DE69527884T2

DE69527884T2 - Ammoniak-Emissions- und Geruchskontrolle von Tierexkrementen

Info

Publication number: DE69527884T2
Application number: DE69527884T
Authority: DE
Inventors: Johannes A.C. Van Ooijen
Original assignee: DSM NV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2015-05-17
Also published as: DK0683985T3; DE69527884D1; TW306870B; US5562916A; EP0683985A1; KR950030835A; JP4007623B2; JPH08149955A; EP0683985B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekämpfung oder Verhinderung der Emission von schlecht riechendem Ammoniak aus organischen Abfällen, insbesondere tierischen Exkrementen und Dünger, unter Verwendung einer speziellen Tierfutterzusammensetzung.
Ammoniak ist das Nebenprodukt des Abbaus von Harnstoff durch Enzyme, wie Urease, wobei der Harnstoff seinerseits durch Abbau von Harnsäure gebildet wird. In Geflügel- und in Schweineanlagen kann die Konzentration von Ammoniak in der Atmosphäre im Allgemeinen so hoch sein, dass sie nicht nur unangenehm ist, sondern auch die Ursache von beispielsweise Ammoniakblindheit bei Geflügel sein kann. Dies wiederum kann das Geflügel oder andere Tiere von ihrer Nahrung abhalten und folglich zu Produktionsverlust führen. Im Fall von Schweinen und Ferkeln kann das Vorliegen von übermäßigem Ammoniak in der Atmosphäre, wo sie gehalten werden, Atemwegserkrankungen verursachen. Das gleiche gilt auch für andere Tiere, seien es Kühe in einem Stall oder Haustiere, wie Katzen, Hunde, Vögel, Hamster oder Meerschweinchen. In allen diesen Fällen besteht eine Wahrscheinlichkeit zur Exkrementanhäufung, die die Hauptursache zur Ammoniakansammlung ist. Das Vorliegen von überschüssigem Ammoniak in der Atmosphäre kann auch für Landwirte schädlich sein, die mit solchen Materialien umgehen müssen, um einen guten Qualitätsdünger zu erzeugen, der selbst aufgrund Abbau Ammoniak abgeben kann. Zusätzlich zu dem Vorstehenden ist Ammoniak eine der Quellen von saurem Regen.
Viele Versuche wurden unternommen, Ammoniakemission zu entfernen/zu bekämpfen oder solchen Geruch zu maskieren, jedoch mit begrenztem Erfolg, weil die für solchen Zweck verwendeten Mittel selbst schlecht riechen oder für die Handhabenden solcher Mittel unangenehm sind. Die Verwendung von Maskierungsmitteln, wie Parfüms usw., war auch nicht erfolgreich und teuer. Beispielsweise beschreibt US-A-3944408 die Verwendung eines biologischen Düngemittels, hergestellt durch Behandeln von Klärsedimentationsschlamm mit Sulfitablauge und Vermischen des behandelten Produkts mit pulverisierter Pflanzenmasse. Mineralsäuren, wie Schwefelsäure und Salzsäure, wurden zum Bekämpfen von Gerüchen verwendet. US-A- 3989498 beschreibt die Verwendung eines Gemisches von Eisessig und Amylalkohol, wobei der Letztere für diesen Zweck eine desodorierende Wirkung aufweist. US- A-5039481 beschreibt ein Verfahren zum Einfangen von Ammoniak, das durch Zersetzung von Viehbestandexkrementen an die Luft freigesetzt wurde, unter Verwendung einer einfangenden Zusammensetzung, umfassend eine Polycarbonsäure, wie Oxalsäure; 1,2-, 1,3 oder 1,4-Cyclohexandicarbonsäure oder Polyacrylsäure. Diese Säuren enthalten gegebenenfalls solubilisierende Mittel, beispielsweise Wasser oder ein Glykol, Duftstoffe und ein Absorptionsmittel, das Sägemehl oder Reishülsen sein kann. Das Abstract von JP-B-85015331 ist ähnlich zu dem letzten Dokument mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung ein Gemisch von Oxal-, Adipin- oder Weinsäure mit einem Kompost, erhalten aus aerober Fermentation von Abwasser, Fäkalien usw., umfasst. US-A-4405354 beschreibt auch ein Verfahren zum Unterdrücken und Bekämpfen von Ammoniakgeruch von organischen Abfällen durch Inkontaktbringen des Abfalls mit einem antiammoniakalischen Mittel, das eine Bekämpfungskomponente, ausgewählt aus (a) einbasigen Salzen von zweibasigen Säuren oder ein-, zwei- oder dreibasigen Säuren usw., umfasst, wobei die Bekämpfungskomponente eine Dissoziationskonstante (pKa) aufweist, die geringer als jene von Ammoniak ist. Eines der weiteren begleitenden Probleme von Abfallmaterialien, die in der Lage sind, Ammoniak zu erzeugen, besteht darin, dass diese gewöhnlich den Witterungseinflüssen aufgesetzt sind, und beispielsweise während des Regens, das zum Absorbieren von Ammoniak verwendete Mittel wahrscheinlich hinfort ausgelaugt wird, wodurch das Schutzverfahren im Wesentlichen unzureichend wird. Dies ist besonders wahrscheinlich, wenn die verwendeten sauren Mittel beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure oder Fettsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure und Propionsäure, sind, die alle vollständig mit Wasser mischbar sind.
Vor kurzem beschrieben JP-A-91034905 und JP-A-62096046 die Verwendung von Eisensalzen von organischen Säuren in Tierfuttern, um die Ammoniakemission bei Ausscheidungen zu vermindern oder zu inhibieren. Eines der Probleme mit solchen Salzen besteht darin, dass die in den Nahrungen geforderte Eisenkonzentration, um wirksam zu sein, so hoch sein muss, dass sie für das Tier selbst stark toxisch wird.
Somit betreffen die meisten der vorstehend beschriebenen Mittel das Behandeln des Exkrements, nachdem es durch das Tier ausgeschieden wurde und folglich nachdem die Emission von Ammoniak zu einem bestimmten Ausmaß stattgefunden hat. Darüber hinaus sind solche Mittel zum Inhibieren der Ammoniakemission entweder aufgrund der unzureichenden Bedeckung der geforderten Oberfläche oder aufgrund ihrer Anfälligkeit, durch Wasser oder Regen ausgelaugt zu werden, teuer oder unwirksam, außerdem sind einige der Säuren, wie Ameisen-, Essig- oder Propionsäure selbst stark riechend und korrosiv und sind folglich in der relevanten Umgebung schwierig zu handhaben und können selbst eine Verschmutzung darstellen. Darüber hinaus wird die Verwendung von organischen Säuren, wie Ascorbinsäure, für diesen Zweck wahrscheinlich unwirtschaftlich sein.
Es ist auf dem Fachgebiet für Tierfutter bei einer Nahrung, umfassend ein Chlorid, Phosphat oder Sulfat eines Kations, wie Calcium, auch bekannt, den Calciumverlust der Tiere aufgrund Exkretion in Gegenwart von acidogenen Anionen aufzufüllen (siehe Artikel mit dem Titel "The Effect of Calcium Sulfate (Gypsum) in Combination with Different Sources and Forms of Calcium Carbonate on Acid-Base Balance and Eggshell Quality" von K. Keshavarz in Poultry Science, 70, S. 1723-1731 (1991)). Diese Untersuchungen hinsichtlich der Wirkung von Calciumsulfat wurden hauptsächlich unternommen, um ihre Wirkung auf die Eierschalenqualität und den Blut- Säure-Base-Gleichgewicht-Status von Legehennen zu ermitteln. In diesem Artikel fasst der Autor zusammen:
"Die vorliegenden Versuche zeigen an, dass Calciumsulfat an sich keine befriedigende Quelle von Calcium für Legehennen ist." (S. 1731, linke Spalte, Z. 8-10).
Der Autor fügt weiterhin in dem letzten Absatz auf der gleichen Seite hinzu, dass:
"die fehlende Reaktion auf Kalkbruchzusatz wird wahrscheinlich durch dessen geringere Löslichkeit und geringeren Anteil an großen Teilchen als Austernschale verursacht."
In dem zweiten Absatz des letzten Artikels (s. Artikel mit dem Titel "The Effect of Acidogenic Salts an Acid-Base Balance and Eggshell Quality in Laying Hens" von K. Keshavarz, in "Proceedings 1993" auf der Cornell-Ernährungskonferenz für Nahrungsmittelhersteller (1993), s.19-21) weist der gleiche Autor aus, dass:
"die Ergebnisse der vorangehenden Versuche in unserem Laboratorium haben gezeigt, dass höhere Mengen an Chlorid, Phosphor oder Sulfat in der Nahrung negative Wirkungen auf die Schalenqualität ausüben und Blutindikatoren des Säure-Base-Gleichgewicht (11-13) ändern. Weiterhin zeigten die erhaltenen Informationen an, dass die negative Wirkung von acidogenen Anionen auf die Schalenqualität von erhöhter Calciumexkretion begleitet waren."
Darüber hinaus fasst der Autor - seine früheren Ansichten bestätigend - im letzten Absatz dieses späteren Artikels zusammen:
"Die Ergebnisse von diesen Versuchsreihen zeigen im Allgemeinen an, dass a) aufgrund des Einschlusses von Calciumsalzen von Chlorid, Phosphor und Sulfat in die Nahrung die Schalenqualität vermindert wird und Blutindikatoren des Säure-Base-Gleichgewichts verändert werden..."
Jedoch wird aus diesen Artikeln deutlich, dass Calciumchlorid, -phosphat oder -sulfat weder erwünschte Komponenten einer Nahrung, zumindest für Legehennen, sind und noch wurden sie zum Verhindern oder Hemmen der Ammoniakemission aus tierischen Exkrementen verwendet.
Es wurde nun gefunden, dass die vorstehenden Probleme durch Verändern der Art der Nahrung für das Tier, wie Geflügel, Rind und Schweinen, abgeschwächt werden können, sodass das Exkrement des Tiers, das mit einer Nahrung gefüttert wurde, einen pH-Wert von 7 oder unter 7 aufweist, wodurch die Ammoniakemission "an der Quelle" unterdrückt wurde.
Folglich ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bekämpfen oder Verhindern von Ammoniakemission aus tierischen Exkrementen, wobei das Verfahren das Füttern des Tiers mit einer Nahrung umfasst, die eine wirksame Menge von mindestens einer acidogenen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lysin, Benzoesäure oder einem Salz davon und einem Ammoniumsalz einer Carbonsäure, umfasst, sodass das Exkrement des Tiers während der Exkretion einen pH-Wert von 7 oder unter 7 aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Tierfutterzusammensetzung, die eine wirksame Menge von mindestens einer acidogenen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lysin, Benzoesäure oder einem Salz davon und einem Ammoniumsalz einer Carbonsäure, umfasst, sodass das Exkrement des Tiers während der Exkretion einen pH-Wert von 7 oder unter 7 aufweist.
Die acidogene Verbindung kann ein Ammoniumsalz einer organischen Säure, wie Ammoniumbenzoat, sein. Salze von Natrium, Kalium und Eisen sind ausgeschlossen, da es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Natrium-, Kalium- und Eisengehalt solcher Nahrungsmittel zu senken. Dies kann durch relatives Erhöhen des Säureaniongehalts solcher Nahrungsmittel erreicht werden. Wenn ein Benzoesäuresalz als die acidogene Verbindung verwendet wird, ist es bevorzugt, es in Kombination mit einem Elektrolyten anzuwenden. Beispiele für Elektrolyten schließen die Salze von Mineralsäuren, insbesondere Schwefel-, Salz- oder Phosphorsäure, ein. Erdalkali- oder Ammoniumsalze von diesen Mineralsäuren sind die bevorzugten Elektrolyten insbesondere Ammoniumchlorid.
Somit ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung außerdem eine Tierfutterzusammensetzung, umfassend eine wirksame Menge eines Benzoatsalzes und eines Elektrolyten, die in der Lage ist, den pH-Wert des Exkrements des so gefütterten Tiers für mindestens 24 Stunden bei oder unter 7 zu halten.
In einer solchen Formulierung liegt das Verhältnis des Elektrolyten zu dem Benzoesäuresalz geeigneterweise im Bereich von 0,5 : 1 bis 5 : 1 Gewicht/Gewicht, vorzugsweise 1,5 : 1 bis 3 : 1 Gewicht/Gewicht.
Die Zusammensetzung einer herkömmlichen Grundnahrung für ein Tier, wie Geflügel, Schweine oder Rind, umfasst geeigneterweise die in nachstehender Tabelle 2 gezeigten Komponenten.
Es ist ersichtlich, dass diese üblichen Nahrungen rund 7-8 Gew.-% Calciumcarbonat einschließen. Wenn 10-50% Gewicht/Gewicht, vorzugsweise 15-45 Gewicht/Gewicht, dieser Calciumcarbonatkomponente gegen eine wie vorstehend offenbarte acidogene Verbindung ersetzt werden, wurde nun gefunden, dass die Ausscheidungen des Tiers, das mit einer solchen Nahrung gefüttert wurde, einen pH- Wert im Bereich von 6,3-6,9 aufweist. Da dies ein saurer pH-Wert ist, wird kein Ammoniak aus den Ausscheidungen entweichen. Da der pH-Wert 7 überall in den Ausscheidungen vorliegt, besteht außerdem keine Gefahr, dass die inhibierende Wirkung der Unterdrückung von Ammoniakemission durch äußere Faktoren, wie Regen oder Wind, vermindert wird. Es gibt keinen Bedarf für die kontinuierliche Zuführung von Chemikalien aus einer äußeren Quelle, um diesen pH-Wert zu halten und es gibt weder eine Umweltverschmutzung, noch gibt es einen Bedarf für einen Arbeiter, den Inhibitor zu handhaben oder auf die Exkremente anzuwenden. Alles, was erforderlich ist, ist die erforderliche Menge der acidogenen Verbindung während der Herstellung der Nahrung für das Tier abzumessen. In allen Fällen wird der pH- Wert des Exkrements für einen Zeitraum von mindestens 24 Stunden nach Exkretion unter 7 gehalten und in den meisten Fällen wird der pH-Wert für mindestens 48 Stunden unter 7 gehalten. Im Fall der Anwendung einer Kombination eines Elektrolyten und eines Benzoesäuresalzes, wie beispielsweise Ammoniumchlorid und Ammoniumbenzoat, wird der pH-Wert des Exkrements nach einer Woche unter 7 und nach 10 Tagen bei oder etwa 7 gehalten.
Trotz den negativen Lehren des vorstehend in der Übersicht angegebenen Standes der Technik zeigt die vorliegende Erfindung, dass durch Anwenden einer bestimmten Menge einer acidogenen Verbindung auf die Nahrung eines Tiers, ob Legehennen, Rinder oder Schweine, die nachteiligen Wirkungen minimiert werden können und tatsächlich die vorteilhafte Wirkung der Verminderung von Ammoniakemission aus ihren Exkrementen realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die nachstehenden Beispiele weiter erläutert:

Vergleichsbeispiele:

In einem Vergleichstest wurden die nachstehenden Nahrungszusammensetzungen hergestellt, die die nachstehenden Bestandteile in Gew.-% (s. Tabellen 1 und 2) aufwiesen. Diese Nahrungszusammensetzungen sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung:

Tabelle 1

Bestandteile Berechnete Analyse (%)
Mais 63,90
Sojabohnenmehl 20,26
Fleisch- und Knochenmehl 6,00
Gemischtes Fett 2,00
Salz 0,35
Vitamingemisch 0,25
Mineralgemisch 0,15
DL-Methionin 0,09
Kalkstein 4,00
Calciumsulfat 4,00
Diese Futterzusammensetzung wurde an Geflügel verfüttert und der pH-Wert der Exkremente von dem so gefütterten Geflügel wurde gemessen und mit 6,7 gefunden. Dies ist deutlich ein saurer pH-Wert und folglich ist es unwahrscheinlich, dass es eine Emission von Ammoniak aus solchen Exkrementen gibt.

Tabelle 2

Bestandteile Berechnete Analyse (%)
Mais 63,90
Sojabohnenmehl 20,26
Fleisch- und Knochenmehl 6,00
Gemischtes Fett 2,00
Salz 0,35
Vitamingemisch 0,25
Mineralgemisch 0,15
DL-Methionin 0,09
Kalkstein 8,00
Der pH-Wert der Exkremente aus mit dieser Futterzusammensetzung gefüttertem Geflügel wurde mit 7,6 gemessen. Dies ist ein alkalischer pH-Wert und es wird deutlich, dass unter solchen Bedingungen die Exkremente eine unerwünschte Emission von Ammoniak verursachen würden.
Beispiel: Es wurde überraschenderweise gefunden, dass wenn Ammoniumbenzoat als eine Komponente in Schweinefutter zusammen mit Ammoniumchlorid verwendet wird, der pH-Wert der Exkremente von Schweinen, die mit einem solchen Futter gefüttert wurden, nur 4,6 war. Der pH-Wert der Exkremente von Schweinen, die mit einem herkömmlichen Futter gefüttert wurden, steigt normalerweise im Laufe der Zeit, beispielsweise nach 8 Tagen. Wenn jedoch die beanspruchte Zusammensetzung in das Schweinefutter (s. Tabelle 3) eingearbeitet wird, bleibt der pH-Wert der Exkremente unter 7 nach einer Woche und niedrig (bei oder etwa 7) auch nach 10 Tagen.
Die nachstehende Futterzusammensetzung, in der alle Mengen in Gewichtsprozent gezeigt werden, wurde an Schweine verfüttert. Tabelle 3
Der pH-Wert des Harns der Schweine, die mit dieser Nahrung für zwei Tage gefüttert wurden, wurde über verschiedene Zeiten verfolgt und wurde wie nachstehend gefunden (s. nachstehende Tabelle 4). Tabelle 4
* Erste Exkretion durch die Schweine nach der 2 Tage-Fütterungsstufe.
Aus diesen Ergebnissen wird sehr deutlich, dass die Verwendung von Zusätzen der vorliegenden Erfindung zu Exkrementen mit stark sauren und stabilen pH-Werten führt und folglich zu geringer oder keiner Ammoniakemission führt.

Claims

1. Tierfutterzusammensetzung, die eine wirksame Menge von mindestens einer acidogenen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lysin, Benzoesäure oder einem Salz davon und einem Ammoniumsalz einer Carbonsäure, umfasst, sodass das Exkrement des Tiers zum Zeitpunkt der Exkretion einen pH-Wert von 7 oder unter 7 aufweist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge von mindestens einer acidogenen Verbindung in der Lage ist, den pH-Wert des Exkrements des so gefütterten Tiers für mindestens 24 Stunden bei oder unter 7 zu halten.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die acidogene Verbindung Ammoniumbenzoat ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Ammoniumbenzoat in Kombination mit einem Elektrolyten verwendet wird.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei der Elektrolyt eine Mineralsäure, ausgewählt aus einer oder mehreren von Schwefelsäure, Salzsäure und Phosphorsäure, und/oder einem Ammoniumsalz davon ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Verhältnis des Elektrolyten zu dem Benzoatsalz im Bereich von 0,5 : 1 bis 5 : 1 Gewicht/Gewicht liegt.

7. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche 4-6, umfassend eine wirksame Menge eines Benzoatsalzes und eines Elektrolyten, die den pH-Wert des Exkrements des so gefütterten Tiers für mindestens 24 Stunden bei oder unter 7 halten kann.

8. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche 4-7, wobei das Verhältnis des Elektrolyten zu dem Benzoatsalz im Bereich von 0,5 : 1 bis 5 : 1 Gewicht/Gewicht liegt.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei 10-50% Gewicht/Gewicht Calciumcarbonat in einer etwa 7-8 Gew.-% Calciumcarbonat einschließenden Grundnahrung durch ein acidogenes Calciumsalz ersetzt werden, sodass die Ausscheidungen des mit einer derartigen Nahrung gefütterten Tiers einen pH-Wert im Bereich von 6,3-6,9 aufweisen werden.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Grundnahrung eine wie in der nachstehenden Tabelle gezeigte Zusammensetzung aufweist.

Bestandteile Berechnete Analyse (%)

Mais 63,90

Sojabohnenmehl 20,26

Fleisch- und Knochenmehl 6,00

Gemischtes Fett 2,00

Salz 0,35

Vitamingemisch 0,25

Mineralgemisch 0,15

DL-Methionin 0,09

Kalkstein 8,00

11. Verfahren zum Bekämpfen oder Verhindern von Ammoniakemission aus tierischen Exkrementen, wobei das Verfahren das Füttern des Tiers mit einem Futter umfasst, das eine wirksame Menge von mindestens einer acidogenen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Lysin, Benzoesäure oder einem Salz davon und einem Ammoniumsalz einer Carbonsäure, umfasst, sodass das Exkrement des Tiers zum Zeitpunkt der Exkretion einen pH- Wert von 7 oder unter 7 aufweist.