RT Dissertation/Thesis
T1 Grundlagenuntersuchungen zur Wirkung neuartiger Ureaseinhibitoren in der Nutztierhaltung
A1 Reinhardt-Hanisch,Annett
WP 2008/10/31
AB Die von Deutschland in internationalen Abkommen und nationalen Programmen getroffenen Vereinbarungen zur Verminderung klima- und umweltrelevanter Emissionen erfordern besonders im Bezug auf die Ammoniakemissionen aus der Nutztierhaltung zusätzliche Maßnahmen, um die international und national gesteckten Ziele zu erreichen. Im Rahmen eines BMBF-geförderten interdisziplinären Forschungsverbundprojektes wurden neuartige Ureaseinhibitoren für den Einsatz in der Tierhaltung erprobt. Die vorliegende Arbeit zeigt die dazu notwendigen Grundlagenuntersuchungen auf, welche die Basis bildeten für die Untersuchungen unter stallähnlichen Bedingungen und im Praxisstall im zweiten Teil des Projektes (LEINKER, 2007).
Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, die Wirkung verschiedener Ureaseinhibitoren auf die Harnstoffhydrolyse und somit auf die Ammoniakfreisetzung in Rinderflüssigmist unter standardisierten, reproduzierbaren und kontrollierten Laborbedingungen zu quantifizieren und mögliche Einflussfaktoren zu untersuchen (Prescreening). Daraus ergaben sich folgende Teilziele: Entwicklung eines geeigneten Messsystems und einer standardisierten Versuchsdurchführung, Untersuchung verschiedener Ureaseinhibitoren bei unterschiedlichen Substrattemperaturen und Inhibitorkonzentrationen, Selektion des Ureaseinhibitors mit der besten Minderungswirkung, Quantifizierung weiterer Einflussfaktoren auf die Wirkung des ausgewählten Ureaseinhibitors. Zur Beurteilung der Inhibitorwirkung sollte außerdem durch eine Flüssigmistanalyse auch jeweils das im Flüssigmist in seiner protonierten Form als Ammonium vorliegende Ammoniak erfasst werden. Zusätzlich sollten für den ausgewählten Ureaseinhibitor erste Hinweise zur Langzeitwirkung, zum Einfluss auf die Biogasbildung und zur Wirkung in Schweineflüssigmist abgeleitet werden.
Zur Durchführung der Untersuchungen wurde ein Behälter-Wasserbad-Messsystem aufgebaut und validiert. Die mit jeweils 2 l Flüssigmist befüllten 28 Messbehälter des Messsystems arbeiteten nach dem Prinzip der dynamischen Kammer und konnten mittels eines Wasserbades konstant temperiert werden. Zur quasi-kontinuierlichen Messung der Ammoniakkonzentrationen im jeweiligen Messbehälter wurde ein Gasanalysegerät auf Basis der NDIR-Spektroskopie verwendet. Die in den Hauptversuchen angewandte standardisierte Versuchsdurchführung wurde in Vorversuchen entwickelt. 
Von den fünf untersuchten Ureaseinhibitoren (vier neue Wirkstoffe + Referenzwirkstoff NBTPT) wurde der Ureaseinhibitor D für weitere Untersuchungen im Projekt selektiert, da dieser Inhibitor die beste (signifikante) Minderungswirkung zeigte, welche hinsichtlich der Ammoniakfreisetzung von der Substrattemperatur und von der Inhibitorkonzentration abhängig war. Für eine effektive Minderung der Ammoniakfreisetzung erscheint es sinnvoll, geringere Mengen des Inhibitors öfter auszubringen. Der Ureaseinhibitor D zeigte eine signifikante Minderungswirkung unabhängig von der Herkunft und der Schichtdicke des jeweiligen Flüssigmistes. Im Vergleich der mit dem Ureaseinhibitor behandelten D-Varianten wurde jedoch bei einer Schichtdicke von 4 mm signifikant mehr Harnstoff zu Ammoniak- und Ammonium-Stickstoff umgesetzt als bei einer Schichtdicke von 90 mm. Abgesehen von der Ammoniakfreisetzung ergab sich aus der Stickstoff-Bilanzierung aller jeweils durchgeführten Versuche kein Hinweis auf weitere nennenswerte gasförmige Stickstoffverluste, wie z.B. durch Lachgas. 
In den Untersuchungen konnte kein signifikanter Einfluss des Ureaseinhibitors D auf die (harnstoffunabhängige) Grundfreisetzung von Ammoniak aus dem jeweiligen Flüssigmist infolge des Abbaus organischer Substanzen nachgewiesen werden. Für die Praxis bedeutet dies, dass der Einsatz des Ureaseinhibitors nur bei Anwesenheit von Harnstoff sinnvoll ist. 
Die ersten weiterführenden Untersuchungen wiesen auf eine temperaturabhängige Wirkungsdauer des Ureaseinhibitors D hin, ließen keine negativen Effekte durch mit dem Inhibitor D behandelten Flüssigmist auf die Biogasbildung erkennen und zeigten für den Ureaseinhibitor D im Schweineflüssigmist ähnliche Zusammenhänge auf wie in Rinderflüssigmist. 
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen konnte ein Ureaseinhibitor selektiert werden, der im Rinder- und Schweineflüssigmist die Harnstoffhydrolyse und damit auch die Ammoniakfreisetzung signifikant minderte. Die Grundlagenuntersuchungen leisten somit einerseits einen wichtigen Beitrag zur Erweiterung des Kenntnisstandes in diesem Bereich und tragen andererseits zur Entwicklung neuer Techniken bei, um die Ammoniakemissionen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung nachhaltig zu senken.

K1 Urease
K1 Ammoniak
K1 Nutztierhaltung
K1 Enzyminhibitor
K1 Inhibitor
K1 Emission
K1 Emissionsverringerung
K1 Emissionsschutz
K1 Stickstoffemission
K1 Schadgas
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2008/302