De meeste varkensstallen zijn al van een afstand te lokaliseren. De indringende ammoniakgeur laat geen twijfel bestaan over de bron. De stilte van de natuur wordt er meest overstemd door het geluid van fors bemeten ventilatoren, die de stallen voorzien van frisse lucht en de omgeving opzadelen met een ”odeur de la campagne”. 

Een stadsbewoner kan niet begrijpen hoe een agrariër, die dagelijks in deze omgeving verkeert, de gierlucht en de ammoniakgassen overleeft.

De ”stal van het verleden” is dan ook niet gezond. Stof van veevoer, bacteriën en ammoniak vervuilen er de lucht. De dieren raken onrustig en gestrest van scherp tl-licht, dat ze waarnemen als een continu knipperlicht, en het voortdurend draaien van ventilatoren. De beesten zijn daardoor onder meer vatbaarder voor ziekten.

Dat moet anders kunnen, dachten onderzoekers van het bedrijf Experimental NanoSolutions Europe (ENS Europe) in het Noord-Brabantse Gassel. Met partners zoals TU Delft en het groene bedrijf Tendris ontwikkelden ze de ”stal van de toekomst”.

De experimentele varkensstal in het Limburgse Meerlo, die vorige week geopend werd, is stil: de gebruikelijke ventilatoren ontbreken. Buiten de stal is van de 975 fokzeugen niets te ruiken. Als de deur opengaat, heffen ze nauwelijks hun kop op; het gebruikelijke geknor en gegil blijft achterwege. Ze liggen ontspannen en rustig in hun box.

Het schemerdonker van het zogenaamde mesopisch licht doet ze zichtbaar goed. „Mesopisch licht kun je het best vergelijken met maanlicht. We maken dat met groene ledlampen van 4 watt, die in de waarneming van de dieren niet knipperen. Ze gaan bovendien 25 jaar mee. Het licht activeert vooral de staafjes in de ogen, waardoor de varkens toch hetzelfde kunnen zien, terwijl de lampen toekunnen met 95 procent minder elektrische energie. Mesopisch licht heeft bovendien een bewezen positief effect op het dierenwelzijn”, aldus Ruud Koornstra, directeur van lampenleverancier Tendris.

Ook schone lucht werkt mee aan een prettig binnenklimaat. Daarvoor is de hulp ingeroepen van Delftse onderzoekers. Jan Marijnissen, hoogleraar deeltjestechnologie, ontwikkelde samen met fijnstofspecialist Bob Ursem en Erik Kelder, hoogleraar nanostructuren, een luchtbehandelingssysteem dat 95 procent minder energie vraagt dan de gebruikelijke ventilatoren, maar die de lucht veel beter zuivert.

„Fijnstof is erg ongezond”, stelt Ursem. „Met statische elektriciteit vangen we in deze stal vrijwel alle fijnstofdeeltjes af, die groter zijn dan 10 nanometer – iets groter dan een watermolecuul.”

De apparatuur daarvoor hangt boven in de stal, in een ‘container’ met een lengte van 8 meter en een hoogte en breedte van 4 meter. 

De forse bak met hightechinhoud verwijdert ook nog eens bijna alle ammoniakdeeltjes met waternevel (zie kader). Volgens de fijnstofspecialist kun je er buiten „echt niets meer” van ruiken.

Hij heeft veel vertrouwen in de nieuwe techniek, die volgens hem ook bruikbaar is voor operatiezalen in ziekenhuizen. „We vangen hiermee ook biologisch gevaarlijke deeltjes, zoals virussen en bacteriën, die samen met fijnstof zo stevig aan een gaasconstructie blijven plakken dat ze er slechts met een schraper afgehaald kunnen worden.”

 Schone lucht

Deeltjestechnoloog Jan Marijnissen van TU Delft ontwikkelde met collega’s Bob Ursem en Erik Kelder een inventief, energiezuinig luchtbehandelingssysteem om fijnstof en ammoniak uit stallucht te filteren.

Het apparaat vangt met statische elektriciteit de rondzwevende deeltjes uit de lucht. De lucht stroomt daarvoor door een koker met draden waarop een spanning van 35.000 volt staat.

De positief geladen draad zorgt ervoor dat luchtmoleculen zich splitsen in negatief geladen elektronen en positief geladen ionen. De elektronen bewegen naar de draad toe en botsen daarbij tegen andere luchtmoleculen op, die ook zich splitsen in elektronen en ionen. Er ontstaat dus een soort kettingreactie, legt Marijnissen uit.

„De ionen bewegen zich van de draad af en botsen met andere luchtdeeltjes. Die gaan ook bewegen. Daardoor ontstaat een zogenaamde elektrische wind die ook fijnstofdeeltjes in beweging brengt.”

De stroom van de elektrische wind buigt af wanneer deze in de buurt komt van een geaarde gaasconstructie. De positief geladen stofdeeltjes zijn te zwaar om met de richting van de elektrische wind mee te bewegen en botsen tegen het gaas, waar ze zich stevig aan hechten.

Een paar kleine ventilatoren zorgen voor de afzuiging van vervuilde lucht uit de stal, waarbij ze geholpen worden door de aanzuigende werking van de elektronenwind.

Uit proeven blijkt dat het geaarde gaas ook waterdruppeltjes aantrekt. Met die kennis bedachten de drie onderzoekers een systeem dat ammoniakgas uit de stallucht verwijdert. Ze vernevelen water in de lucht, waarin het gas oplost.

Erik Kelder ontdekte bovendien dat ammoniak zich sterk hecht aan cellulose – een houtachtige vezel uit planten. Hij gebruikt het verschijnsel om de in water opgeloste ammoniak te binden. Ammoniak gebonden aan cellulose is daarna bruikbaar als grondstof voor stikstofhoudende kunstmest.

Het eindresultaat is lucht waaruit 95 procent van het fijnstof is verwijderd en 99,9 procent van de ammoniak, betoogt Bob Ursem. „Het aantal stofdeeltjes in de lucht is afgenomen van 18 miljard naar 100 miljoen per kubieke meter.”