04. 11. 2024
Verfasst von: Jannik Schulz, Wolfgang Viöl, Nils Landmann, Christian Viöl, Bernd Deutsch, Dirk Augustin

Kaltes Plasma für gesunde Schweine

Die Montage zeigt eine Sau mit Ferkeln im Stall und mehrere Summenformeln NH3 für Ammoniak. — Saubere und frische Luft benötigen Menschen und Tiere gleichermaßen. Mastställe benötigen daher eine effiziente Luftreinigung, die zum Beispiel Ammoniak (NH3) mithilfe von Plasma abbaut.

Schlechte Luftqualität schadet sowohl Menschen als auch Tieren. Besonders das Gas Ammoniak aus Mastställen gefährdet die Gesundheit, weswegen die Abluft gefiltert werden muss. Die HAWK Hochschule sieht in der Plasma-Luftreinigung das Potenzial, Luft prozessstabil und ressourcenschonend zu reinigen. Hierfür entwickelt das Projektteam mit Kooperationspartnern spezielle Geräte und Verfahren.

Ammoniakgehalt der Luft in Tierställen senken

Ammoniak entsteht in Mastbetrieben häufig in großen Mengen. Das reaktive Gas kann die Atemwege der Tiere sowie der Landwirtinnen und Landwirte schädigen. Neben den gesundheitlichen Auswirkungen kann Ammoniak auch die Umwelt belasten, indem es zur Versauerung von Böden beiträgt und Pflanzen schadet. Aus diesem Grund sind mittlerweile niedrige Grenzwerte in Tierställen vorgeschrieben. Hierfür muss die Abluft aufwendig über aggressive Säuren oder über große biologische Filter unter hohem Wassereinsatz gewaschen und gereinigt werden. Die HAWK – Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst wählt einen anderen Ansatz: Plasma, der vierte Aggregatzustand, lässt sich kalt und mit geringem Verbrauchsmitteleinsatz erzeugen.

Die Grafik zeigt den Weg der dreckigen Luft durch Staubfilter, Plasmafilter und Aktivkohle zur sauberen Luft. — Plasma ist in der Lage, Schadstoffe aus der Luft, zum Beispiel Ammoniak (NH3), aufzuspalten und in nicht schädliche Produkte umzuwandeln.

Plasma baut Luftschadstoffe ab

Im Projekt „PlaLuST – Plasmaluftreinigung im Schweinestall zur Reduzierung des Ammoniakgehalts und gleichzeitiger Verbesserung des Tierwohls“ kooperiert die HAWK mit der Universität Göttingen und der PlasmaComplete GmbH. Die EU und die Landwirtschaftskammer Niedersachsen fördern das Projekt. In speziell für die Plasmaluftreinigung entwickelten Geräten können mit einer patentierten Elektrodengeometrie (PlasGlAiry®) große Mengen Luft mit wenig Energie durch sogenannte Volumenplasmen in den Plasmazustand versetzt werden. "Die dafür benötigte elektrische Leistung entspricht in etwa der eines durchschnittlichen Laptops“, berichtet Projektmitarbeiter Jannik Schulz. Das Plasma ist dabei in der Lage, chemische Verbindungen zusammen mit dem Luftsauerstoff aufzuspalten. Die Schadstoffe werden dabei in nicht schädliche Produkte umgewandelt, sodass saubere Luft wieder abgegeben wird.

Die Grafik skizziert Schweine mit ihren Ausscheidungen und schadstoffreiche Luft. Pfeile deuten die Luftführung an. — Trotz hohem Luftaustausch über den Zuluftkanal (blauer Pfeil) und Abluftkanal (roter Pfeil) akkumuliert sich ein gewisser Schadstoffanteil im Stall (gelber Schleier und Pfeil). Die Luftreiniger arbeiten im Umluftbetrieb, um die Schadstoffkonzentration im Stall zu reduzieren.

Spezielle Geräte für widrige Umgebung

„Diese Umwandlungsprozesse sind jedoch kompliziert und stoffspezifisch“, erläutert Jannik Schulz, „das Plasma ist dabei nicht linear. Außerdem stellen die widrigen Umgebungsbedingungen im Stall mit hoher Luftfeuchtigkeit, Schadstoff- und Staubbelastung besondere Hürden dar.“ Zusätzlich gibt es einen hohen Gestaltungsspielraum bei den eingesetzten Materialien und Elektrodenformen sowie bei der elektrischen Ansteuerung. „In Mastbetrieben gibt es noch wenig Erfahrung mit dieser Technologie“, ergänzt er, „dafür haben wir spezielle Geräte entwickelt, gebaut und charakterisiert.“ Der Feldeinsatz ist ab Spätsommer geplant.

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Zitation: Schulz, J., Viöl, W., Landmann, N., Viöl, C., Deutsch, B., & Augustin, D. (2024). Kaltes Plasma für gesunde Schweine. Wissen Hoch N. https://doi.org/10.60479/X7EK-AS87