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    Biofilter - Einfluß unterschiedlicher Filtermaterialien auf die Effektivität
    (2000) Martinec, Milos; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    Um den Einfluß des Filtermaterials auf die Effektivität von Biofiltern zu prüfen, wurden fünf verschiedene Filtermaterialien parallel an einem Mastschweinestall getestet. Die höchste Geruchsreduktion von etwa 81 % wurde bei den Filtermaterialien Biochips und Kokosfaser- Fasertorf festgestellt. Alle Filtermaterialien reduzieren zusätzlich die Emissionen von Ammoniak im Durchschnitt um etwa 9 bis 30 %. Biofilter mit Biochips wiesen deutlich niedrigere Strömungswiderstände und Stromverbrauch auf als die mit anderen Filtermaterialien. Geruchsemissionen aus der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung können durch Biofilter um etwa 25 % bis 95 % reduziert werden. Hierbei warden die Ammoniakemissionen gleichzeitig auch teilweise reduziert (ca. 0 bis 35 %). Der Einsatz von Biofiltern ist aber bei ordnungsgemäßem Betrieb mit sehr hohen Betriebskosten verbunden (HARTUNG et al., 1997; HOPP, 1998; MANNEBECK, 1994). Deswegen werden Biofilter nur dann eingesetzt, wenn der Mindestabstand nach Richtlinien VDI 3471 (1986) und VDI 3472 (1986) oder TA-Luft (1986) unterschritten wird. Eine wesentliche Möglichkeit, Biofilter weiter zu optimieren, besteht in der Auswahl des Filtermaterials. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es, die Geruchsreduktion ausgewählter Filtermaterialien zu ermitteln. Des weiteren sollte der Einfluß des Filtermaterials auf die Höhe der Emissionsminderung von NH3, CO2, CH4, N2O, der Strömungswiderstand und der Stromverbrauch überprüft werden.
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    Biofilters - The Influence of Different Filter Materials on the Reduction Efficiency
    (2000) Martinec, Milos; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    The influence of five different filter materials on the reduction efficiency of biofilters has been investigated in parallel long-term measurements in a stall for fattening pigs. The greatest odour reduction (approximately 81%) was achieved with biochips and a mixture of coconut fibre and fi- bre peat as filter materials. All filter materials additionally reduce am- monia emissions by an average of about 9 - 30%. Biofilters with bio- chips caused considerably lower flow resistance and electricity con- sumption than filters with other materials. Biofilters allow odour emissions from farm animal husbandry to be re- duced by approximately 25 - 95%. Ammonia emissions also diminish to a certain extent (about 0 - 35%). However, very high operating expenses are attached to the use of biofilters if they are used properly (HARTUNG et al., 1997; HOPP, 1998; MANNEBECK, 1994). For this reason, they are used only when the minimum distance required by the VDI 3471 (1986) and VDI 3472 (1986) guidelines as well as the TA Luft (1986) (German Air Pollution Regulations) cannot be kept. The selection of the filter material provides a significant possibility to further optimize bio- filters.The present study was conducted to establish the odour reduction achieved by selected filter materials. Additionally, it was the goal of this research to examine the influence of the filter material on the reduction of the emission of NH3 , CO2 , CH4 , and N 2 O, as well as flow resistance and electricity consumption.
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    Development of Innovative Ventilation Systems for Fattening Pigs : Part I - Method and First Results
    (2004) Häußermann, Angelika; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    The aim of the above named project at the Institute of Agricultural Engi- neering (University Hohenheim) is to develop and to test several innova- tive ventilation systems. The investigations focus on an improved indoor air quality, the reduction of environmentally toxic and greenhouse gases from animal husbandry and the technical use of additional housing and animal parameters to control the indoor air climate within the scope of Precision Livestock Farming. To reach this aim experimental work is done for more than one year in the Hohenheim research facility for fat- tening pigs. The experimental pig facility is subdivided in two compart- ments and features two different feeding systems. For the investigations the research facility was upgraded according to current animal welfare requirements. Furthermore the climate control was equipped with a high pressure water fogging system for humidifying and cooling the air. Addi- tional control parameters which influence the degree and the reaction of the ventilation rate in different ways and which starts e.g. the water fog- ging, are the animal activity and the CO 2 -indoor concentration in the compartment. Based on a continuous data collection with high temporal resolution over four fattening periods, data on the indoor air climate and the emission as well as further side effects are recorded within rotating ventilation strategies in the two compartments. In a following step the emissions of NH3 , CO2 and CH 4 are calculated including the background concentration and the exhaust air concentration of each gas, the water vapour cross sensitivity of the gas analysers and the ventilation rate measured simultaneously. Due to the developed innovative experimental design the evaluation of the control strategies encloses different influenc- ing factors like seasonal effects, measuring sections, the feeding systems, the compartments or the effect on the indoor air climate. Part I of the three-part proceedings explicates mainly the developed experimental lay- out, the operating mode of the control strategies, their technical realisa- tion and the approach of the investigation including the data logging sys- tem. Furthermore the practical functionality of the control strategies is described and pictured within the first selected results. The figures com- pare the indoor temperatures, the ventilation rates and the CO2 -indoor concentrations of both compartments, featuring different ventilation con- trol strategies at the same time. The first results indicate the effectiveness of the different ventilation control strategies. When finishing the practi- cal research work in early summer 2004, the final evaluation of the com- pleted data-set is scheduled subsequently.
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    Dynamics of Odour Release from a Pig House - Part 1 : Methodological Realization with Olfactometry and an ?EURoeElectronic Nose?EUR?
    (2001) Brose, Gregor; Hartung, Eberhard
    Due to varying operating conditions, odour emissions from pig houses are subject to large fluctuations. The appropriate selection of representa- tive sampling times as well as the more realistic calculation and evalua- tion of odour levels in ambient air requires more precise knowledge about the dynamics of odour emissions. The investigation programme of the presented project comprises the measurement of seasonal (fattening period), daytime-related, and short- term (feeding) dynamic effects of odour release as well as the identifica- tion of potential factors which influence the amount of odour emission. Parallel to “classic” olfactometry, an “electronic nose” with a chemo- sensor array of ten metal oxide sensors is used. Initial results clearly show the potential of “electronic noses” for the measurement of dynamic fluctuations in gas composition, which also includes odorants. In the second part, evaluation methods adapted to the problem will be used to determine possible connections between the sensor signals of the “electronic nose” and the odour concentrations analyzed by means of olfactometry.
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    Dynamics of Odour Release from a Pig Stall - Part 2 : Results of Parallel Measurements with Olfactometry and the ?EURoeElectronic Nose?EUR?
    (2002) Brose, Gregor; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    The heavily fluctuating operating conditions in pig husbandry due to cli- matic and biological changes (alterations of temperature and air flow ra- te between day and night as well as between summer and winter, increa- sing animal mass during the fattening process, etc.) exert a significant in- fluence on the amount of actual odour emission. The examination pro- gramme of the presented project comprised the measurement of seasonal (fattening course), daytime-related, and short-term (feeding) dynamic ef- fects of odour release, as well as the identification of potential factors which influence the amount of odour emitted. Parallel to “classic” olfac- tometry, an “electronic nose” with a chemosensor array of ten metal oxide sensors was employed. The largest odour emissions are measured on hot summer days, while the lowest emissions were determined on cold winter days. On the one hand, the sensor signals of the “electronic nose” exhibit considerable differences on days with large air flow rate alterati- ons. On the other hand, continuous measurement with the “electronic nose” allows changes in the gas- and odorant composition of the exhaust air during the feeding times to be shown. From the measurement results, recommendations for odour sampling, the consideration of seasonal odour emission fluctuations in odour spreading calculations, and the use of “electronic noses” for the evaluation of odour emissions have been derived.
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    Dynamik der Geruchsfreisetzung aus einem Schweinestall - Teil 1 : Methodische Umsetzung mit Olfaktometrie und 'elektronischer Nase'
    (2001) Brose, Gregor; Hartung, Eberhard
    Die Geruchsemissionen aus Schweineställen unterliegen aufgrund variierender Betriebsbedingungen starken Schwankungen. Genauere Kenntnisse über die Dynamik der Geruchsemissionen sind für eine geeignete Wahl repräsentativer Probenahmezeitpunkte und zur realistischeren Berechnung und Beurteilung von Geruchsimmissionen erforderlich. Das Untersuchungsprogramm des vorgestellten Projektes umfasst die Messung jahreszeitlicher (Mastverlauf), tageszeitlicher und kurzfristiger (Fütterung) dynamischer Effekte der Geruchsfreisetzung sowie die Identifikation potentieller Einflussfaktoren auf die Höhe der Geruchsemission. Parallel zur ?EURzklassischen?EURoe Olfaktometrie wird eine ?EURzelektronische Nase?EURoe mit einem Chemosensor-Array von zehn Metalloxid-Sensoren eingesetzt. Erste Ergebnisse zeigen deutlich das Potential von ?EURzelektronischen Nasen?EURoe, dynamische Veränderungen der Gaszusammensetzung, worin auch die Geruchsstoffe eingeschlossen sind, zu messen. In einem zweiten Teil sollen durch problemangepasste Auswertemethoden mögliche Zusammenhänge zwischen den Sensorsignalen der ?EURzelektronischen Nase?EURoe und den olfaktometrisch analysierten Geruchskonzentrationen ermittelt werden.
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    Dynamik der Geruchsfreisetzung aus einem Schweinestall - Teil 2 : Ergebnisse der parallelen Messungen mit der Olfaktometrie und der 'elektronischen Nase'
    (2002) Brose, Gregor; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    Die stark wechselnden Betriebsbedingungen in der Schweinehaltung durch klimatische und biologische Veränderungen (Temperatur- und Volumenstromänderungen zwischen Tag und Nacht sowie Sommer und Winter, zunehmende Tiermasse während der Mast, etc.) haben einen erheblichen Einfluss auf die Höhe der tatsächlichen Geruchsemission. Das Untersuchungsprogramm des vorgestellten Projektes umfasste die Messung jahreszeitlicher (Mastverlauf), tageszeitlicher und kurzfristiger (Fütterung) dynamischer Effekte der Geruchsfreisetzung sowie die Identifikation potentieller Einflussfaktoren auf die Höhe der Geruchsemission. Parallel zur ?EURzklassischen?EURoe Olfaktometrie wird eine ?EURzelektronische Nase?EURoe mit einem Chemosensor-Array von zehn Metalloxid-Sensoren eingesetzt. Die höchsten Geruchsemissionen werden an heißen Sommertagen, die niedrigsten an kalten Wintertagen ermittelt. Die Sensorsignale der ?EURzelektronischen Nase?EURoe zeigen zum einen deutliche Unterschiede an Tagen mit großen Volumenstromveränderungen. Zum anderen ermöglicht die kontinuierliche Messung mit der ?EURzelektronischen Nase?EURoe Veränderungen in der Gas- und Geruchsstoffzusammensetzung in der Abluft während der Fütterungszeiten aufzuzeigen. Aus den Messergebnissen werden Empfehlungen für die Geruchsprobenahme, für die Berücksichtigung jahreszeitlicher Schwankungen der Geruchsemission in Geruchsausbreitungsrechnungen und für den Einsatz von ?EURzelektronischen Nasen?EURoe zur Beurteilung von Geruchsemissionen abgeleitet.
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    Economic Evaluation of Biofilters
    (2001) Martinec, Milos; Hartung, Eberhard
    During studies on the optimization of biofilters for the reduction of odours from piggeries, two filter materials and different designs were tested parallel in a stall for fattening pigs. Measured mean odour reduc- tion amounted to 70 to 80%. Odour concentration in the waste air consti- tutes the main influencing factor for odour reduction. Sufficient material moisture in the entire volume of the filter material is an essential prereq- uisite for odours to be reduced significantly and as continuously as pos- sible. The use of coarsely structured materials such as biochips allows larger bulk heights and filter volume loads to be reached, which reduces the investment cost considerably. However, flow resistance and, hence, operating expenses for electricity, grow disproportionately. Therefore, these effects must be given special attention when designing a biofilter and calculating the resulting total cost.
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    Emission von Methan (CH4) und Lachgas (N2O) aus der Tierhaltung
    (2000) Hartung, Eberhard; Monteny, Gert-Jan
    Die Treibhausgase Methan (CH4) und Lachgas (N2O) tragen zum globalen Treibhauseffekt bei. Die wesentlichen Quellen für die Emission von Treibhausgasen aus der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung sind die Tiere selbst, die Stallanlagen, die Außenlagerung von Festmist und Flüssigmist und deren Behandlung und Aufbereitung (z. B. Kompostierung), sowie die Ausbringung von Wirtschafts- und Kunstdünger. Die Methanemissionen aus der Nutztierhaltung sind zum größten Teil endogener Natur. Lachgas wird dagegen hauptsächlich während der Lagerung und Behandlung von tierischen Exkrementen und nach ihrer Ausbringung produziert und freigesetzt. Obgleich in vielen Ländern bereits starke Bestrebungen bestehen, die Umweltbelastung durch Nährstoffeinträge sowie durch Ammoniak- und Geruchsemissionen zu reduzieren, wird die Verminderung von Treibhausgasen in der Zukunft an Bedeutung gewinnen, um die Kriterien einer integrierten und nachhaltigen Landwirtschaft (Kyoto-Vereinbarung) zu erreichen. Im Gegensatz zu Ammoniak- und Geruchsemissionen, welche die Landwirte direkt betreffen, ist es momentan nicht zwingend notwendig, Treibhausgase zu reduzieren, da noch keine entsprechenden Gesetze vorliegen. Im Vergleich zu den Daten über die Ammoniakemissionen aus der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung liegen für die Emission von Methan und Lachgas in der Literatur bis dato nur wenige und nur sehr eingeschränkt nutzbare Werte vor. Die nachfolgend zusammengestellte Literatur zeigt, dass verläßliche Daten über die Methanemissionen mehr oder weniger nur im Bereich der Stallhaltungssysteme vorliegen. Es sind kaum Emissionsdaten für N2O-Emissionen vorhanden. Dies ist im wesentlichen dadurch bedingt, dass teilweise noch erhebliche Schwierigkeiten bei der Konzentrationsmessung von N2O bestehen (Auflösegenauigkeit kontinuierlich arbeitender Messgeräte wie z. B. IR-Spectormeter). Die in der Literatur zu findenden Emissionsraten weisen eine große Variation auf, welche im wesentlichen durch die Vielzahl der auf die Emissionen der Treibhausgase wirkenden Einflußfaktoren (z. B. Temperatur, Substratart) zurückzuführen ist. Daher werden womöglich die momentan für die Erstellung nationaler und internationaler Emissionskataster benutzten Standard-Emissionsraten durch zukünftige Versuchsergebnisse teilweise revidiert werden müssen. Darüber hinaus steigt mit zunehmendem Wissen über die Höhe der quellspezifischen Emissionsraten auch die Notwendigkeit, eine weitere Detaillierung der Emissionsfaktoren sowie der auf sie einwirkenden Einflussfaktoren, welche zur Berechnung nationaler Emissionsraten herangezogen werden, vorzunehmen.
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    Entwicklung innovativer Lüftungssysteme für Mastschweine : Teil I - Methode und erste Ergebnisse
    (2004) Häußermann, Angelika; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    Ziel des Projektes am Institut für Agrartechnik der Universität Hohen-heim ist die Entwicklung und der Test innovativer Lüftungssysteme für die Mastschweinehaltung. Schwerpunkte der Untersuchungen bilden die Verbesserung der Stallluftqualität, eine Minderung klima- und umweltrelevanter Emissionen aus der Tierhaltung und die technische Verwendung zusätzlicher Stall- und Tierparameter zur Steuerung des Stallklimas im Rahmen von Precision Livestock Farming. Hierfür werden Versuche über ein Jahr (Hauptuntersuchungen) im Versuchsstall für Mastschweine der Universität Hohenheim in zwei Abteilen und bei zwei verschiedenen Fütterungssystemen durchgeführt. Der Versuchsstall wurde für die Untersuchungen entsprechend aktueller Anforderungen modernisiert und die Stallklimaregelung mit einer zusätzlichen Hochdruckbefeuchtung zur Luftfeuchteregulierung und Luftkühlung ausgestattet. Als zusätzliche Regelgrößen, die die Höhe und die Reaktion des Volumenstromes sowie den Einsatz der Befeuchtung in unterschiedlicher Weise beeinflussen, kommen die Tieraktivität und die CO2-Innenraumkonzentration im Abteil zum Einsatz. Die Datenerfassung erfolgt kontinuierlich in Langzeitmessungen über vier Mastdurchgänge mit hoher zeitlicher Auflösung. Es werden Stallklima- und Emissionsdaten sowie weitere Randparameter bei wechselnden Stallklimaregelkonzepten in den beiden Abteilen erfasst. Die an-schließende Berechnung der Emissionen von NH3, CO2 und CH4erfolgtunter Einbeziehung der Hintergrund- und Abluftkonzentrationen der einzelnen Gase, der Wasserdampfquerempfindlichkeiten der Messgeräte und des zeitgleich über kalibrierte Messventilatoren erfassten Abluftvolumenstromes. Die Bewertung der Regelkonzepte schließt durch die weiterentwickelte statistische Versuchsplanung den Einfluss der jahres-zeitlichen Effekte, der Messabschnitte, der Fütterungssysteme und der Abteile sowie die Auswirkung auf das Stallklima mit ein. Teil I der mehr-teiligen Veröffentlichung erläutert weitestgehend den entwickelten Versuchsplan, die Funktionsweise der Regelkonzepte und deren technischen Umsetzung sowie die methodische Vorgehensweise der Messwert-erfassung. Weiterhin ist die Funktion der Regelkonzepte im praktischen Versuchen anhand erster ausgewählter Ergebnissen dargestellt, die zeit-parallel die Innenraumtemperaturen, Volumenströme und CO2-Innenraumkonzentrationen der beiden Abteile bei unterschiedlicher Stallklimaregelung vergleichen. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die Funktionsweisen der einzelnen Lüftungsvarianten, bzw. Lüftungsregelkonzepte den an sie gestellten Anforderungen entsprechen. Der Ab-schluss der praktischen Untersuchungen und die anschließende Gesamt-auswertung der erfassten Daten ist für Sommer 2004 vorgesehen.
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    Environmentally Compatible Fattening Pig Husbandry I - Sensitivity of Emission Measurements
    (2000) Gallmann, Eva; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    At the Institute of Agricultural Engineering of the University of Hohen- heim, a swine housing system with fully slatted floor (FSF) and a freely ventilated kennel housing system (KHS) are being compared as part of continuous emission measurements with the goal of assessing the envi- ronmental impact of fattening pig husbandry systems. To secure the re- liability of the data, it is first necessary to examine the quality of the measurement, the methodological approach, and the execution of the tri- al. Subsequently, the criteria for data selection are determined taking the sensitivity of the emission measurements into account before the data are used for a comparison of the emission rates. When measuring the gas concentrations of ammonia (NH3 ) and methane (CH4 ), a water vapour cross sensitivity of the measuring instruments of 0.23 and 0.65 ppm/g H2 O/kg of air respectively must be taken into ac- count. Especially in the case of CH4 , this closely restricts the usability and significance of low concentration values if the water content of the sample air ranges between 10 and 20 g/kg of air. A comparison of the carbon dioxide (CO 2 ) concentration at two heights with the background concentration allows currents of leaking air at the air inlet of the natu- rally ventilated housing system to be detected with high temporal reso- lution. For these periods, it is impossible to determine the emission ra- tes. When the course of the gas concentrations in the slurry store is con- sidered, the kennel housing system shows an influence of the inlet air temperature on the air exchange through the slatted floor. The CO 2 con- centrations observed in both systems indicate that, as compared with the animal-specific portion, conversion processes in the excrement are re- sponsible for a larger part of the gas release than previously assumed.
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    Environmentally Compatible Fattening Pig Husbandry II : Comparison of Emission Rates
    (2002) Gallmann, Eva; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    During the course of continuous emission measurements of ammonia (NH3 ), carbon dioxide (CO 2 ), and methane (CH4 ) for the evaluation of the environmental impact of housing systems for fattening pigs, a fully slatted floor system with forced ventilation (FSF) and a kennel housing system with natural ventilation (KN) were examined. Through long-term measurements over four consecutive fattening periods from October 1999 until April 2001, enough data from different seasons and fattening stages were gained on the one hand, while on the other hand it was pos- sible to carry out a comprehensive verification of data along with selec- tion based on clear verification criteria. For the comparison of the emis- sion rates on the basis of the daily mean values, approximately 60% of the measuring days and of the data were taken into account. Stocking (in livestock units) and the liquid manure parameters as mar- ginal conditions did not exhibit any significant differences between the housing systems FSF and KN. With increasing fattening duration and liquid manure quantity, an increase in the ammonium-nitrogen content of the liquid manure from approximately 2 to 5 g/kg in the fresh substance was recorded. The air temperature and relative humidity in the interior of the system KN largely followed the outside conditions. In principle and also on warm days, the interior temperatures ranged below the values for the FSF system. However, the opposite was true for relative humidity, which clearly exhibited higher values in the KN system. Due to the differ- ent modes of operation of the ventilation systems, clear differences could also be discerned between the housing systems, especially in the winter when the air flow rates in the KN systems were 2 to 4 times higher as compared with the winter air flow rate of forced ventilation in the FSF system, for example. The gas concentrations in the exhaust air of the FSF system generally exhibited significantly higher values. On all measuring days considered, the daily mean values of the NH3 , CO2 , and CH4 emis- sion rates [(g/d)*LU-1 ] for the KN system were lower by a factor of ap- proximately 1.5 as compared with the FSF system. The comparison of the average emission rates per fattening period between the housing systems showed a very significant difference in favour of the KN housing system. During the four observed fattening periods, the mean value of the NH 3 emission rate for one fattening period varied between 67 and 96 (g/d)*LU-1 in the KN system and between 100 and 149 (g/d)*LU-1 in the FSF system. The CO2 emission rates ranged between 10 to 13 (kg/d)*LU-1 (KN) and 17 to 23 (kg/d)*LU-1 (FSF). In the KN system, the mean values of the CH4 emission rates per fattening period (17 to 36 (g/d)*LU-1 ) were also lower than in the FSF system at 62 to 134 (g/d)*LU-1.
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    Environmentally Compatible Fattening Pig Husbandry III : Daytime-Related Effects
    (2002) Gallmann, Eva; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    As part of continuous emission measurements in the experimental stall for fattening pigs in Hohenheim, a conventional stall with fully slatted floor and forced ventilation (FSF) was compared with a naturally ventilated kennel housing system (KN) during four fattening periods from October 1999 until April 2001. The third contribution to the article series about environmentally compatible fattening pig housing focuses on the description and analysis of daytime-related effects and the course of emissions. The courses of three measuring periods during the second fattening period which were chosen as examples as well as multiple regression analyses were studied to answer the question of what variables mainly determine the different daily courses of NH3 - and CO2 -emission and to what extent emission reduction strategies may influence the daily course. In accordance with the literature, the FSF housing system largely showed a positive correlation between temperature, volume flow, and emission. In the KN housing system, however, a reduction in emissions was observed combined with increasing volume flows, which generally occurred in particular at low temperatures. Animal activity, which was strongly influenced by the feeding times, was reflected by significant peaks of CO 2 concentration and –emission as well as NH3 emission. In the FSF housing system, the percentage of variance in the daily course of the emission rates during the selected measuring periods which can be explained through variables able to be used for practicable stall climate recording and –control and able to be influenced through measures of emission reduction ranged between 12 % and 75 % for NH3 and between 39 % and 47 % for CO2 . In the KN housing system, the percentage of explainable variance is lower at 52 % to 64 % (NH3 ) and 18 % to 28 % (CO2 ).
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    Grundlagenuntersuchungen zur Wirkung neuartiger Ureaseinhibitoren in der Nutztierhaltung
    (2008) Reinhardt-Hanisch, Annett; Hartung, Eberhard
    Due to the agreements held by Germany in international and national programmes to reduce climate and environmental deterioration particularly in relation to ammonia emissions from livestock housing, additional measures have to be taken in order to ensure that international and national objectives will be achieved. Within the framework of a BMBF-funded interdisciplinary research project, new types of urease inhibitors had been tested for application in animal housing. The present work shows the necessary basic studies, which formed the basis for the investigations under conditions similar stall conditions and in practice stall in the second part of the project (LEINKER, 2007). The main objective of the present work was to investigate the effect of different urease inhibitors on urea hydrolysis, and thus to quantify the ammonia release of urea applied on cattle slurry under standardized, reproducible and controlled laboratory conditions and to investigate possible influencing factors (Pre-screening). Subsequent objectives result in the following: development of an appropriate measuring system and implementation of a standardized test, study of various urease inhibitors at different substrate temperatures and inhibitor concentrations, selection of the urease inhibitor which has the best reduction effect, and quantification of other factors influencing the effect of the selected urease inhibitor. In order to assess the inhibitor effect, the protonated ammonium and the available ammonia in slurry should be detected by means of conducting slurry analysis. In addition, the first indications of a long-term effect of the selected urease inhibitor, its impact on biogas accumulation, and its effect on liquid swine manure should be derived. In order to carry out the investigations, a water-tank measuring system had been configured and validated. The 28 measuring tanks of the measurement system, where each tank was filled by 2 l of slurry, worked according to the principle of dynamic chamber and were kept at constant temperature using a water bath. A gas analysis based on NDIR spectroscopy had been used in order to sustain continuous measurement of ammonia concentrations in the measuring device. The standardized test, applied in the main experiments, had been developed in the preliminary experiments. Among the five pre screened urease inhibitors (four new active agents + reference NBTPT active ingredient), the urease inhibitor D is selected for further investigations in the project, as this is the best inhibitor having significant reduction effect, which was in general dependent on the substrate temperature and the inhibitor concentration in terms of ammonia release. For an effective reduction of ammonia release, it seems useful to deploy more often smaller quantities of the inhibitor. The urease inhibitor D showed a significant reduction effect regardless of the origin and the layer thickness of the respective liquid manure. In comparison with the urease inhibitor D treated variants, more urea is significantly converted to ammonia and ammonium-nitrogen at a layer thickness of 4 mm than at a layer thickness of 90 mm. Apart from the ammonia release, the resulting nitrogen balance of all the tests showed no indication of further significant gaseous nitrogen losses, e.g. as nitrous oxide. In the experiments, no significant influence of urease inhibitor D had been detected on the (urea independent) basic release of ammonia from the respective liquid manure resulting from the degradation of organic substances. In practice, this means that the use of urease inhibitors is only reasonable in the presence of urea. The preliminary related investigations showed that the duration effect of the urease inhibitor D is dependent on temperature; no adverse effects caused by the inhibitor D of treated slurry on the biogas accumulation. Similar relations, as in cattle slurry, had been recognized and showed for the urease inhibitor D in pig slurry. As part of the investigations, a urease inhibitor is selected for cattle and pig slurry urea hydrolysis, and thus the ammonia release is significantly reduced. The basic investigations afforded an important contribution to the expansion of knowledge in this area, and lead on the other hand to develop new techniques in order to reduce the ammonia emissions from livestock housing.
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    Methane (CH4) and Nitrous Oxide (N2O) Emissions from Animal Husbandry
    (2000) Hartung, Eberhard; Monteny, Gert-Jan
    The greenhouse gases methane (CH 4 ) and nitrous oxide (N 2 O) contribute to global warming. N2 O also affects the ozone layer. The most important sources of greenhouse gas emissions in agricultural animal husbandry are the animals, animal houses (indoor storage of animal excreta), the outside storage of manure and slurry and their treatment (e.g. compost- ing), as well as the spreading of manure and chemical fertilizers. The source of methane emissions from animal husbandry is largely endoge- nous. Nitrous oxide, however, is mainly produced and emitted during the storage and treatment of animal excreta, as well as after spreading. Although in many countries emphasis is already being placed on the re- duction of environmental pollution caused by nutrients, ammonia emis- sion and odour nuisance, the reduction of the emission of greenhouse gases will become equally important in the near future to meet inte- grated sustainability criteria (Kyoto agreement). While ammonia- and odour emissions affect farmers directly, it is currently not absolutely neces- sary to reduce greenhouse gas emissions because no laws governing this field have been enacted yet. As compared with ammonia emission, only a few data regarding the emission of CH4 and N2O from animal husbandry are available in the literature. In addition, these values can be used only to a very limited extent. The literature summarized below shows that reliable data regarding CH4 emissions are more or less available only for animal housing systems. There are virtually no data for N2O, mainly because the measurement of N2O concentrations sometimes causes considerable diffi- culties (detection limits of continuously working measuring instruments, e.g. IR spectrometer). There is a large variation in the emissions rates stated in the literature, which must mainly be attributed to the large number of parameters (e.g. temperature, substrate) that determine the emission of greenhouse gases. For this reason, some normative values, e.g. those used in national and international emission budget calculation, may have to be revised fre- quently based on the outcome of experimental research. As knowledge about source-specific emission rates grows, there is an increasing need for a more detailed description of the emission factors used in national emission budget calculations and of the parameters which influence them.
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    Ökonomische Bewertung von Biofiltern
    (2001) Martinec, Milos; Hartung, Eberhard
    Bei Untersuchungen zur Optimierung von Biofiltern für den Einsatz bei der Geruchsreduktion aus Schweineställen wurden an einem Mastschweinestall zwei Filtermaterialien und verschiedene Bauweisen parallel getestet. Es wurde eine mittlere Geruchsreduktion von 70 bis 80 % festgestellt. Die Geruchskonzentration in der Rohluft stellt den Haupteinflußfaktor auf die Geruchsreduktion dar. Eine ausreichende Materialfeuchte in dem gesamten Volumen des Filtermaterials stellt eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe und möglichst kontinuierliche Geruchsreduktion dar. Durch Anwendung grob strukturierter Materialien wie Biochips können höhere Schütthöhen und Filtervolumenbelastungen erreicht werden, welche die Investitionskosten deutlich reduzieren. Dabei steigen jedoch der Strömungswiderstand und somit die Betriebskosten für Strom überproportional an. Deshalb sind diese Auswirkungen bei der Auslegung eines Biofilters und der sich daraus ergebenen Gesamtkosten besonders zu beachten
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    Play and Exploration Behaviour of Fattening Pigs : Influence of different housing systems
    (2003) Bea, Wolfgang; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas; Troxler, Josef
    The goal of this study was the comparison of two housing systems for fat- tening pigs under the aspect of animal welfare. The study was carried out on a scale similar to practice. The experimental stable was composed of two entirely independent compartments. The first compartment was de- signed as a conventional housing system, while the second compartment was conceived as an alternative housing system. For the comparative evaluation of the degree of animal welfare in the two systems, data re- garding animal behaviour (play and exploration behaviour during four fattening periods), alterations in the integument of the animals, animal health, and the performance parameters of the pigs were collected during five fattening periods. Data concerning air quality (temperature, humid- ity, concentration of greenhouse gases) inside the stable were supplied by a parallel project. In this article, results from data regarding animal be- haviour (in particular play and exploration behaviour) will be described.
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    Spiel- und Erkundungsverhalten von Mastschweinen : Einfluss unterschiedlicher Haltungssysteme
    (2003) Bea, Wolfgang; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas; Troxler, Josef
    Das Ziel dieser Forschungsarbeit war der Vergleich zweier Haltungssysteme für Mastschweine unter dem Gesichtspunkt der Tiergerechtheit. Die Arbeit wurde im praxisähnlichen Maßstab durchgeführt. Der Versuchsstall setzte sich aus zwei völlig unabhängigen Abteilen zusammen. Das erste Abteil war als herkömmliches Stallsystem ausgeführt, das zweite Abteil als alternatives Haltungssystem konzipiert. Um das Maß der Tiergerechtheit der beiden Systeme vergleichend beurteilen zu können, wurden während fünf Mastdurchgängen Daten zum Tierverhalten (Spiel- und Erkundungsverhalten in vier Mastdurchgängen), zu Veränderungen des Integuments der Tiere, zur Tiergesundheit und zu Leistungsparametern der Schweine aufgenommen. Daten zur Raumluftqualität (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schadgaskonzentrationen) wurden aus einem parallel laufenden Projekt zur Verfügung gestellt. In diesem Artikel sollen Ergebnisse aus Daten zum Tierverhalten, speziell dem Spiel- und Erkundungsverhalten, dargestellt werden.
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    Umweltgerechte Mastschweinehaltung I - Sensitivität der Emissionsmessungen
    (2000) Gallmann, Eva; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    Mit der Zielsetzung, die Umweltwirkung von Mastschweinehaltungssystemen zu beurteilen, werden am Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim im Rahmen von kontinuierlichen Emissionsmessungen ein Vollspaltenstall (VSP) mit einem frei belüfteten Haltungssystem mit getrennten Klimabereichen (GK) miteinander verglichen. Zur Sicherung der Zuverlässigkeit der Daten ist zunächst eine Prüfung der Qualität der Messung, der methodischen Vorgehensweise und Versuchsdurchführung notwendig. Schließlich werden Kriterien für eine Datenselektion unter Berücksichtigung der Sensitivität der Emissionsmessungen festgelegt, bevor die Daten für einen Vergleich der Emissionsraten herangezogen werden. Bei der Bestimmung der Gaskonzentrationen von Ammoniak (NH3) und Methan (CH4) muß eine Wasserdampfquerempfindlichkeit der Meßgeräte von 0,23 bzw. 0,65 ppm/g H2O/kg Luft berücksichtigt werden. Dies schränkt vor allem bei CH4 die Verwendbarkeit und Aussagekraft von geringen Konzentrationswerten bei Wassergehalten in der Probenluft von 10 bis 20 g/kg Luft stark ein. Der Nachweis von Leckluftströmen an der Zuluftöffnung des frei belüfteten Haltungssystems mit einer hohen zeitlichen Auflösung gelingt durch einen Vergleich der Kohlendioxidkonzentration (CO2) in zwei Höhen mit der Hintergrundkonzentration. Für diese Zeiträume ist keine Emissionsratenbestimmung möglich. Bei der Betrachtung des Verlaufs der Gaskonzentrationen im Flüssigmistkeller zeigt sich beim System GK ein Einfluß der Zulufttemperatur auf den Luftaustausch durch den Spaltenboden. Die bei beiden Systemen beobachteten CO2-Konzentrationen weisen darauf hin, daß Umsetzungsprozesse in den Exkrementen im Vergleich zum tierspezifischen Anteil an der Gasfreisetzung stärker beteiligt sind, als bisher vermutet.
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    Umweltgerechte Mastschweinehaltung II - Emissionsratenvergleich
    (2002) Gallmann, Eva; Hartung, Eberhard; Jungbluth, Thomas
    Im Rahmen von kontinuierlichen Emissionsmessungen von Ammoniak (NH3), Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) zur Beurteilung der Umweltwirkung von Mastschweinehaltungssystemen wurden ein Vollspaltenstall mit Zwangslüftung (VSP) und ein frei belüftetes Haltungssystem mit getrennten Klimabereichen (GK) untersucht. Durch die Langzeitmessung über vier aufeinanderfolgende Mastdurchgänge von Oktober 1999 bis April 2001 wurden einerseits ausreichend Daten für verschiedene Jahreszeiten und Mastabschnitte gewonnen und andererseits konnte eine umfassende Datenprüfung und Selektion gemäß eindeutiger Prüfkriterien vorgenommen werden. Für den Vergleich der Emissionsraten auf Basis der Tagesmittelwerte wurden durchschnittlich 60 % der Messtage bzw. Daten berücksichtigt. Die Randbedingungen Stallbelegung in Großvieheinheiten und Flüssigmistparameter unterschieden sich in den Haltungssystemen VSP und GK nicht wesentlich. Ein Anstieg des Ammonium-Stickstoff-Gehalts im Flüssigmist mit zunehmender Mastdauer und Flüssigmistmenge von etwa 2 auf 5 g/kg in der Frischsubstanz war zu verzeichnen. Die Lufttemperatur und rel. Luftfeuchte im Innenraum des Systems GK folgte weitgehend den Außenbedingungen. Die Innenraumtemperaturen lagen grundsätzlich und auch an warmen Tagen unterhalb der Werte für das System VSP. Für die rel. Luftfeuchte hingegen galt das Gegenteil mit eindeutig höheren Werten für das System GK. Klare Unterschiede waren ebenso zwischen den Haltungssystemen durch die unterschiedliche Funktionsweise der Lüftungssysteme zu erkennen mit v.a. im Winter 2 bis 4-fach höheren Volumenströmen im System GK im Vergleich zur z.B. Winterluftrate der Zwangslüftung im System VSP. Die Gaskonzentrationen in der Abluft des Systems VSP wiesen meist deutlich höhere Werte auf. Die Tagesmittelwerte der NH3, CO2 und CH4-Emissionsraten [(g/d)*GV-1] schließlich waren bei allen berücksichtigten Messtagen für das System GK etwa um den Faktor 1,5 geringer als im System VSP. Der Vergleich der mittleren Emissionsraten pro Mastdurchgang zwischen den Haltungssystemen ergab einen höchst signifikanten Unterschied zugunsten des Haltungssystems GK. Der Mittelwert der Emissionsrate für einen Mastdurchgang lag bei den vier beobachteten Mastdurchgängen für NH3 im System GK zwischen 67 bis 96 (g/d)*GV-1und im System VSP zwischen 100 bis 149 (g/d)*GV-1. Die CO2-Emissionsraten rangierten zwischen 10 bis 13 (kg/d)*GV-1 (GK) bzw. 17 bis 23 (kg/d)*GV-1 (VSP). Ebenfalls waren die Mittelwerte pro Mastdurchgang der CH4-Emissionsraten im System GK mit 17 bis 36 (g/d)*GV-1 geringer als im System VSP mit 62 bis 134 (g/d)*GV-1.