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Sep 01, 2023

アンモニアとメタンの排出を削減するためのスラリーの酸性化

2023 年 4 月 3 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 4 月 3 日

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ボン大学著

環境中に放出されるアンモニアは大きな問題です。 農業は最も多量の汚染源であると考えられており、ドイツにおけるこれらの排出量の 95% は農業が原因となっています。 無色の刺激性のガスは、高濃度では有毒です。 さらに、水域の富栄養化に寄与し、他の大気汚染物質と反応して粒子状物質を形成する可能性があります。

二酸化炭素の約 300 倍気候に有害な温室効果ガスである亜酸化窒素への変換は、特に問題があると考えられています。 亜酸化窒素は地球温暖化の約 10% に寄与していると推定されています。

そのためEUは現在、加盟国に国家的なアンモニア排出制限を課している。 しかし、農家が非常に費用のかかる家畜用建物の新築や改築を行わずに、どのようにしてこれらを達成できるのでしょうか?

「過去 3 年間、私たちは既存の納屋を改修するために使用できる技術をテストしてきました」とボン大学農業工学研究所 (ILT) のベロニカ・オーバーマイヤー博士は説明します。

研究者らはプロジェクトパートナーであるSF-Soepenberg社とHölscher + Leuschner社とともに、この目的のために実証済みの方法、すなわち硫酸によるスラリーの酸性化を使用した。 豚や牛はいわゆるすのこ床で飼われることが多いです。 彼らの排泄物は床のスリットを通って下のスラリーチャンネルに落ちます。 次の成長期の初めに肥料として使用されるまで、そこで保管されます。

「アンモニアは糞尿混合物から継続的に放出されます」とオーバーマイヤー氏は言う。 「酸を添加すると、アンモニアがアンモニウムとして存在しますが、アンモニアはガス状で逃げることができないため、スラリー中に残ります。」 この仕組みは古くから知られていました。 たとえばドイツでは、スラリーを畑に散布するときに、スラリーの一部にすでに酸が加えられています。 ただし、これでは納屋内またはスラリーの保管中に発生するガス放出を制御することはできません。

スラリーチャネル内で排泄物を直接酸性化すると、有毒な硫化水素が生成される可能性があるため、特定の状況下では危険を伴う可能性があります。 「これが、このプロセスを納屋の外に移した理由です」とオーバーマイヤー氏は強調します。「数日ごとに、スラリーを特別な撹拌タンクにポンプで送り込み、そこで硫酸と混合します。その後、新たに酸性化したスラリーをポンプでスラリーに戻します」チャネル。"

これは、アンモニアの排出を削減しながら、納屋に保管し続けることができることを意味します。 研究ではこれらは40パーセント弱減少した。 この方法が最適化されている場合、60 パーセントを超える値も考えられます。 前処理されたスラリーを用いた施肥によるアンモニア排出量も大幅に減少します。 また、酸性化したスラリーには窒素と硫黄が通常よりも多く含まれているため、より優れた肥効が得られます。

別の観察結果も予想外でした。酸性化により、非常に強力な温室効果ガスであるメタンの生成も抑制されました。 人工メタンの 10 ～ 15 パーセントはスラリー貯蔵所から発生します。 「私たちの方法により、メタン排出量を 3 分の 2 削減することができました」と、研究を監督した ILT の Wolfgang Büscher 教授は説明します。 「つまり、一石二鳥です。」

改造は無料ではありません。 ただし、費用のかかる改造や新築に比べて比較的安価であり、農家にとっては施肥の改善というさらなるメリットがあります。 それにもかかわらず、ドイツの立法状況により、解決策は現在行き詰まっています。 これは、スラリーチャネルが事前に特別なライナーで密閉されている場合にのみ、保管されたスラリーへの酸の添加が許可されることを規定しています。