Funktionssichere FlüssigentmistungFunktionssichere Flüssigentmistung

Funktionssichere Flüssigentmistung

Wie es in der Praxis gelingen kann, die Anforderungen des Tierschutzlabels "Für Mehr Tierschutz" zu erfüllen, wird im Projekt "Label-Fit" untersucht. Dabei geht es unter anderem um verfahrenstechnische Lösungen für die Flüssigentmistung von Schweineställen.

Schweinemäster, die das Tierschutzlabel "Für Mehr Tierschutz" führen möchten, müssen ihren Tieren organisches Beschäftigungsmaterial anbieten. In Ställen mit Spaltenboden und Gülleentmistung birgt dies jedoch ein verfahrenstechnisches Problem: Stroh, Heu oder Maissilage können auf der Gülle dichte Schwimmschichten ausbilden, die den Abfluss behindern. Die Entmistungskanäle, die in der Regel auf Flüssigmist und nicht auf die erhöhten Trockensubstanz- und Fasergehalte von organischen Beschäftigungsmaterialien ausgerichtet sind, können dann verstopfen. Deshalb sind Methoden gefragt, die auch dann eine funktionssichere Entmistung gewährleisten, wenn dem System neben der Gülle zusätzlich langfaseriges, organisches Material zugeführt wird.

Forscher der Universität Hohenheim arbeiten derzeit an technischen Verfahren, die das Entsorgungsproblem der organischen Masse lösen sollen. Mit Hilfe eines Versuchsstandes wollen sie den Entmistungsvorgang simulieren, nach potenziellen Verstopfungspunkten suchen und Möglichkeiten zu deren Auflösung finden. Die Versuche der Hohenheimer Wissenschaftler sind Teil des Projektes "Label-Fit: Schweinehaltung fit für das Tierschutz-Label". Neben der Universität Hohenheim beteiligen sich das Bildungs- und Wissenszentrum Boxberg (Landesanstalt für Schweinezucht), das Institut für Tierschutz und Tierhaltung des Friedrich-Loeffler-Instituts, der Deutsche Tierschutzbund und die VION GmbH an dem Forschungsvorhaben.

Im ersten Teil des Projekts konzentrierten sich die Forscher auf die Entwicklung eines kompakten Moduls, das in die Güllekanäle von Schweineställen eingebaut werden könnte, um dort für eine funktionssichere Entmistung zu sorgen. Das Modul soll vor allem dazu dienen, die auf der Gülle schwimmende Schicht aus langfaserigem Material aufzulösen und sie portionsweise in den abfließenden Güllestrom einzumischen.

Entmistungsvorgang mit Hilfe eines Versuchsstandes simulieren

Aus der Praxis ist bekannt, dass Schwimmschichten unterschiedlich dicht sein können und auch nicht immer zusammenhängen. Dicke Matratzen finden sich vor allem unter den Liegeflächen der Tiere und unter den Futterstellen. Dazwischen tauchen immer wieder sehr dünne, ausgefranste Schichten auf. Um die unterschiedlichsten Situationen durchspielen zu können, die sich bei der Entmistung eines Schweinestalles ergeben, entwickelten die Wissenschaftler einen speziellen Versuchsstand. Dieser besteht aus drei funktionellen Einheiten:

  1. Becken aus transparentem Acrylglas
  2. Rohrsystem aus transparentem PVC (Polyvinylchlorid)
  3. Spülpumpe

Das Becken (Länge: 6 Meter, Breite: 0,6 Meter, Höhe: 0,4 Meter) ist das Hauptelement des Versuchsstandes. Mit ihm wird der Güllekanal nachgebildet. Weil das Becken aus transparentem Acrylglas besteht und demzufolge durchsichtig ist, können die Wissenschaftler das Verhalten der (Modell-) Flüssigkeiten und des langfaserigen Materials bei einem nachgestellten Entmistungsvorgang genau beobachten. Das gilt auch für das Rohrsystem aus transparentem PVC, das ebenfalls Einblicke in sein Inneres gestattet. Das fünf Meter lange Hauptrohr des Systems verläuft parallel unter dem Becken und mündet in einen präparierten Zwischenbehälter mit Siebeinlage (Fassungsvermögen des Behälters: 1000 Liter). Mit dem Becken und mit dem Rohrsystem wird eine Schwerkraftentmistung ohne Steigung nachgebildet. Die Spülpumpe als dritte funktionelle Einheit des Versuchsstandes ist an den Zwischenbehälter gekoppelt. Mit ihr kann die Modellflüssigkeit zurück in das Becken gepumpt werden.

Herausforderung Schweinegülle

Die Suche nach einer geeigneten Modellflüssigkeit, mit welcher die besonderen Fließeigenschaften von Gülle abgebildet werden können, erwies sich bislang als die größte Herausforderung der Versuchsanstellung. Denn Schweinegülle unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften sehr von anderen Flüssigkeiten: Sie ist eine so genannte pseudoplastische Flüssigkeit. Im Gegensatz zu Wasser oder Öl (so genannten newtonschen Flüssigkeiten) nimmt ihre Viskosität (Zähigkeit, Zähflüssigkeit) bei hohen Scherkräften ab.

Aus diesem Grund konnten die Hohenheimer Wissenschaftler bei ihren Versuchen auch kein reines Wasser als Modellflüssigkeit verwenden. Sie testeten deshalb verschiedene Verdickungsmittel, und zwar Johannisbrotkernmehl, Guarkernmehl, Gummi Arabicum, Xanthan und Carboxymethylcellulose. Letztere kam den Fließeigenschaften von Gülle am nächsten, speziell den Fließeigenschaften von Gülle mit einer hohen Viskosität. Deshalb scheint Carboxymethylcellulose für weitere Modellversuche geeignet zu sein. Eine passende Modellflüssigkeit für Gülle niedriger Viskosität ließ sich bislang allerdings noch nicht finden. Hierzu sind weitere Versuche erforderlich.

Praktische Erfahrungen sammeln

Der Versuchsstand für die Entwicklung des Entmistungsmoduls wurde inzwischen erfolgreich in Betrieb genommen. Erste Erfahrungen zeigen, dass die Situation in Schweineställen mit Gülleentmistung mit Hilfe des Standes realitätsnah abgebildet werden kann. Festgestellt wurde, dass der Pegelstand der Gülle um bis zu zwei Drittel abfallen muss, bevor die erste Schwimmschicht am Auslass ankommt. Nun geht es darum, Lösungsansätze für die Praxis zu erarbeiten.

Hierfür konstruierten die Forscher eine Antriebs- und Montageeinheit, die sie am Beckenrand des Versuchsstandes fixieren können, um sie mit verschiedenen Aufsätzen zu versehen – zum Beispiel mit verschiedenen Rühr- und Zerkleinerungsmodulen sowie unterschiedlichen Tauch- und Spülmodulen. Zusätzlich variieren sie mit dem Flüssigkeitsfüllstand, mit dem Anteil des langfaserigen Materials sowie mit der Durchflussmenge der Spülpumpe und testen unterschiedliche Ablassintervalle der Modellflüssigkeit.

Das Hauptaugenmerk weiterer Forschungen liegt nun auf der optimierten Zuführung des organischen Materials. Dabei geht es unter anderem um die Entwicklung von Schiebersystemen, die die Bewegung der Exkremente zur Spülöffnung erleichtern.

Die Erfahrungen, die die Hohenheimer Wissenschaftler mit dem Versuchsstand sammelten, werden aktuell mit Daten aus der Praxis zu verglichen. Dazu finden seit Mitte des Jahres 2019 Tests im Bildungs- und Wissenszentrum Boxberg statt.

Letzte Aktualisierung 08.02.2021

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