Staubbelastung reduzieren, Gesundheit schonen

Die Qualität der Luft in Legehennenställen hat sich hinsichtlich der Staubentwicklung durch die gesellschaftlich und politisch getriebene Umstellung auf Boden- und Freilandhaltung nicht verbessert. Als in den 1970er Jahren die Legehennenhaltung auf die damals als äußerst fortschrittlich geltende Käfighaltung mit Kotbandbelüftung umgestellt wurde, führte das zu einer deutlichen Verbesserung der Hygiene und des Stallklimas. Denn der Kot der Tiere wurde auf Kotbändern gesammelt, getrocknet und in regelmäßigen Abständen von ca. 3 bis 4 Tagen aus dem Stall abgeführt. Neben Ammoniak waren auch die Staubkonzentrationen in der Stallluft durch das Nichtvorhandensein von Einstreu deutlich geringer. 

Mit dem Ausstieg aus der Käfighaltung wurde in Tierwohl investiert, die Probleme der Staubbildung sind dagegen wieder neu aufgekommen. Ein Vergleich von kontinuierlichen Staubmessungen zeigt den Unterschied der Haltungssysteme sehr deutlich (Abb. 1). Die Staubkonzentration ist dabei stark vom Haltungssystem und vom Tagesverlauf bzw. der Tieraktivität abhängig. Die Staubkonzentration steigt mit Beginn des Lichttages und der Fütterung sprunghaft an, während in der Dunkelphase kaum Partikel zu messen sind. Während die Partikelzahl in der Kleingruppenhaltung 6.000 Partikel pro 100 cm³ Luft nicht übersteigt, wurden in dem Volierenstall 60.000 Partikel pro 100 cm³ Luft gemessen. In Volierenställen können zu diesen Zeitpunkten eine Staubkonzentration von 20 mg/m³ erreicht werden.

Abbildung 1: Tagesverlauf der Schwebstaubpartikel in der Kleingruppenhaltung und der Volierenhaltung.

Staub reizt die Lungen

Die hohen Staubkonzentrationen sind eine gesundheitliche Belastung für Mensch und Tier, da ein Teil der sehr kleinen Partikel als einatembarer und alveolengängiger Schwebstaub (PM10) bis in die Alveolen der Lunge gelangt. Diese Partikelgrößen können Reizungen und Entzündungen in der Lunge hervorrufen. Eine Keimbelastung und Gesundheitsgefährdung, wie sie bei der Farmerlunge durch Pilzbefall oder Endotoxine bekannt ist, ist bei den Stäuben aus der Einstreu dagegen nicht bekannt und es muss in der Risikobeurteilung der Schwebstäube differenziert werden. Der MAK Wert für einatembaren Staub liegt aktuell bei 10 mg/m³ (TRGS 900). Bei längeren Aufenthalten im Stall während der Aktivitätsphase der Tiere sollten deshalb Staubmasken getragen werden. 

Trockene und krümelige Einstreu ist gewünscht, führt aber zu einer höheren Staubbelastung im Stall.

Quelle der Staubentstehung

Die Quelle von Staubemissionen in Volierenställen ist im Wesentlichen die Einstreu. Neben dem oben genannten Vergleich der Haltungssysteme mit und ohne Einstreu lässt sich dies auch anhand eines Vergleichs der Inhaltstoffe aufzeigen. Eine Analyse verschiedener ausgewählter Inhaltsstoffe von Staub, Einstreu und Futter eines Legehennenbetriebes zeigt, dass sich das Inhaltsmuster von Staub am stärksten mit der Einstreu deckt (Tabelle 1). Es werden aber auch Spuren von Methioninhydroxyanalog im Staub gefunden, das nur im Futter seine Quelle hat. 

Tabelle 1: Vergleich der Zusammensetzung von Staubproben mit Futter- und Einstreuproben

Einstreumanagement

Um die Staubentstehung aus der Einstreu genauer nachvollziehen zu können, lohnt es sich, das heutige Einstreumanagement in Legehennenställen genauer zu betrachten.

Mit dem Einstallen der Legehennen wird in den Einstreubereich nur wenig Ausgangsmaterial (100-300 g/m²) z.B. in Form von Hobelspänen oder Pellets eingestreut. Die Legehennen suchen zur Nacht die höher gelegenen Volierenebenen als Ruhezone auf. So kann etwa zwei Drittel des Kotes auf den Kotbändern gesammelt und regelmäßig aus dem Stall transportiert werden und ein Drittel gelangt in die Einstreu. 

Die Einstreu baut sich im Verlauf des Durchgangs langsam in der Höhe auf. Aufgrund der ständigen Bearbeitung durch die Legehennen werden die Einstreupartikel zunehmend zerrieben bis die Partikelgröße so klein ist, dass sie als Schwebstaub in die Luft suspendieren können. Die Staubbildung verstärkt sich mit der Dauer der Verweilzeit der Einstreu in dem Stall. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Trocknung der Einstreu und auch den Abrieb der Einstreupartikel und damit die Staubbildung fördern. 

Stallluft

Heutige Lüftungsanlagen in der Legehennenhaltung sind durch die Vorgaben aus der Nutztierhaltungsverordnung (4,5m³/kg h) doppelt so groß dimensioniert, wie es nach der DIN 18910 notwendig wäre. Mit einer 8 bis 10fachen Luftwechselrate wird viel Luftwechsel erzeugt. Da Legehennen wenig Wasser in die Luft abgeben, hat die aufgewärmte Luft bei nur geringfügig erhöhten Wassergehalt sehr gute Trocknungseigenschaften. Bei den heutigen Stallsystemen gelangt die kalte und feuchte Frischluft nicht direkt in die Einstreu und es gibt somit keine Kondensation in der Einstreu. Dabei helfen die Unterdrucklüftungsanlagen mit in der Seitenwand positionierten Zuluftventilen, die bei 10 bis 40 Pa Druckdifferenz einen Luftstrahl über das Haltungssystem bis in die Mitte des Stalles erzeugen. Auf diesem Weg wird die Luft aufgewärmt und erst dann gelangt sie in den bodennahen Bereich. Die Führung der Frischluft in den Stall wird durch eine glatte barrierefreie Decke unterstützt, an der die Luft gleichmäßig entlangströmen kann (Coanda-Effekt). 

Bei Ställen mit Auslauföffnungen wird mit einer Gleichdrucklüftung gearbeitet. In der Regel kommen Zuluftkamine zum Einsatz, die mit einem eingebauten Ventilator Frischluft über eine horizontale Luftleitplatte gleichmäßig in den Stall bringen und eine Luftwalze von der Stallmitte her erzeugen. In einer höherwertigen Ausbaustufe der Zuluftkamine wird durch einen Spalt im Zuluftkamin warme Stallluft angesaugt und mit der Frischluft vermischt. Dadurch wird auch bei geringen Zuluftmengen eine Mischluft erzeugt, die aktiv das Raumvolumen durchmischt.

Trinkwasser

Ein niedriger Trinkwasserverbrauch der Legehennen kann ebenfalls Ursache für eine sehr trockene Einstreu sein. Der Verbrauch sollte üblicherweise bei ca. 225-250 ml/Legehenne liegen und nicht stark über- oder unterschritten werden.

Die genannten Faktoren haben in modernen und gut isolierten Stallgebäuden dafür gesorgt, dass die Einstreu trocken und krümelig bleibt. Die Feuchtigkeit wird den abgesetzten Frischkotballen entzogen, ähnlich wie bei Katzeneinstreu. Dies ist für die Fußballen der Tiere und die Aktivität der Tiere förderlich und gewünscht. Als Nachteil ist zu sehen, dass es zu einer erhöhten Staubentstehung kommen kann. 

Technische Maßnahmen zur Staubreduzierung 

Im Folgenden sind beispielhaft vier technische Maßnahmen benannt, die in der Kombination mit weiteren Techniken zu einer Staubminderung beitragen. Grundsätzlich zielen die Maßnahmen darauf ab, den Koteintrag in die Einstreu zu reduzieren und die Bildung von Kleinstpartikeln zu vermeiden.

Einstreureduzierung:

Eine kontinuierliche, möglichst automatische Einstreureduzierung kann die Staubbildung wirksam reduzieren. Dabei wird nicht die emittierende Oberfläche reduziert, sondern der Anteil älterer Einstreupartikel in der Einstreu die das Staubpotential bilden. In einer vergleichenden Untersuchung wurden zwei baugleiche Legehennenställe mit einer NATURA Nova-Voliere jeweils mit und ohne Einstreureduziersystem installiert. Ohne die Einstreureduzierung baute sich die Einstreu am Ende der Haltungsperiode bis auf 12 cm auf, während in dem Stall mit Einstreureduziersystem nur 2-3 cm Einstreuhöhe erreicht wurden. In Abbildung 2 sind die Staubkonzentrationen in beiden Ställen, mit und ohne Einstreureduziersystem, dargestellt. Der Effekt der Staubminderung lässt sich in der zweiten Hälfte der Haltungsperiode deutlich ablesen. Im Mittel verringert sich die Staubmasse im Stall mit Einstreureduzierung um 42 %. Die Einstreumenge wurde auf ein Viertel reduziert. Auch wenn sich die emittierende Oberfläche durch das Einstreureduziersystem nicht ändert, ist das Emissionspotential deutlich reduziert, weil ältere Partikel, die zu Staub zerfallen, kontinuierlich abgeführt werden. 

Abbildung 2: Verlauf der Schwebstaubkonzentration im Stall mit Einstreureduzierung und ohne Einstreureduzierung. 

Flugbarrieren:

Wenn die Legehennen aus den oberen Volierenetagen in die Einstreu flattern, wirbeln sie dabei viel Staub auf. Es sind Volierensysteme verfügbar, die ausschließlich von der untersten Etage aus zugänglich sind und in den oberen Etagen Flugbarrieren haben (Abb. 3). Volierensysteme, die ausschließlich von der untersten Etage aus zugänglich sind, weisen dagegen eine um 70% geringere Staubemission (VDI 3894) auf. Bei diesen Anlagen können die Tiere nicht aus der obersten Volierenetage in die Einstreu herunterfliegen und wirbeln damit weniger Staub auf. Dieses Haltungssystem konnte sich in Deutschland allerdings nicht durchsetzen, da man den Zugang auch verschließen kann. Dies ist dazu gedacht die Junghennen nach dem Einstallen an das Haltungssystem zu gewöhnen bzw. eine Kontrolle der Tiere leichter vornehmen zu können. Das ist zwar entsprechend der Nutztierhaltungsverordnung bis zu 3 Wochen nach der Einstallung zulässig, wird von den Kontrollbehörden jedoch ungern gesehen, weil den Tierhaltern unterstellt wurde, die Anlage dauerhaft zu verschließen. Es bleibt jedoch festzuhalten, dass die Aktivität und die Bewegung der Tiere durch dieses Haltungssystem gezielt gelenkt werden kann und damit die Staubemissionen reduziert werden.

Abbildung. 3: Flugbarrieren können die Staubaufwirbelung verringern.

Einstreubereiche reduzieren:

In der Regel ist die gesamte Stallbodenfläche zu 100 Prozent auch Einstreubereich und damit anrechenbare Nutzfläche. Um die Stallfläche optimal auszunutzen, werden bei der Planung der Ställe im Haltungssystem mit neun Tieren/m2 gerechnet und mit der gleichen Anzahl Tiere auf der Stallbodenfläche geplant. Somit können die in Deutschland zulässigen 18 Tiere/m2 in dem Gebäude realisiert werden, wobei die Hälfte der anrechenbaren Nutzfläche dann aus Einstreu besteht. Die Nutztierhaltungsverordnung dagegen sieht vor, dass ein Drittel der Stallgrundfläche bzw. mindestens 250 cm2/Tier als Einstreufläche bereitgestellt werden muss, um den Legehennen das Scharren und Sandbaden zu ermöglichen. Um die Einstreufläche mit dem Ziel einer geringeren Schwebstaubbildung gering zu halten, würden bereits 45 % der Stallgrundfläche die Bedingungen der Nutztierhaltungsverordnung erfüllen. Mit dem geringen Einstreuanteil wird die staubemittierende Fläche deutlich reduziert. Eine beispielhafte Projektierung einer Legehennenanlage mit einer dritten, über Stallgrundfläche installierte Rostenebene mit Kotband ist in Abb. 4 dargestellt. 

Abbildung. 4: Legehennenanlage mit einer dritten Rostenebene verringert die Einstreu und dadurch die Staubentwicklung

Einstreubefeuchtung:

Bei sehr trockener Einstreu kann es durchaus sinnvoll sein, den Schwebstaub mit einem Hochdruck-Vernebelungssystem zu binden. Voraussetzung ist, dass dieses System sehr feine Tröpfchen (2-5 µm) erzeugt, um die Wassertropfen lange in der Luft zu halten. Mit dem Befeuchten wird schlussendlich auch die Einstreu oberflächlich angefeuchtet und die Suspension der Schwebstäube in die Stallluft verhindert. Die richtige Dosierung ist allerdings nicht ganz einfach. Mögliche Risiken einer zu starken Befeuchtung sind die erhöhte Freisetzung von Ammoniak, wenn der Wassergehalt in der Einstreu für den enzymatischen Umbau des Stickstoffs zur Verfügung steht. Außerdem können Anlagenteile des Haltungssystems feucht werden und es kann zur Korrosion kommen. 

Fazit: 

• Zusammengefasst lässt sich festhalten, dass mit der Entscheidung, Legehennen in Boden- und Freilandhaltung zu halten, viel Positives in Sachen Tierwohl erreicht wurde. 
• Für das damit verbundene erhöhte Staubaufkommen gibt es heute bereits verschiedene technische Lösungsansätze, die mithilfe der in den letzten Jahren gewonnenen Erkenntnisse in der Praxis weiterverfolgt werden müssen. 
• Auch die Wissenschaft und der Gesetzgeber sind gefordert, sich mit den Konsequenzen und Zielkonflikten der vorwiegend auf Tierwohl ausgerichteten Haltungsvorgaben auseinanderzusetzen.

Dr. Ralf Kosch, Big Dutchman International GmbH
Veröffentlicht im DGS-Sonderheft 27172018: Schwerpunkt Tiergesundheit