaat in de gefermenteerde feces en dikke fracties terechtkwamen. Kali ging voornamelijk naar de (gezeefde) gier en het effluent.

Volumestroom (boven) en nutriëntstroom (stikstof) van stikstof (onder) van de mestproducten van de bedrijven met vergisters (M2 links en M4 rechts). De percentages geven per processtap de verdeling van het betreffende nutriënt weer ten opzichte van de drijfmest aan het begin.

Conclusie
Het is dus mogelijk om mestproducten te produceren met verschillende samenstellingen door gebruik te maken van innovatieve stalsystemen of aanvullende bewerkingstechnieken. Echter hebben niet alle mestproducten een stabiele samenstelling door het jaar heen. De volume- en nutriëntenstromen en de scheidingsrendementen geven een indruk van hoe nutriënten zich verdelen over de meststromen. Ook bleek dat er op de bedrijven die meededen in dit onderzoek eerder sprake was van een stikstofoverschot dan een fosfaat- of kali-overschot. In de praktijk betekent dit dat een veehouder mest – met fosfaat en kali – af moet voeren, om vervolgens kunstmest aan te voeren. Door RENURE te produceren, in dit geval ammoniumsulfaat uit strippen-scrubben, kunnen meer nutriënten op het eigen bedrijf gebruikt worden. Dit zou nog meer kunnen zijn als ook dunne fracties, zoals de dunne fractie na mechanische scheiding en gier uit bronscheiding, ook erkend zouden worden als RENURE. Uit dit onderzoek blijkt dat deze producten kunnen voldoen aan de kwaliteitscriteria, maar nog niet altijd even stabiel zijn.

Over BSMO
De PPS betere stal, betere mest, betere oogst (BSMO) is inmiddels afgerond. Het richtte zich op onderzoek naar meststromen uit nieuwe stalconcepten: wat zijn deze meststromen, en hoe kunnen deze bijdragen aan de reductie van emissie van ammoniak, methaan en lachgas, al dan niet na verdere verwerking van de meststromen? En wat is de waarde van deze nieuwe mestproducten voor de gewassen op het land en als bron van groene energie?

BSMO werd uitgevoerd door Wageningen Research. Partners zijn NCM, LNV, vijf provincies, BO Akkerbouw, SBK, Melkveefonds, ZLTO, FME en elf techniekleveranciers.