Is geur te meten met sensoren?

Kun je de geur van een varkensbedrijf meten met sensoren? En wat levert het real-time meten van ammoniakemissie op? Dat zijn de kernvragen van een project gericht op het meten van ammoniak- en geurstoffenemissie op het innovatieve varkensbedrijf VeVar in Ospel, van ondernemer Maartin van der Velden.

De eerste resultaten tonen aan dat de ammoniakemissie heel goed vast te stellen is met sensoren. Met betrekking tot de geurbeleving worden momenteel diverse luchtmonsters beoordeeld door een geurpanel. Deze resultaten worden daarna vergeleken met de meetwaarden van de geursensoren. 

VeVar: “Wat vandaag goed is, moet morgen beter”
VeVar is een vooruitstrevend vermeerderingsbedrijf met vier locaties in Nederland. ‘Wat vandaag goed is, moet morgen beter’, is het motto. Op de hoofdlocatie in Ospel is vorig jaar een nieuwe biggenstal ontstaan met 6.300 dierplaatsen. Hierin is een innovatief emissiearm stalsysteem toegepast dat de urine direct scheidt van de dikke mest, zodat er minder ammoniak ontstaat. Tevens is de stal uitgerust met een luchtwasser. In deze stal hangen klimaatsensoren in de afdelingen die continu vier factoren registreren: de temperatuur, de luchtvochtigheid en de concentraties koolstofdioxide (CO2) en ammoniak (NH3) in de lucht.

Geursensoren
Zowel voor als achter de luchtwasser hangen sensoren voor ammoniak en wordt met een sensor tevens het totaal aan geurstoffen gemeten. Dit is een nieuwe ontwikkeling, vertelt projectleider Monique van der Gaag. Zij is specialist Dierenwelzijn en Innovatie bij Connecting Agri and Food.

De geurstoffensensoren meten het totaal van nagenoeg alle geurstoffen, zoals vluchtige organische componenten, maar ook ammoniak en waterstofsulfide (H2S). “In deze pilot onderzoeken we voor welke doeleinden deze sensor ingezet kan worden in de varkenshouderij”, vertelt Monique. “Het totaal aan geurstoffen is niet één op één hetzelfde als geur. Ammoniak ruik je vanaf een concentratie van ongeveer 5 ppm; van H2S heb je meer dan 1000 keer minder nodig om het te kunnen ruiken.”

Onderzoek geurbeleving door geurpanel
In de klassieke vorm worden geurmetingen gedaan met een geurpanel. Bij de stal wordt lucht in een zak opgevangen en vervolgens in een lab (verdund) aangeboden aan geselecteerde personen, met een gemiddeld reukvermogen. De lucht wordt steeds minder verdund en de panelleden krijgen dus een oplopende concentratie van geurstoffen te ruiken. Het panel ‘gecertificeerde neuzen’ bepaalt vanaf welke concentratie een geur is te ruiken. Vervolgens koppelen ze daar een ‘hedonische waarde’ aan: een cijfer variërend van min vier tot plus vier, dat aangeeft in welke mate de proefpersonen de geur kunnen waarderen. Monique: “Geurbeleving is deels objectief vast te stellen door het meten van de chemische samenstelling van de lucht. Daarnaast is het voor een deel subjectief; hoe beleef je de geur? Welke associatie heb je ermee? De geur van gebakken brood of van een varkensstal kan dezelfde intensiteit hebben qua geurstoffen, maar de beleving ervan kan heel verschillend zijn.”

Associatie met geur
“Het gaat ook om de associatie die iemand heeft met een bepaalde geur”, zegt ze. “Voor een varkenshouder kan de geurbeleving van varkenslucht heel anders zijn dan voor een omwonende die hier niets mee heeft.”
Er zit een grote psychologische component bij geurbeleving en geurhinder. “Stel, je hebt een grote weerstand tegen de komst van een nieuwe stal of je bent tegen de veehouderij. Dan zul je eerder geurhinder ervaren dan iemand die daar positief tegenover staat.”

Inzicht in geurpieken
In het project wordt een aantal keer een luchtmonster genomen dat door een geurpanel wordt beoordeeld. Het vergelijken van deze resultaten met de meetwaarden van de sensoren kan inzicht geven in de vertaalslag tussen de meetresultaten en de beleving. Dat is tevens de achterliggende gedachte bij het inzetten van de geurstoffensensor bij varkensbedrijf VeVar: of dat extra informatie gaat opleveren waar de ondernemer wat mee kan. “En we willen weten of geur ook te meten is met sensoren”, vult Maartin van der Velden aan. “Kunnen sensoren geur net zo goed meten als mensen? Dat willen we onderzoeken.”

Daarnaast moeten de ammoniaksensoren kwantitatieve informatie opleveren over de werking van het emissiearme mestscheidingssysteem. Dankzij het afvoeren van de dagverse mest ontstaat er in de stal al minder ammoniak. Dat komt het stalklimaat ten goede. “Minder ammoniak in de lucht is beter voor het dier, voor de boer én voor de omgeving”, benadrukt Monique. De ammoniaksensoren hangen er nu een aantal maanden. In combinatie met de ventilatiegegevens wordt de emissie per uur en per dag bepaald, en cumulatief over de gehele periode. Het onderzoek is medio 2022 gestart en loopt nog tot eind 2024. Zo worden tevens de seizoensinvloeden in beeld gebracht.

Schommeling over de dag
De eerste voorlopige resultaten laten al mooi zien dat er een schommeling over de dag is in de ammoniakconcentratie. Rond het voeren gaan de varkens mesten en kan de concentratie toenemen. ‘s Nachts rusten ze en mesten ze veel minder. Op het dashboard waar de ammoniakconcentratie wordt bijgehouden, levert dat een duidelijk golfpatroon op. De ventilatie is in de nacht vaak minder dan overdag, dit hangt onder andere samen met de buitentemperatuur. De emissie is concentratie vermenigvuldigd met de ventilatie. Bij een hogere ventilatie is er meer aanvoer van schone lucht in de stal en is de concentratie lager. 

Robuuste en onderhoudsarme sensoren
Dankzij het emissiearme stalsysteem hoeft de luchtwasser ook niet zo hard te werken, zo blijkt. Monique: “Vóór de luchtwasser meten we al relatief lage ammoniakwaarden, maar achter de luchtwasser is het bijna niet meer meetbaar met de toegepaste sensor. Onze sensoren kunnen ammoniak meten vanaf een waarde van 0,5 ppm. We zien achter de luchtwasser vaak een vlakke streep op 0,5 ppm. Waarschijnlijk ligt de werkelijke emissie nog lager, maar dat kan deze sensor niet meten. In het proefproject worden robuuste en onderhoudsarme sensoren gebruikt die sterk genoeg zijn om de relatief sensor-onvriendelijke en vochtige omgeving rond een luchtwasser te overleven zonder weg te roesten. Met ammoniak in de buurt krijg je namelijk snel corrosie”, geeft Monique aan. 

Oplossing voor geurhinder?
Het onderzoek focust op de emissies van ammoniak en geurstoffen. Monique: “De ammoniakemissie kunnen we al heel goed vaststellen met sensoren. Of het ook met geur kan, gaan we nu uitzoeken. We hopen dat het experiment met de geurstoffensensor kan bijdragen aan een oplossing voor geurhinder vanuit de varkenshouderij.”

Meer informatie
Heeft u vragen naar aanleiding van dit artikel, over dit project of wilt u de mogelijkheden m.b.t. (slimme) sensoren bespreken, neem dan vrijblijvend contact op met Sandra van Kampen. Zij helpt graag om de antwoorden op uw vragen helder te krijgen.

Bijdrageregeling Interbestuurlijk programma (IBP) 
Het IBP-project heeft de benaming ‘Van middelen- naar doelvoorschriften / VeVar’ en is gericht op het reduceren van ammoniakemissie en geurhinder. Dit project wordt ondersteund door de provincie Limburg, de provincie Noord-Brabant en de gemeente Nederweert.