Gut zu wissen

Die von Hanskamp aus den Niederlanden zur EuroTier Digital 2021 vorgestellte und von der DLG mit einer Goldmedaille prämierte Cowtoilet fängt den Urin der Kühe auf. Was auf den ersten Blick langweilig oder gar unsinnig erscheint, hat jedoch einen ernsthaften Hintergrund: Der im Urin enthaltene Harnstoff wird normalerweise binnen Stunden durch das Enzym Urease in Ammoniak und Kohlendioxid aufgespalten.
Da aber Urease nur im Kot der Tiere vorkommt, sinken die Emissionen eines Stalls, wenn man Kot und Urin voneinander trennt. Es gilt: Je weniger Urin auf dem Stall­boden bzw. im Güllekanal landet, desto weniger Ammoniak wird freigesetzt. Wie die Untersuchungen von Hanskamp mit vier Ställen ergaben, ist das Potenzial der Kuhtoiletten groß. Und zwar so groß, dass bei einem herkömmlichen Milchviehstall mit Vollspaltenboden die Ammoniak-Emissionen nahezu halbiert werden können.
Konkret gemessen wurde eine Stickstoffemission von 8 kg je Kuh pro Jahr. Zum Vergleich: Bei einem konventionellen Milchviehstall mit Spaltenboden gehen aktuell niederländische Behörden von 13 bis 18 kg Stickstoff (N) je Kuh und Jahr aus — ein Wert, den die Niederländer wohl nicht länger tolerieren. So denken einzelne Provinzen in den Niederlanden bei Stallgenehmigungen ab 2025 bereits über ein Niveau von weniger als 7 kg N je Kuh und Jahr nach.

Deutschland zieht nach

Bislang gelten in den Niederlanden andere Vorschriften als in Deutschland. Doch fordert das nationale Luftreinhalteprogramm (NEC) der Bundesrepublik aus 2017 bis zum Jahre 2030 gegenüber 2005 eine Reduktion der Ammoniak-Emissionen um 29 %.
Im Fokus der Beratungen steht auch die Rinderhaltung. Wer einen Bauantrag abgibt, sollte also mit Auflagen zur Emissionsminderung rechnen. Eines sei hier schon verraten: Die Cowtoilet wäre eine Lösung — wenn auch keine billige. Doch lässt sich die Technik sogar in Altgebäuden nachrüsten. Und zwar ohne den Stall nennenswert umbauen oder auf einen vorhandenen Spaltenboden dauerhaft verzichten zu müssen.

Hanskamp Cowtoilet: Die Technik

Basis der Cowtoilet ist die Kraftfutterstation von Hanskamp. Die Gabe von Kraftfutter ist wichtig, damit die Tiere kontrolliert und freiwillig den Urin lassen. 50 bis 100 g Futter je Stationsbesuch reichen nach ersten Erfahrungen aus, um täglich bei bis zu acht Besuchen 10 l Urin je Tier auffangen und separieren zu können.
Übrigens: Die Kuhtoilette gibt es auch als Option für automatische Melksysteme. Zu beachten ist jedoch, dass eine Kuhtoilette für maximal 25 Kühe reicht. Wer also 120 Tiere mit zwei Melkrobotern melkt, kommt um die Anschaffung von drei zusätzlichen Kraftfutterstationen nicht herum.
Nach dem Fressen des Kraftfutters beginnt die Technik am oberen Ende des Zentralbands in Richtung Vulva zu massieren. Dazu senkt die Futterstation über dem Rücken des Tiers einen Bügel ab, an dessen Ende sich ein 40 x 30 x 20 cm großes Urinal befindet. Zum Massieren bewegt der Arm das am Tier sanft anliegende Urinal wiederholt langsam auf und ab. Ein in diesem Bereich verlaufender Nerv wird dadurch derart stimu­liert, dass die Kuh den Schwanz hebt und ihr Wasser in das Urinal lässt.
Tatsächlich ist der Trick mit der Massage am Hinterteil eines Rinds alles andere als neu und erfahrenen Landwirten und Tiermedizinern bekannt. Genauso bekannt ist, dass der Trick nicht immer funktioniert. Das ist auch die Erfahrung von Hanskamp: Aktuell ist die Technik nur in drei von fünf Fällen erfolgreich. Für eine junge Technik halten wir eine Quote von 60 % dennoch für gut.
Schwerer wiegt für uns die Tatsache, dass ein Teil der Kühe weiterhin unkontrolliert außerhalb der Kraftfutterstation auf den Boden pinkelt. Von den 20 l Urin, die eine Kuh mit einer Tagesmilchleistung von 27 kg im Schnitt lässt, werden so nach ersten Erfahrungen ganze 10 l bzw. 50 % aufgefangen. Das klingt nach nicht viel.
Andererseits: Bei 100 Kühen kommt so im Laufe eines Jahres ein Volumen von 365 m3 zusammen. Unterm Strich also doch eine ganz schön ordentliche Menge.

Schlauchpumpe saugt Urin ab

Während das Tier uriniert, beginnt eine Schlauchpumpe mit dem Absaugen des Urins. Vorteil der Schlauchpumpe gegenüber einer Vakuumpumpe ist ihr vergleichsweise geringer Stromverbrauch. Auch kann bei Hanskamp die Schlauchpumpe zeitgleich den Urin von bis zu sechs Stationen absaugen und zur Jauchegrube fördern.
Ist das Absaugen beendet, öffnet die Front der Kraftfutterstation und das Tier kann nach vorne raus zurück in die Gruppe. Gleichzeitig schwenkt der Bügel samt Urinal in die Ausgangsposition zurück. Sofern ein Tier in das Urinal kotete, tropft es aus dem senkrecht über der Station stehenden Urinal — bis das Urinal wieder sauber ist. Versuche seitens des Herstellers, das Reinigen des Urinals mit Wasser zu automatisieren, scheiterten bislang. Bis auf Weiteres wird deshalb empfohlen, das Urinal regelmäßig im Abstand von drei Tagen von Hand zu reinigen.

Die Kosten

Zusammen mit einer Kraftfutterstation für jeweils 25 Kühe kostet die Cowtoilet aktuell 1000 Euro je Kuhplatz. Bei 100 Kühen und vier Boxen schlagen folglich die Ausgaben zur Emissionsminderung mit 100000 Euro zu Buche. Der Behälter zum Sammeln der Jauche ist dabei im Preis noch nicht enthalten, da je nach Standort unterschiedliche Vorschriften zu erfüllen sind.
Fest steht nur: Bei einer Sammelquote von aktuell 10 l pro Kuh und Tag und einer vorgeschriebenen Lagerkapazität von acht Monaten sollte für 100 Kühe der Behälter mindestens 240 m³ fassen — und zur Vermeidung von Ammoniak-Emissionen auch abgedeckt sein.

Was uns sonst noch auffiel

Bildergalerie

Wissenswertes rund um den Urin:

Der goldene Saft
Das Wort Urin leitet sich vom lateinischen Wort Urea ab und heißt übersetzt „Harnstoff“. Tatsächlich enthält Urin neben 95 % Wasser, Kalium-, Natrium- oder Chlorid-Ionen auch bedeutende Mengen an Harnstoff. Sein Gehalt im Urin von Kühen variiert in Abhängigkeit von der Fütterung und ist laut Literatur in etwa vergleichbar mit dem Harnstoffgehalt der Milch. Davon abgeleitet enthält der Urin einer Milchkuh in etwa 150 bis 300 mg Harnstoff pro Liter. Bei einer Sammelquote von 10 l Urin pro Tag lassen sich so 15 bis 30 g reiner Harnstoff je Tier auffangen. Bei 100 Kühen wären es bis zu 3 kg Harnstoff je Tag.
Geschichten und Mythen rund um das Thema Urin gibt es viele. So sammelten schon die Römer mit Urinalen den goldenen Saft und setzten ihn als Reinigungsmittel ein. Gefaulter Urin wurde bis in das 20. Jahrhundert zum Entfernen des Wollfetts nach der Schafschur und zum Walken von Wolltüchern eingesetzt, während Urin in Kriegszeiten zur Desinfektion von Wunden verwendet wurde.
Die chemische Industrie setzt Harnstoff für Hautcremes, Cremes zur Nagelpilzbehandlung oder für Shampoos ein. Auch macht Harnstoff im AdBlue die Diesel-Verbrennungsmotoren umweltfreundlicher. Und, wer hätte es gewusst: Mit Urin in mikrobiellen Brennstoffzellen lässt sich im kleinen Stil sogar Strom erzeugen.

Milchviehhalter Jan-Willem Tijkens

Urin fürs Grünland
Jan-Willem Tijkens aus Zelhem in den Nieder­landen melkt 50 Kühe. 2019 investierte er für 15000 Euro in zwei Kraftfutterstationen von Hanskamp. Mit Unterstützung des Herstellers wurden die Boxen mit Kuhtoiletten ausgestattet. Im Sommer 2020 baute Hanskamp die beiden wandständigen Stationen nochmals aus und ersetzte sie durch Durchlaufstationen. „Die Kühe sind jetzt sauberer, weil sie nicht mehr unter dem Urinal herlaufen müssen“, freut sich Tijkens.
Die Tiere suchen die Futterstationen regelmäßig auf, so dass täglich 500 bis 600 l Urin gesammelt werden (Ø 11 l/Tier). Um Pro­blemen durch einen übermäßigen Kraftfutterkonsum vorzubeugen, sperrt die Technik tierindividuell die Kraftfutterausgabe für eine Stunde.
Der gesammelte Urin lagert in einem neuen 170 m³ großen Behälter mit Folien­dach. Im trockenen Sommer 2020 konnte der Landwirt so 10 ha Wiese mit Jauche düngen, wobei bei 15 m³/ha das Gras trotz Trockenheit so gut wuchs, dass er am Ende der Saison einen Schnitt mehr als seine Kollegen ernten konnte. „Die Cowtoilet reduziert meine Düngerkosten, und ich habe mit der Jauche einen für die Pflanzen sofort verfüg­baren Stickstoffdünger zur Verfügung“ fasst Tijkens zusammen.
Gefallen findet Tijkens auch an der besseren Luft im Stall. Denn in bislang nicht offiziell bestätigte Messungen gingen im Betrieb die Emissionen an Ammoniak deutlich zurück. „Und dies, ohne dass ich am Spaltenboden etwas verändern musste“, betont der Landwirt.
Die Wartungsarbeiten beschränken sich auf das Reinigen der Urinale alle drei Tage. Somit hält nach zwei Jahren Erfahrung Tijkens die Cowtoilet für praxisreif und mit Blick auf eine einfache, wenn auch kostspielige Reduzierung von Emis­sionen ebenso für empfehlenswert.

Jan-Willem Tijkens aus Zelhem in den Nieder­landen melkt 50 Kühe. 2019 investierte er für 15000 Euro in zwei Kraftfutterstationen von Hanskamp. Mit Unterstützung des Herstellers wurden die Boxen mit Kuhtoiletten ausgestattet. Im Sommer 2020 baute Hanskamp die beiden wandständigen Stationen nochmals aus und ersetzte sie durch Durchlaufstationen. „Die Kühe sind jetzt sauberer, weil sie nicht mehr unter dem Urinal herlaufen müssen“, freut sich Tijkens.
Die Tiere suchen die Futterstationen regelmäßig auf, so dass täglich 500 bis 600 l Urin gesammelt werden (Ø 11 l/Tier). Um Pro­blemen durch einen übermäßigen Kraftfutterkonsum vorzubeugen, sperrt die Technik tierindividuell die Kraftfutterausgabe für eine Stunde.
Der gesammelte Urin lagert in einem neuen 170 m³ großen Behälter mit Folien­dach. Im trockenen Sommer 2020 konnte der Landwirt so 10 ha Wiese mit Jauche düngen, wobei bei 15 m³/ha das Gras trotz Trockenheit so gut wuchs, dass er am Ende der Saison einen Schnitt mehr als seine Kollegen ernten konnte. „Die Cowtoilet reduziert meine Düngerkosten, und ich habe mit der Jauche einen für die Pflanzen sofort verfüg­baren Stickstoffdünger zur Verfügung“ fasst Tijkens zusammen.
Gefallen findet Tijkens auch an der besseren Luft im Stall. Denn in bislang nicht offiziell bestätigte Messungen gingen im Betrieb die Emissionen an Ammoniak deutlich zurück. „Und dies, ohne dass ich am Spaltenboden etwas verändern musste“, betont der Landwirt.
Die Wartungsarbeiten beschränken sich auf das Reinigen der Urinale alle drei Tage. Somit hält nach zwei Jahren Erfahrung Tijkens die Cowtoilet für praxisreif und mit Blick auf eine einfache, wenn auch kostspielige Reduzierung von Emis­sionen ebenso für empfehlenswert.

Hanskamp: FreiLeben-KonzeptStall mit Cowbedding-Cleaner

Komfortabel, kostengünstig, emissionsarm
Im Rahmen unseres Berichts zur Cow­toi­let hatten wir Gelegenheit, den von Hanskamp kürzlich vorgestellten „FreiLebenStall“ zu begutachten. Nach einer ersten internen Messung verspricht der Stall mit 4 bis 5 kg N pro Kuh und Jahr eine deutliche Verminderung von Emissionen. Dabei liegen die Tiere auf einer trockenen, rund 10 cm tiefen Einstreu frei und sichtlich bequem. Der Verzicht auf Güllekanäle verspricht zudem eine Reduzierung an Baukosten.
Basis des Stalls ist der sogenannte BeddingCleaner: Die Maschine sammelt den Kot der Tiere von der Liegefläche ein, indem die Roste des Wagens den Kot zunächst in der Einstreu so lange drehen und wenden, bis dieser wie eine Krokette paniert ist. Der Kot bekommt dadurch eine feste Struktur und lässt sich von der Maschine aufnehmen.
Lose Einstreu wird über den Rost getrennt, so dass möglichst nur Festmist in Sammelbehälter der Maschine landet. Schwieriger als gedacht gestaltet sich für Hanskamp jedoch die Suche nach dem optimalen Einstreumaterial. Gute Ergebnisse ergab der Einsatz von Sand. Durch das schnelle Versickern des Urins und seiner zügigen Ableitung über Drainageschläuche im Boden wurden hier auch die niedrigsten Ammoniak-Emissionen gemessen. Doch ist bei einem Verlust von 20 % im Jahr und einem Platzbedarf von 15 m² pro Tier Sand als Einstreu nicht nur teuer, sondern in Verbindung mit Gülle und/oder einer Biogasanlage auch verschleißfördernd.
Kurzstroh ist dagegen ungeeignet. Ob Pellets oder Strohmehl Wirkung zeigen, wird als nächstes geprüft. Das Einstreuen mit Elefantengras (Miscanthus giganteus) gefiel wiederum sowohl den Tieren als auch einem der Testbetriebe außerordentlich gut.
Nicht final ist auch die Entwicklung des BeddingCleaners. Während wir die Urversion der Maschine zu sehen bekamen, wird hinter verschlossenen Türen an einer 3 m Maschine mit 4 m³ Behälter und 2,5 t Einsatzgewicht gearbeitet. Sobald die Maschine spruchreif ist, werden wir erneut berichten.

Im Rahmen unseres Berichts zur Cow­toi­let hatten wir Gelegenheit, den von Hanskamp kürzlich vorgestellten „FreiLebenStall“ zu begutachten. Nach einer ersten internen Messung verspricht der Stall mit 4 bis 5 kg N pro Kuh und Jahr eine deutliche Verminderung von Emissionen. Dabei liegen die Tiere auf einer trockenen, rund 10 cm tiefen Einstreu frei und sichtlich bequem. Der Verzicht auf Güllekanäle verspricht zudem eine Reduzierung an Baukosten.
Basis des Stalls ist der sogenannte BeddingCleaner: Die Maschine sammelt den Kot der Tiere von der Liegefläche ein, indem die Roste des Wagens den Kot zunächst in der Einstreu so lange drehen und wenden, bis dieser wie eine Krokette paniert ist. Der Kot bekommt dadurch eine feste Struktur und lässt sich von der Maschine aufnehmen.
Lose Einstreu wird über den Rost getrennt, so dass möglichst nur Festmist in Sammelbehälter der Maschine landet. Schwieriger als gedacht gestaltet sich für Hanskamp jedoch die Suche nach dem optimalen Einstreumaterial. Gute Ergebnisse ergab der Einsatz von Sand. Durch das schnelle Versickern des Urins und seiner zügigen Ableitung über Drainageschläuche im Boden wurden hier auch die niedrigsten Ammoniak-Emissionen gemessen. Doch ist bei einem Verlust von 20 % im Jahr und einem Platzbedarf von 15 m² pro Tier Sand als Einstreu nicht nur teuer, sondern in Verbindung mit Gülle und/oder einer Biogasanlage auch verschleißfördernd.
Kurzstroh ist dagegen ungeeignet. Ob Pellets oder Strohmehl Wirkung zeigen, wird als nächstes geprüft. Das Einstreuen mit Elefantengras (Miscanthus giganteus) gefiel wiederum sowohl den Tieren als auch einem der Testbetriebe außerordentlich gut.
Nicht final ist auch die Entwicklung des BeddingCleaners. Während wir die Urversion der Maschine zu sehen bekamen, wird hinter verschlossenen Türen an einer 3 m Maschine mit 4 m³ Behälter und 2,5 t Einsatzgewicht gearbeitet. Sobald die Maschine spruchreif ist, werden wir erneut berichten.

Fazit

Fazit

Das Trennen von Urin und Kot mit der Cowtoilet verhindert den enzymatischen Umbau des Urin-Harnstoffs in schnell flüchtigen Ammoniak. Betriebe, die künftig Maßnahmen zur Emissionsminderung unternehmen müssen, können somit in Zukunft mit einer Cowtoilet die Stallemissionen nahezu halbieren, indem täglich rund 10 l Urin je Tier aufgefangen und separiert werden.
Der Effekt für die Umwelt hat jedoch mit reinen Technikkosten von rund 1000 Euro je Tierplatz zuzüglich der Kosten für das Jauchelager einen hohen Preis.