Aké množstvo emisií amoniaku a skleníkových plynov sa vyprodukovalo z chovu hospodárskych zvierat v roku 2019?
Poľnohospodárstvo má zásadný vplyv na kvalitu ovzdušia a výrazný vplyv na kvalitu povrchových a podzemný vôd. Nesprávna manipulácia s hospodárskymi hnojivami vedie k znečisťovaniu životného prostredia, čo sa prejavuje hlavne zhoršenou kvalitou ovzdušia a vôd. Z hľadiska zmeny klímy je tento sektor unikátny, nakoľko dokáže produkovať i zachytávať emisie skleníkových plynov. V procese poľnohospodárskej výroby vzniká viacero skleníkových plynov (oxid uhličitý, metán, oxid dusný), pričom najzávažnejší z nich je metán (CH4). Vzniká ako vedľajší produkt v procese enterickej fermentácie, ako i počas skladovania hnoja a hnojovice. Extenzívny chov zvierat ako i nadmerná spotreba hnojív zvyšujú emisie oxidu dusného do atmosféry, čo prispieva k zosilneniu skleníkového efektu, a tým k otepľovaniu zemskej atmosféry. Ak porovnáme otepľovacie koeficienty (GWP) oxidu uhličitého (CO2) a oxidu dusného (N2O), zistíme, že otepľovací koeficient N2O je 298-krát väčší než CO2. Ten (N2O) je hlavne produkovaný v procese nitrifikácie a denitrifikácie dusíka v hnoji, resp. v hnojovici pri ich skladovaní.
V neposlednom rade produkuje poľnohospodárstvo i emisie amoniaku a tuhých prachových častíc, ktoré taktiež majú negatívny dopad na kvalitu životného prostredia. Emisie amoniaku (NH3) vznikajú už v ustajnení zvierat, následne v priebehu skladovania hnoja, hnojovice ako i ich aplikácie na ornú pôdu. Poľnohospodárstvo produkuje viac ako 90 % emisií amoniaku, a to najmä z chovu hospodárskych zvierat. V roku 2019 sa tento sektor podieľal na celkových emisiách skleníkových plynov približne 6-timi percentami. Podiel živočíšnej výroby na emisiách metánu z poľnohospodárstva činil 46,4 %, pričom väčšinu z toho tvorili emisie metánu z enterickej fermentácie (78,3 %).
In situ merania emisií z chovov hospodárskych zvierat na národnej úrovni sú veľmi náročné. Vyžadujú kvalitnú meraciu techniku ako i dlhoročné skúsenosti. Je možné ich použiť v chovoch s nútenou ventiláciou (hydina, čiastočne ošípané). Realizácia meraní v chovoch s prirodzenou ventiláciou (hovädzí dobytok) vyžaduje ďalšie nadštandardné meracie techniky s vyššou nákladovosťou. Z uvedeného dôvodu ako i z dôvodu jednotného metodického postupu výpočtu emisií amoniaku a skleníkových plynov v rámci Európskeho spoločenstva sa preto stanovujú podľa jednotných metodík. Tie vychádzajú z európskych i svetových vedeckých štúdií uverejnených v odborných časopisoch s vysokým impakt faktorom.
Pre výpočet emisií vyššie citovaných plynov je potrebné v prvom rade stanoviť ich emisný faktor. Ten je vyjadrený množstvom produkovaného plynu (v kg) jedným zvieraťom daného druhu a kategórie za dobu jedného roka. Následne sa toto množstvo násobí počtom zvierat daného druhu a kategórie, čím sa získa emisia daného plynu pre príslušný druh a kategóriu zvierat za dobu jedného roka. Uvedeným spôsobom sa postupuje pre všetky skleníkové plyny i amoniak, a to u všetkých druhov a kategórií hospodárskych zvierat.
Z uvedených dôvodov boli stavy (počty) hospodárskych zvierat jedným z najdôležitejších vstupných údajov pre stanovovanie emisií vyššie citovaných plynov, pričom boli prevzaté z databázy údajov Štatistického úradu Slovenskej republiky (ŠÚ SR, 2020), viď obrázok.
Prežúvavce, (hovädzí dobytok, ovce, kozy), neprežúvavé bylinožravce (kone) a monogastrické zvieratá (ošípané) produkujú metán ako vedľajší produkt enterickej fermentácie, pri ktorej sa jednotlivé zložky kŕmnej dávky štiepia na jednoduché molekuly. Enterický metán je teda jedným z vedľajších produktov tráviaceho procesu a v prípade prežúvavcov je z tela emitovaný najmä grganím.
Množstvo uvoľneného metánu závisí od typu tráviaceho traktu, veku a hmotnosti zvieraťa a kvality a množstva spotrebovaného krmiva. Polygastrické zieratá majú schopnosť v zložitom žalúdku tráviť celulózu, pri ktorej je vysoká produkcia metánu. Naopak v tráviacom trakte monogastrických zvierat prebieha oveľa menej fermentácie produkujúcej metán. Všeobecne platí, že s vyšším príjmom objemového krmiva stúpa i jeho produkcia. Tá je ďalej ovplyvnená aj zložením krmiva a jeho stráviteľnosťou. Príjem a zloženie krmiva závisí od druhu a kategórie zvieraťa, jeho aktivity i produkčných a reprodukčných ukazovateľov.
Emisný faktor metánu z enterickej fermentácie sme pri dobytku a ovciach stanovovali v zmysle platnej metodiky (2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories) z potreby hrubej energie. Tá sa stanovila z netto (čistých) energií pre záchov, pohyb, produkciu, resp. graviditu. Pri kozách a monogastrických hospodárskych zvieratách sa pre výpočet použil konštantný emisný faktor (pre daný druh) z vyššie citovanej metodiky. Pri hydine sme emisie metánu z enterickej fermentácie nestanovovali z dôvodu chýbajúcich vstupných dát. Celková emisia metánu z enterickej fermentácie dosiahla v roku 2019 hodnotu 37 489,28 t, z čoho hovädzí dobytok produkoval 33 150,36 t, čo predstavovalo 88,4 %.
Metán sa tvorí aj v hnoji pri jeho skladovaní. Jeho produkcia je závislá od spôsobu skladovania hnoja, hnojovice ako aj od ďalších faktorov vplývajúcich na jeho tvorbu. Jedným z týchto faktorov je aj teplota prostredia, pri ktorej je hnoj, resp. hnojovica skladovaná. Z vedeckých štúdií vyplynulo, že so zvyšujúcou sa teplotou prostredia stúpa produkcia metánu z hnoja, hnojovice. Najvyššie emisie metánu vznikajú počas jeho skladovania v nepokrytých lagúnach. O 2/3 nižšie sú jeho emisie z nádrží s hnojovicou bez prekrytia prirodzenou kôrou. Pomerne nízke emisie metánu boli detekované z hnojísk s maštaľným hnojom a najnižšie boli zistené z pastvy a pri dennom odstraňovaní hnoja z ustajnenia a jeho zapracovaní do pôdy do 24 hodín. Z prieskumu, ktorý sme robili vo Výskumnom ústave živočíšnej výroby Nitra, vyplynulo, že na Slovensku sa 69 % mliekového dobytka chová na podstielke, pri ktorej je produkovaný maštaľný hnoj, 19 % bez podstielky s produkciou hnojovice a 12 % exkrementov je produkovaných na pastve. Pri ošípaných je 80 % prasníc chovaných bez podstielky s produkciou hnojovice a 20 % na podstielke s produkciou maštaľného hnoja. Vo výkrme je 80 % ošípaných chovaných bez podstielky (hnojovica) a 20 % na podstielke (maštaľný hnoj), pričom hlboká podstielka z toho tvorí 5 %.
Pri mäsovom dobytku, ovciach a kozách sme počítali s produkciou maštaľného hnoja v zimovisku a s produkciou exkrementov na pastve v období jar až jeseň. Pri ostatných hospodárskych zvieratách sme prebrali emisný faktor z vyššie citovanej metodiky pre výpočet emisií skleníkových plynov.
Najväčším producentom emisií metánu z hnoja na Slovensku v roku 2019 bola hydina. Z celkovej emisie metánu z hnoja (10 381,06 t) tvorila emisia z hnoja hydiny 6 001,72 t, čo predstavovalo 57,8 % celkovej jeho hnojnej produkcie. Podiel hovädzieho dobytka na produkcii metánu z hnoja dosiahol 25,8 % (2677,27 t) celkovej jeho produkcie. Uvedené bolo spôsobené značne vyšším počtom hydiny (13 131 941 ks) ako hovädzieho dobytka (432 253 ks), nakoľko emisné faktory metánu z hnojného manažmentu hydiny (0,02 - 1,02 kg na zviera a rok) boli citeľne nižší ako hovädzieho dobytka (0,39 - 16,31 kg na zviera a rok, s výnimkou teliat hodnota 0,39). Vzhľadom na veľké medzidruhové hmotnostné rozdiely bolo však potrebné produkciu metánu z hnojného manažmentu prepočítať na dobytčie jednotky (DJ), kedy produkcia metánu z hnojného manažmentu hydiny vyjadrená na 1 DJ bola 6,8-krát vyššia (54,72 kg) ako u hovädzieho dobytka (8,05 kg). Ak sme však do emisií metánu z hnojného manažmentu hovädzieho dobytka prirátali aj jeho emisie z enterickej fermentácie, dosiahla celková hodnota metánovej emisie 35 827,62 t, čo predstavovalo 107,78 kg na DJ.
V roku 2019 dosiahla celková emisia metánu (enterická fermentácia a hnojný manažment) z chovu hospodárskych zvierat na Slovensku hodnotu 47 870,35 t, z čoho hovädzí dobytok produkoval 74,8 %, a to hlavne v dôsledku emisií z enterickej fermentácie. Druhým najväčším producentom metánu bola hydina napriek tomu, že do produkcie metánu bol započítavaný iba metán z hnojného manažmentu (12,5 %), graf 1.
| Graf 1 |
Emisný tok oxidu dusného a amoniaku z exkrementov je daný množstvom dusíka, ktorý zvieratá vylúčia. Exkrécia (vylučovanie) dusíka zvieraťom je závislá od množstva prijatých dusíkatých látok a ich využitia v organizme pre záchov, rast, produkciu, resp. graviditu. Pri hovädzom dobytku sme určili exkréciu dusíka na základe potreby a využitia dusíkatých látok. Pri ostatných zvieratách sme exkréciu dusíka stanovili z ich živej hmotnosti podľa platnej metodiky pre výpočet emisií skleníkových plynov.
Z celkového množstva vylúčeného dusíka je časť emitovaná vo forme amoniakálneho dusíka. Emisie amoniaku vznikajú z exkrementov zvierat už v ustajnení a ich vylučovanie pokračuje v priebehu ich skladovania ako i následnej aplikácie (hnoj, hnojovica) do pôdy. Emisie amoniaku sme stanovovali v zmysle metodiky EMEP/EEA Air Pollutant Emission Inventory Guidebook 2016, pričom súčasťou výpočtu boli aj jeho emisie z pastvy. V tabuľke č. 1 sú zobrazené emisné podiely amoniaku v jednotlivých fázach jeho uvoľňovania, a to pre hnoj i hnojovicu. Ako je vidieť, najnižší emisný podiel amoniaku je emitovaný z pastvy. Taktiež skladovanie a aplikácia hnojovice vykazujú nižší emisný podiel amoniaku než maštaľný hnoj.
Tab. 1: Podiel amoniakálneho dusíka z celkového množstva vylúčeného dusíka a jeho emisné podiely v jednotlivých miestach emisie (%)
Celková emisia amoniaku z chovu hospodárskych zvierat na Slovensku v roku 2019 dosiahla hodnotu 18 706,52 t. Najväčším producentom bol hovädzí dobytok, ktorý produkoval 9 937,01 t (53,1 %), ďalším bola hydina s produkciou 4 092,66 t (21,9 %), viď graf 2.
| Graf 2 |
Emisie oxidu dusného (N2O) vznikajú v hnoji počas jeho skladovania, a to kombináciou procesov nitrifikácie a denitrifikácie dusíka. Množstvo emisie závisí od obsahu dusíka a uhlíka v hnoji, doby jeho skladovania a spôsobu ošetrenia. Amoniakálny dusík sa oxiduje pri nitrifikácii v aeróbnych podmienkach na dusičnanový dusík. Dusičnany sa následne transformujú na oxid dusný počas denitrifikácie v anaeróbnom prostredí. V poľnohospodárskych pôdach vzniká viac emisií N2O než zo skladovania hnoja a hnojovice. Najvyšší podiel na celkových emisiách N2O (517,02 t) z chovu hospodárskych zvierat na Slovensku v roku 2019 mal chov hovädzieho dobytka, a to 56,2 % (290,31 t), viď graf 3.
| Graf 3 |
Poľnohospodárstvo je síce producentom amoniaku a skleníkových plynov, ale zároveň je základným pilierom potravinárskeho priemyslu, ktorý je zdrojom našej obživy. Úspešne zladiť potrebu potravinovej sebestačnosti s ochranou životného prostredia zostáva veľkou výzvou. Našou snahou by nemala byť redukcia poľnohospodárskej výroby, ale naopak jej rozšírenie, a to cestou inovácií, ktoré by boli šetrné (ekologické) k životnému prostrediu, založené na využití BAT technológií (najlepších dostupných technológií) i v prípade skleníkových plynov a zabezpečili by nám zároveň potravinovú bezpečnosť a sebestačnosť, welfare a dobrý zdravotný stav zvierat i ekonomickú stabilitu našich farmárov.
Článok vznikol z podpory projektu APVV 15-0060.
