Animal slurry acidification: effects of slurry characteristics, use of different acids, slurry pH buffering : Student work

• Acidification of slurry is one method to reduce ammonia emissions. Mainly implemented in Denmark, SAT use sulfuric acid to decrease the pH in in-house, in storage or in field system. Organic acids could be a good alternative to sulfuric acid to develop SATs for organic farming. Successive acidifications of slurry could be a solution to keep a stable pH and avoid ammonia emissions during all the period of storage.In Experiment 1, sulfuric acid, nitric acid and four organic acids were tested in order to compare efficiency and the economic aspects for cattle and pig slurry acidification. In experiment 2, the buffer system of 9 different slurries (4 from cattle, 3 from pig, and 2 filtrated slurry of each) were studied after several acidifications with sulfuric acid to pH 5.5 in order to quantify the acid consumption and to determine by modelling which slurry characteristics influenced the most this consumption of acid. For both experiments, the storage temperature was 20°C.For acid solutions with the same normality, organic acid and nitric acid were as efficient as sulfuric acid. However, results show, considering commercial concentrated acid proprieties, sulfuric acid was still the best option with a third to half of the consumption compared to other acids and acidification cost divided by 10 to compare with the use of organic acid. Acid consumption and acidification cost were highest for nitric acid. For organic acids, the acid consumption and acidification cost depends on slurry types and the target pH value. Furthermore, sulfuric acid and acetic acid had better ability to maintain the pH value below 6.4.In experiment 2, for all slurries, the pH cannot be stabilized by successive acidifications, possibly due to the degradation of organic matter by acid hydrolysis and probably aerobic degradation of volatile fatty acids. The total acid consumption depended on slurry characteristics and varied between 5.97 to 8.06 liters per m3 for cattle slurry and 6.7 to 10.7 for pig slurry.The best model variable to explain the quantity of acid needed for the first acidification depended on the target pH. The total amount of acid needed was explained by total nitrogen, total solids, total carbon: total nitrogen ratio and volatile solids. For the total amount of acid needed for all re-acidification, total nitrogen, ammonium concentration, total carbon and volatile solids were the best sub model variables. The latter was not correlated with the acid consumption for the first titration, even though models have common variables. That supposes slurry characteristics are modified by acidification.In conclusion, the use of organic acids was more expensive than the use of sulfuric acid. The pH can’t be stabilized by successive acid additions due to the organic matter degradation and modification of slurry characteristics which influence the acid consumption.

• Surgörning av flytgödsel är en metod för att minska ammoniakavgång. Surgörning tillämpas främst i Danmark, där man använder svavelsyra för att sänka pH-värdet med någon av teknikerna i-stall, i-lager eller i-fält. Organiska syror skulle kunna vara ett bra alternativ till svavelsyra för att utveckla surgörning inom ekologiskt jordbruk. Flera återkommande surgörningar av flytgödsel kan vara en lösning för att hålla ett stabilt pH-värde och undvika ammoniakavgång under hela lagringsperioden.I experiment 1 jämfördes svavelsyra, salpetersyra och fyra organiska syror med avseende på deras effektivitet samt ekonomi för surgörning av nöt- och svingödsel. I experiment 2 studerades buffringsegenskaperna för nio olika flytgödseltyper (fyra från nötkreatur, tre från svin och två filtrerade gödselprover från var och en av dessa djurslag) efter flera surgörningar med svavelsyra till pH 5,5 för att kvantifiera åtgången av syra och genom modellering bestämma vilka egenskaper hos gödseln som påverkar syraåtgången mest. För båda experimenten var lagringstemperaturen 20° C.För syralösningar med samma normalitet var organiska syror och salpetersyra lika effektiva som svavelsyra. Resultaten visar dock att när man beaktar egenskaperna hos de kommersiella koncentrerade syrorna, var svavelsyra fortfarande det bästa alternativet med bara en tredjedel till hälften av behovet jämfört med andra syror.  Kostnaden för surgörning blev dessutom bara 10 % jämfört med användning av de organiska syrorna. Syraåtgång och kostnaden för surgörning var störst för salpetersyra. För organiska syror berodde syraåtgången och därmed kostnaden på gödselslag och önskat pH-värde. Utöver detta hade svavelsyra och ättiksyra hade bäst förmåga att bibehålla pH-värdet under 6,4.I experiment 2 stabiliserades inte pH efter varje återkommande surgörning, kanske på grund av nedbrytning av organiskt material genom sur hydrolys och antagligen också genom aerob nedbrytning av flyktiga fettsyror. Den totala syraåtgången berodde på gödselns egenskaper och varierade mellan 5,97 och 8,06 liter per m3 för nötgödsel och 6,7 till 10,7 för svingödsel.Den bästa modellvariabeln för att förklara den mängd syra som behövs för den första surgörningen var mål-pH. Den totala mängden syra som behövs förklarades av variablerna totalkväve, torrsubstans (TS), kol/kvävekvoten och glödförlust (VS). För den totala mängden syra som efter den första surgörningen behövs för alla påföljande surgörningar var totalkväve, ammoniumkoncentration, totalkol och glödförlust de bästa delmodellvariablerna. Det senare var inte korrelerat med syraåtgången för den första titreringen, även om modellerna har gemensamma variabler. Detta tyder på att gödselns egenskaper förändras av surgörningen.Sammanfattningsvis var användningen av organiska syror dyrare än använd­ningen av svavelsyra. pH-värdet kan inte stabiliseras genom återkommande surgörningar på grund av nedbrytningen av organiskt material och förändringar av gödselns egenskaper som påverkar syraåtgången.

Ämnesord

LANTBRUKSVETENSKAPER  -- Annan lantbruksvetenskap -- Miljö- och naturvårdsvetenskap (hsv//swe)

AGRICULTURAL SCIENCES  -- Other Agricultural Sciences -- Environmental Sciences related to Agriculture and Land-use (hsv//eng)

Nyckelord

Slurry

Manure

Acidification

Different acids

Buffering capacity

Ammonia emisssions

Surgörning

flytgödsel

olika syror

buffringsförmåga

ammoniakavgång

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)