Sianlannasta vapautuvien hajupäästöjen vähentäminen Lactobacillus plantarum- ja hiilihydraattilisäyksillä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, voidaanko sianlannan hajuun vaikuttaa bakteeri- ja hiilihydraattilisäysten avulla. Tavoitteena oli laskea lannan pH:ta ja vähentää lannasta haihtuvan ammoniakin ja hajuyhdisteiden määrää. Bakteerilisäyksellä pyrittiin muuttamaan lannan mikrobistoa. Kokeet toteutettiin laboratoriomittakaavassa tuoreella sianlannalla. Tutkimukseen kuului neljä koejärjestelyä, joissa testattiin eri hiilihydraatteja ja eri hiilihydraattipitoisuuksia. Koejärjestelyissä tutkittiin pelkän hiilihydraatin sekä bakteerin ja hiilihydraatin yhteisvaikutusta. Lantaan lisätty bakteeri oli kaikissa koejärjestelyissä Lactobacillus plantarum VTT E-78076. Lisäksi toteutettiin pienimuotoinen kenttäkoe, jossa testattiin, vaikuttaako hiilihydraattiliuoksen ja L. plantarum -nesteviljelmän ruiskuttaminen karsinoihin sikalan sisäilman hajuun. Käsittelyjen vaikutusta sianlannan hajuun seurattiin sekä aistinvaraisesti että kaasukromatografisesti. Lannassa tapahtuvan prosessin etenemistä seurattiin pH-mittauksin. Lisäksi tutkittiin lantanäytteiden mikrobistoa maljauksin ja 16S rRNA -geenien sekvenssianalyyseillä. Laboratoriokokeiden perusteella käsittely pienentää sianlannasta aiheutuvia hajupäästöjä, jos käytetään riittävän suurta hiilihydraattipitoisuutta. Paras tulos saavutettiin, kun sianlantaan lisättiin sekä bakteeria että hiilihydraattia. Sekvenssianalyysien tulosten perusteella lantaan lisätty L. plantarum pystyi kilpailemaan lannan luonnollisen mikrobiston kanssa. Tulosten perusteella enemmistö tunnistetuista bakteereista kuului Lactobacillus-, Clostridium-, Bacteroides- ja Escherichia-sukuihin. Kenttäkokeesta ei saatu toivottuja tuloksia. Ennen kuin tiedetään, voidaanko lannan hajuun vaikuttaa käytännössä, on tässä tutkimuksessa saatuja tuloksia tarpeen testata todellisissa olosuhteissa ja suuremmassa mittakaavassa. Seuraava tutkimuskohde voisi olla lietesäiliön lannan käsittely, jolloin voitaisiin selvittää käsittelyn tehoa varastoituun lantaan. Suurimmiksi haasteiksi menetelmän tuotteistamiselle muodostuvat luultavasti taloudellisuus ja toimintavarmuus vaihtelevissa olosuhteissa.

The objective of this thesis was to find out if the odour of swine manure can be affected by bacterial and carbohydrate additions. The aim was to reduce the pH of manure and reduce the amount of ammonia and odour compounds. The bacterial additions were made to change the microbial community of manure. The tests were done in a laboratory scale with fresh swine manure. The research included four test arrangements including testing with different types and amounts of carbohydrates and both the effect of the carbohydrate alone and the effect of both the bacterium and the carbohydrate together. The bacterium that was added to the manure was Lactobacillus plantarum VTT E-78076 in all of the test arrangements. In addition, a small-scale field test was performed, which aimed at finding out whether spraying a combination of carbohydrate fluid and L. plantarum -liquid culture to a swine pen would affect the smell of the inside air in the piggery. The effects of the treatments were inspected by smelling and by a gas chromatography. The ongoing process in the manure was monitored by pH measurements. The microbial community of the manure samples was researched by plating and by DNA sequence analyses of 16S rRNA. The laboratory experiments showed that the treatment reduces swine manure odour emissions, if a sufficiently high carbohydrate level is used. The best results were obtained using both the bacterium and the carbohydrate. The sequence analyses indicated that the added Lactobacillus plantarum was able to survive and compete with the indigenous microbes. Most of the identified bacteria belonged to the genus Lactobacillus, Clostridium, Bacteroides and Escherichia. Field testing did not produce desired results. Further testing in real conditions and in a larger scale is required before any conclusions can be drawn about the possibilities to affect the odour of manure. New research could focus on the treatment of manure in manure storage pits. This could give valuable information about the effect of the treatment when applied to stored manure. Eventually, the greatest challenges for the method are likely to be the cost and reliability in changing circumstances.