CO2-monitoring in de veehouderij: hoog tijd

Het behouden van een gezonde omgeving is essentieel in de veehouderij, maar een cruciale factor wordt vaak over het hoofd gezien: koolstofdioxidewaarden. Terwijl temperatuurbewakingssystemen al jarenlang standaard zijn, worden CO2-waarden vaak niet gemonitord. In de masterproef van 2024 van Bregtje Jacobs aan de KU Leuven worden onze vermoedens bevestigd: CO2-monitoring in de veehouderij is al lang, heel lang, nodig.

KBC, Boerenbond en KU Leuven

Voor deze masterproef werkten verschillende toonaangevende bedrijven samen om te ontdekken welk puzzelstukje nog ontbrak in de veehouderij.

• KBC is een Belgische bank en verzekeringsmaatschappij die zich ook specialiseert in landbouwverzekeringen.
• Boerenbond is de Vlaamse landbouworganisatie die de belangen van landbouwers behartigt.
• KU Leuven (Katholieke Universiteit Leuven) is een Belgische universiteit die historisch verbonden is met landbouwonderzoek.

Crodeon sloot zich ook aan; wij leverden Reporter en sensoren, de meetapparatuur.

Doel van het onderzoek

“Deze studie heeft als doel lezers bewust te maken van de tekortkomingen van huidige klimaatregelings- en bewakingssystemen. In de proef werd een bewakings- en alarmsysteem getest [Reporter] dat onafhankelijk werkt van het bestaande klimaatregelsysteem.” - Jacobs, 2024

Uit het onderzoek blijkt dat bestaande alarmsystemen zich uitsluitend richten op temperatuurmonitoring in de veehouderij. De parameter CO2 wordt vaak genegeerd, terwijl deze minstens even belangrijk is, zo niet belangrijker.

Langdurige blootstelling aan koolstofdioxideconcentraties van meer dan 3000 ppm (parts per million) leidt tot ongezonde dieren. Dit resulteert vaak in zwakke, zieke dieren die de boer niet voor de gewenste prijs kan verkopen. Kuikens die werden blootgesteld aan 12.000 ppm wogen 8% minder op vier weken leeftijd in vergelijking met kuikens die opgroeiden binnen een gezonde CO2-waarde.

7 maanden onderzoek

Om data te verzamelen werd Reporter geïnstalleerd in negen Belgische boerderijen: drie pluimveebedrijven en zes varkensboerderijen. Het meet- en bewakingssysteem was uitgerust met vier Crodeon multiparameter CO2-sensoren (temperatuur, relatieve luchtvochtigheid, koolstofdioxide).

Varkens CO2-bewaking kit

€1.499

Aan winkelwagen toevoegen

Van 17 juli 2023 tot 8 maart 2024 werden de boerderijen gemonitord. Data werd verzameld en doorgestuurd naar het Crodeon Dashboard (cloudplatform). Via het Dashboard kon Reporter worden geconfigureerd om alarmmeldingen te versturen zodra een ingestelde waarde van een parameter werd overschreden. Voor de veehouderij zijn koolstofdioxide en temperatuur de belangrijkste parameters.

CO2-grenzen overschreden, zonder uitzondering

De wettelijke CO2-grens in de veehouderij is vastgesteld op 3000 ppm, gemeten op ademhoogte van de dieren. Ter vergelijking: frisse buitenlucht bevat ongeveer 400 ppm CO2. Koolstofdioxide is bovendien zwaarder dan zuurstof, waardoor het zich ophoopt nabij de grond in plaats van op te stijgen. Wanneer de lucht op ademhoogte van de dieren te veel koolstofdioxide en andere schadelijke gassen bevat en onvoldoende zuurstof, is verstikking onvermijdelijk.

Figuur 1 ‘Varkens’ toont het CO2-bereik dat werd gemeten in zes verschillende varkensboerderijen tijdens dit experiment. De rode lijn vertegenwoordigt de grens van 3000 ppm. Zoals te zien is, hebben alle boerderijen deze grens op enig moment overschreden, met een piek die zelfs de 9000 ppm overschrijdt, het drievoudige van de wettelijke limiet.

Figuur 2 ‘Pluimvee’ toont het CO2-bereik dat werd gemeten in drie verschillende pluimveebedrijven tijdens dit experiment. De rode lijn vertegenwoordigt de grens van 3000 ppm. Wederom hebben alle boerderijen deze grens op enig moment overschreden, met een piek die bijna 9000 ppm bereikt, bijna het drievoudige van de wettelijke limiet.

Een hoge concentratie koolstofdioxide brengt niet alleen verstikkingsrisico’s met zich mee, maar veroorzaakt ook een daling in de kwaliteit van het vlees en gedragsveranderingen bij de dieren (zoals kannibalisme en andere vormen van agressie).

Verminderde ventilatie bij koudere temperaturen

Alle boerderijen scoorden slecht op CO2-beheer bij koudere buitentemperaturen. Zodra de buitentemperaturen daalden onder 10-15°C voor pluimveebedrijven en 0-5°C voor varkensbedrijven, overschreden de koolstofdioxideconcentraties de wettelijke limiet van 3000 ppm. De reden? Ventilatie werd geminimaliseerd om de warmte binnen de stallen te behouden.

Een andere reden was het warm houden van zeer jonge kuikens tijdens hun eerste weken. Hiervoor gebruiken boeren vaak brandstofgestookte warmtekanonnen. Deze vormen van warmteopwekking combineren snelle verbranding van fossiele brandstoffen met een krachtige ventilator. Dit resulteert direct in hogere CO2-concentraties binnen de boerderijen.

Ventilatiestoringen

Tijdens het experiment deden zich drie ventilatiestoringen voor. Dit leverde interessante gegevens op die het echte gevaar aantonen van een defect ventilatiesysteem in varkens- en pluimveestallen. In alle gevallen had het temperatuurgebaseerde alarmsysteem de storingen nog niet geregistreerd.

Binnen 30 minuten stegen de CO2-concentraties in de stal van 2000 ppm naar bijna 9000 ppm. De binnentemperatuur daarentegen steeg nauwelijks in dezelfde tijd. Tegen de tijd dat de temperatuur de alarmlimieten van een traditioneel systeem zou overschrijden, zouden de dieren waarschijnlijk al bezweken zijn door zuurstofgebrek.

«Bij hoge concentraties ervaren dieren duizeligheid en bewusteloosheid. Bij zeer hoge concentraties (30.000 ppm) kan het leiden tot verstikking en de dood.» - Buoio et al., 2023

Als we de gegevens van alle drie gevallen vergelijken, concluderen we dat bij elke stijging van 1000 ppm de temperatuur slechts met 0,54-0,77°C steeg. Om 28.000 ppm te bereiken (bovenop de basiswaarde van 2000 ppm CO2) zou slechts een stijging van 15-22°C nodig zijn om het dodelijke niveau van 30.000 ppm te bereiken.

Figuur 3, ventilatie 31 augustus 2023.

Conclusie

Het is absoluut hoog tijd voor CO2-monitoring in veehouderijen. Bij ventilatiestoringen stijgen temperaturen aanzienlijk langzamer dan CO2-concentraties. Traditionele bewakingssystemen die alleen temperatuur als alarmparameter gebruiken, reageren langzamer dan een alarmsysteem dat (ook) CO2-waarden meet. Tegen de tijd dat traditionele temperatuurgebaseerde alarmsystemen een alarmmelding sturen, zijn de dieren al langere tijd blootgesteld aan hoge CO2-waarden.

Zeer hoge koolstofdioxidewaarden (30.000 ppm) zijn dodelijk. Hoge niveaus zijn schadelijk voor de algehele gezondheid van het vee en leiden tot minder gewicht bij slachtleeftijd en een minder kwalitatief eindproduct.

Reporter is een plug-and-play monitoringsmodule, compatibel met CO2-sensoren om koolstofdioxide te meten en te monitoren in een veestal. De module kan worden geconfigureerd via de Crodeon Dashboard om alarmmeldingen te verzenden zodra een ingestelde parameterwaarde wordt overschreden.

Contacteer ons

Zoek jij een gebruiksvriendelijke manier om jouw eigen varkens CO2-monitoring project te starten of een pluimveemonitoringsysteem te installeren? Aarzel niet om contact met ons op te nemen!

Bronnen

• Jacobs, B. (2024). Preventie van hittestress en verstikking bij vleeskippen en vleesvarkens [Masterproef]. KU Leuven.
• Buoio, E., Cialini, C., & Costa, A. (2023). Air quality assessment in pig farming: The Italian Classyfarm. Animals, 13(14), 2297. https://doi.org/10.3390/ani13142297

Auteur: Jonathan Sercu

Als mede-oprichter en CEO van Crodeon, heeft Jonathan een brede kennis over hoe sensoren ons dagelijkse leven veranderen. De afgelopen 7 jaar sprak hij met klanten uit vele sectoren, van landbouw tot industry en alles er tussen in. Jonathan kent het Internet of Things van binnen en van buiten en weet wat zijn klanten 's nachts wakker houdt.