Longread
Klimaat en veehouderij: praktische innovaties voor minder uitstoot van broeikasgassen
De wereld wordt steeds vaker geteisterd door klimaatrampen. Een van de belangrijkste veroorzakers hiervan is het broeikasgaseffect en de veehouderij draagt hier aan bij. Dat moet en kan anders. Samen met boeren, overheden en bedrijfsleven werkt Wageningen University & Research aan praktische oplossingen voor minder uitstoot van broeikasgassen uit de veehouderij.
“De mensheid pompt onnatuurlijk veel broeikasgassen in de lucht’’, zegt onderzoeker Marion de Vries. “Hierdoor warmt de aarde op en ontstaan verschuivingen in neerslagpatronen en temperatuur.’’
Methaan
Circa tien procent van de uitstoot van broeikasgassen in Nederland komt uit de veehouderij. Er komt vooral veel methaan (CH4) in de lucht terecht, maar denk ook aan lachgas en kooldioxide. De veehouderij is de grootste bijdrager van methaan in Nederland.
Methaan ontstaat bij de vertering van voer in het maagdarmkanaal van dieren en uit de mest. De Vries: “De sector kan een groot verschil maken in het terugbrengen van de emissies van broeikasgassen. Het onderzoek op het gebied van voeding, genetica en mest van Wageningen Livestock Research richt zich op het praktijkrijp maken van oplossingen en het doorgeven van kennis voor een duurzame veehouderij. Dat doen we in samenhang met andere duurzaamheidsopgaven, zoals waterkwaliteit, dierenwelzijn en biodiversiteit.”
- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de Video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan
Sleutelen aan rantsoen
Het menu van dieren heeft veel invloed op de hoeveelheid methaan dat een dier produceert. “Herkauwers zoals koeien en geiten kunnen taaie grasvezels alleen afbreken met behulp van bacteriën in de pens. Bij die vertering komt methaan vrij: ze ademen of boeren het uit”, zegt onderzoeker André Bannink. “We kunnen sleutelen aan het dieet om uitstoot te verminderen.”
Als voorbeeld noemt Bannink de kwaliteit van ruwvoer. “Uit ons onderzoek blijkt dat het vervangen van graskuil door mais met een hoog zetmeelgehalte zorgt voor een lagere methaanuitstoot, zetmeel is makkelijk te verteren. Bij een rantsoen met een kwart mais als ruwvoer komt het neer op een reductie van drie tot vier procent methaan vergeleken met een rantsoen met enkel graskuil als ruwvoer.”
Graskuil deels vervangen door mais zorgt voor minder methaanuitstoot
Vers gras
Vers gras, rechtstreeks uit de wei, blijkt de methaanemissie ook te verminderen. Als een koe alleen vers gras op het menu heeft staan in het voorjaar, levert dat een methaanreductie op tot wel dertig procent vergeleken met ingekuild gras.
Onderzoekers vergeleken de methaanuitstoot van koeien die in de wei grazen (weidegang) of vers gras op stal krijgen, met een rantsoen van alleen graskuil op stal. “Het meten van de methaanuitstoot uit de koeienbek en -neus doen we via sensoren in aangepaste krachtvoerboxen”, zegt onderzoeker Cindy Klootwijk. “We zien dat de reductie het grootst is bij dag en nacht weidegang en in het voorjaar. Jong vers gras is goed verteerbaar en heeft een andere samenstelling dan graskuil.”
We zien dat de reductie het grootst is bij dag en nacht weidegang en in het voorjaar
Additieven
Een andere veelbelovende optie is het toevoegen van methaan-verlagende additieven aan het rantsoen. Bannink: “Uit ons onderzoek blijkt dat veevoeradditieven de methaanuitstoot van melkkoeien significant vermindert, afhankelijk van het rantsoen en hoeveel methaanremmer wordt toegevoegd.’’
Het additief geeft geen gezondheidseffecten: de synthetische stof 3-NOP breekt snel af in de pens en wordt omgezet in natuurlijke stoffen. Ook wordt onderzoek gedaan naar kruiden die iets doen met de microflora in de pens. “Een probleem kan zijn dat de microflora zich snel aanpast waardoor de reductie van methaan weer afneemt,” volgens Bannink.
- Bekijk ook de showcase: Sleutelen aan koeiendieet voor minder methaan en stikstof
Methaanemissie varkenshouderij
Broeikasgasemissies uit de varkenshouderij zijn lager dan uit de melkveehouderij. Toch moet ook deze sector de emissies verlagen. Onderzoeker Alfons Jansman werkt aan een gerichte aanpak om via voeding de methaanvorming in de dikke darm van het dier en het methaanvormend vermogen uit mest te beïnvloeden. “Een van de methoden die we onderzoeken is het aanpassen van voer om zowel het aanbod van fermenteerbare koolhydraten, waaruit methaan kan worden gevormd, als het microbioom in het darmkanaal van het varken en in de mest te beïnvloeden.”
Voor het meten van methaan uit mest mengen de onderzoekers mest en urine, zoals in de mestput ook gebeurt. ”We zien dat er meer methaanuitstoot is als mest langer in de mestput ligt. Als we uitgaan van een circulair dieet en meer bijproducten voeren, zoals suikerbietenpulp, is de methaanuitstoot hoger. Dat hoeft niet altijd negatief te zijn. Je kunt varkensmest vergisten en het hierbij gevormde methaan gecontroleerd opslaan. Dit gas kan worden gebruikt als bio-brandstof.”
Fokken op lagere CH4
In de zoektocht naar de emissiearme koe zijn de ogen niet alleen gericht op voer. Onderzoekers zien ook kansen voor fokkerij. Ze ontdekten dat er flinke verschillen zijn tussen individuele koeien in methaanuitstoot en dat deze voor ongeveer twintig procent erfelijk zijn bepaald.
Het fokken op methaanemissie kan een reductie van één procent per jaar opleveren, richting 2050 kan dat oplopen tot maximaal een kwart. Vanuit dit onderzoek wordt gewerkt aan fokwaarden voor methaan zodat veehouders dit kunnen meenemen in hun stierkeuze.
Data van 15 duizend koeien
Hiervoor zijn veel data nodig. “We verzamelen gegevens van zo’n 15 duizend koeien via sniffers op honderd bedrijven”, legt onderzoeker Anouk van Breukelen uit. “We meten de adem in de melkrobot, zodat we van elke koe afzonderlijke informatie over methaanemissie verzamelen. We koppelen de data aan de afstammingsgegevens van de dieren. Aan de hand hiervan schatten we fokwaarden waaruit we kunnen afleiden hoeveel methaan nakomelingen van koeien gemiddeld zullen uitstoten. Het fokken op methaan is mogelijk zonder gevolgen voor bijvoorbeeld productie en gezondheid.”
We verzamelen gegevens van zo’n 15 duizend koeien via sniffers op honderd bedrijven
Volgens Aniek Bouwman kan de methaanemissiereductie via fokkerij worden versneld als de gegevens over het pensmicrobioom worden meegenomen. Uit een Schotse studie blijkt dat door fokken op zowel methaanuitstoot gemeten in de adem als op het microbioom, de methaanreductie kan toenemen.
“De genetica van melkvee bepaalt voor een deel de samenstelling van het microbioom in de pens. Van bijna duizend koeien waarvan we de methaanuitstoot gegevens en genotypes weten, hebben we het microbioom bepaald in pensvloeistof. Aan de hand van deze data hebben we ontdekt welke specifieke micro-organismen erfelijk zijn en effect hebben op methaanemissie”, legt Bouwman uit. Momenteel kunnen gegevens van het pensmicrobioom nog niet op grote schaal worden gemeten.
Beïnvloeden pensmicrobioom
Onderzoekers volgen koeien op verschillende leeftijden die in de eerste drie levensweken zijn geënt met specifieke micro-organismen uit de pensvloeistof van melkkoeien met een hoge- of juist lage methaanuitstoot. Het blijkt namelijk mogelijk om met de samenstelling van het pensmicrobioom het niveau van methaanemissie van koeien te beïnvloeden.
“Totdat koeien één jaar oud zijn zien we inderdaad een lagere methaanemissie bij koeien die geënt zijn met micro-organismen van koeien met een lage uitstoot”, zegt onderzoeker Sanne van Gastelen. “De samenstelling van het microbioom in de pens is duidelijk beïnvloedbaar. Dat zien we tijdens metingen van methaan uit adem. De koeien verschillen niet in groei en voerinname. We gaan onderzoeken wat de resultaten zijn als koeien ouder zijn.”
Methaan uit mest
Niet alleen uit het verteringskanaal van het dier komt methaan vrij. Twintig procent van de methaanemissie van koeien komt uit mest. “Melkveestallen in Nederland zijn traditioneel uitgerust met roostervloeren boven een diepe mestkelder waar de drijfmest langere tijd wordt opgeslagen”, zegt onderzoeker Hendrik Jan van Dooren. “De mest bevat verteerbare organische stof en micro-organismen breken dit af. Hierbij ontstaat methaan als er bij de afbraak geen zuurstof beschikbaar is. Het is mogelijk om de methaanproductie te verminderen door frequent zuurstof toe te voeren. Methaanemissie uit mest neemt af met ongeveer twintig tot veertig procent als je mest meerdere malen per dag kortstondig mixt met luchtbellen.”
Methaanemissie uit mest neemt af met ongeveer 20 tot 40% als je mest meerdere malen per dag kortstondig mixt met luchtbellen
Van Dooren ziet ook andere mogelijkheden, zoals het oxideren van de methaan die uit mest ontstaat. “Methaan wordt dan afgevangen en omgezet in water en koolstofdioxide. Dat kan door het verbranden (affakkelen) van lucht of met behulp van bacteriën. Onderzoek naar een biofilter waarin dat gebeurt moet nog uitwijzen of die methode goed werkt. Het biogas wordt afgevangen vanuit een gasdichte mestopslag en in een biofilter geblazen. Daar worden methaan en zuurstof samengebracht waar bacteriën het omzetten in het minder schadelijke kooldioxide.”
Deze kooldioxide uit mest is anders dan kooldioxide uit fossiele brandstoffen, en draagt niet bij aan het broeikaseffect. Het maakt deel uit van de zogenaamde korte koolstofkringloop, waarbij kooldioxide uit de lucht wordt vastgelegd in gras, vervolgens wordt opgegeten door de koe en dan via de mest weer als kooldioxide in de lucht komt.
Tegelijkertijd ammoniak verminderen
In het project Netwerk Praktijkbedrijven werken onderzoekers met melkveehouders aan oplossingen voor zowel methaan als ammoniak; een oorzaak van het stikstofprobleem. Zo kan een lager ruw eiwit in het rantsoen de uitstoot van allebei verlagen. “In een scenariostudie rekenen we voor verschillende typen melkveebedrijven door hoe zij tegelijkertijd aan het verminderen van broeikasgassen, ammoniak, nitraatuitspoeling en meer biodiversiteit op het bedrijf kunnen werken. Daarmee kan je ver komen, maar er zijn ook afwentelingen”, legt De Vries uit.
Onze database geeft inzicht in voors én tegens van maatregelen, op allerlei aspecten zoals emissies, dierenwelzijn en biodiversiteit
Denk bijvoorbeeld aan hoge kosten of arbeidsrisico’s bij emissiereducerende technieken. “Om afwentelingen in beeld te brengen, hebben we samen met de sector een database ontwikkeld waarin alle maatregelen voor het verminderen van broeikasgassen in de melkveehouderij staan beschreven.” De database geeft inzicht in alle voors én tegens van maatregelen, op allerlei aspecten zoals emissies, dierenwelzijn en biodiversiteit. Dat helpt de melkveehouder om een goede afweging te maken voor het kiezen van maatregelen voor het eigen bedrijf.
Internationaal
Het is een uitdaging om het monitoren van broeikasgassen op veehouderijbedrijven tussen landen en sectoren te uniformeren, zeker als het gaat om landen met andere systemen of een lage databeschikbaarheid. “Landen gebruiken verschillende methoden en data om broeikasgasemissies in te schatten en te rapporteren”, zegt Marion de Vries. “Hierdoor is het lastig om milieuprestaties met elkaar te vergelijken en verbeteringen te belonen. In internationale samenwerkingsprojecten vergelijken we onze Nederlandse werkwijze met andere tools in de EU.”
“We werken in ontwikkelingslanden op een andere manier aan klimaatmitigatie in veehouderijsystemen”, vult onderzoeker Jan van der Lee aan. Hij legt uit dat boeren vaak een klein gemengd bedrijf hebben, met enkele dieren, de productiviteit meestal niet hoog is en de uitstoot van broeikasgassen vaak als westers probleem wordt gezien.
“Zo versterken we in Ethiopië het zuivelproces van gras tot glas. Hiervoor onderzoeken we welke voorlichting er is naar boeren, wat zij vervolgens doen om emissies te verlagen en welk effect dat heeft op broeikasgasemissies. De melkproductie per koe verbetert bijvoorbeeld door het verbouwen en voeren van beter ruwvoer. We gaan in gesprek over de betekenis van een duurzaam voedselsysteem. Het gaat niet alleen om broeikasgasemissies, maar ook om bodemvruchtbaarheid of het inkomen van de boer. We ondersteunen boeren om de emissies per liter melk te verlagen.”
Bredere blik
Marion de Vries wijst op het risico dat emissies op een andere plek kunnen toenemen als je maatregelen inzet. ”Zo kun je via ander voer de methaanemissie op je bedrijf verlagen. Maar als voor het verbouwen van dat voer bestaand grasland wordt omgeploegd of veel energie wordt verbruikt om het voer te transporteren en verwerken levert dat netto gezien niet altijd klimaatwinst op.”
Om hier inzicht in te krijgen, werken de onderzoekers met de levenscyclusanalyse (LCA), een methode die alle emissies die plaatsvinden in de gehele productieketen beschouwt, ook over grenzen heen.
Levenscyclusanalyze (LCA)
“We helpen verschillende dierlijke sectoren door de LCA- aanpak doorlopend te verbeteren met de nieuwste methoden en data”, zegt De Vries. ”Ook hebben we een rekenprogramma ontwikkeld waarmee je maatregelen kan doorrekenen voor een melkveebedrijf en gebruik maakt van de gegevens van het bedrijf zelf, zoals land, dieren en rantsoen. Daarmee kan een melkveehouder voor zijn eigen bedrijf uitrekenen hoever de emissie omlaag gaat als hij of zij verschillende maatregelen zou doorvoeren, zoals rantsoenaanpassingen, mesttechnieken of teeltmaatregelen.”
Met ons rekenprogramma kan een melkveehouder uitrekenen hoever de emissie omlaag gaat bij verschillende maatregelen
Uiteindelijk zou je volgens De Vries zelfs breder moeten kijken dan de keten, naar het hele voedselsysteem. “Een voorbeeld is het voeren van bietenpulp of bierbostel. Die worden nu al volledig gebruikt in de veehouderij. Als je deze meer gaat gebruiken in de melkveehouderij, kan dat ten koste gaan van gebruik in de varkenshouderij. Het gaat om het totaalplaatje. We lossen alleen iets op als we over grenzen heen kijken. Dat noemen we een voedselsysteembenadering.”
Verschillende thema’s tegelijk
De Vries vervolgt: “Ook spannend is hoe we broeikasgasemissies gaan verlagen zonder dat het ten koste gaat van andere duurzaamheidsopgaven voor de veehouderij en het landelijk gebied.” De Vries legt uit dat de veehouderij ook grote andere uitdagingen kent zoals ammoniak, waterkwaliteit, dierenwelzijn, natuur en biodiversiteit. “Je wilt voorkomen dat een maatregel die gunstig uitpakt voor één aspect, ongunstig uitpakt voor een ander aspect. Wij onderzoeken hoe je aan verschillende doelen tegelijkertijd kunt werken.”