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project - EIP-AGRI Operational Group

Reduction of ammonia emissions from heavy pigs with diets supplemented with benzoic acid - PigBen
Ridurre le emissioni di ammoniaca del suino pesante con diete additivate di acido benzoico - PigBen

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Completed | 2021 - 2023 Italy
Completed | 2021 - 2023 Italy
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Context

Intensive livestock farms, especially pig and poultry farms, are subject to environmental regulations aimed at limiting their impact not only on water and soil, but also on the atmosphere. In order to reduce emissions, the European Directive 2010/75/EU, known as the Industrial Emission Directive (IED) or former IPPC, subjects pig farms to the adoption of BATs (Best Available Techniques) among those identified in the BREF IRPP 2017 (Intensive Rearing of Poultry or Pigs).
Among the BAT techniques, an important importance is given to feeding strategies (BAT 3), i.e. those measures that, by intervening on the animals' diet, are able to condition the characteristics of the effluents with positive effects on the entire emission chain: housing, storage and spreading. This can be achieved, firstly, by adapting the protein content of the diets to the animals' needs during the various growth phases, but also by reducing the protein content (and consequently the nitrogen) of the diets and supplementing them with synthetic amino acids, so as to come as close as possible to the ratios envisaged by the 'ideal protein' and the 'minimum balanced protein'.
Further emission reductions could be achieved by acidifying manure; to this end, the BREF identifies benzoic acid, the use of which is authorised in pig feed by Regulation 1138/2007/EC, as a urine acidifier. Benzoic acid has an acidifying effect on intestinal contents, with a bacteriostatic effect that reduces the incidence of diarrhoea especially in young animals that are fed high levels of protein. This results in improved feed digestibility and production performance.

Objectives

The goal of the OG is to evaluate the effectiveness of benzoic acid in further reducing ammonia emissions when added to standard or low-protein diets and to evaluate how prolonged urine acidification can lead to an alteration of the bone metabolism of animals.

Objectives

Obiettivo del GO è di valutare l’efficacia dell’acido benzoico nel ridurre ulteriormente le emissioni ammoniacali quando aggiunto in diete a contenuto proteico standard o ridotto e valutare in che misura una prolungata acidificazione delle urine possa portare ad un’alterazione del metabolismo osseo degli animali.

Activities

IMPLEMENTATION OF DIETS SUPPLEMENTED WITH BENZOIC ACID
The trial will be conducted on 2 experimental groups of pigs. There will be 2 cycles: a winter cycle, with standard protein content diets, and a summer cycle, with low-protein content diets.
MEASUREMENT FROM THE GROWING STAGE
It will be measured the emissions of ammonia and the odors, from the barns of pigs fed with the addition of benzoic acid to both the standard and the low-protein diets.
MEASUREMENT OF NH3 EMISSIONS FROM THE SLURRY SPREADING
The ammonia emissions in the agronomic use of slurry will be assessed for slurry derived from the untreated pigs and from those fed with benzoic acid as supplement, for both standard and low-protein diets
 

Activities

APPLICAZIONE DELLE DIETE ADDIZIONATE DI ACIDO BENZOICO
La sperimentazione sarà condotta su 2 gruppi sperimentali di suini. Sono previsti 2 cicli: con diete a tenore proteico standard e con diete a basso tenore proteico.
MISURE DALLA FASE DI ALLEVAMENTO
Si misurano le emissioni di ammoniaca e odori dalle stalle dei suini alimentati con aggiunta di acido benzoico alla dieta standard e a quella a ridotto tenore proteico
MISURA DELLE EMISSIONI DI NH3 DALLA FASE DI SPANDIMENTO
Si valuta la entità delle emissioni ammoniacali nella fase di utilizzazione agronomica dei liquami per le tipologie di liquame che derivano dalle prove in stalla
 

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Location
Main geographical location
Reggio nell'Emilia
Other geographical location
Modena

EUR 178007.88

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Project keyword

Resources

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2 Practice Abstracts

The expected results and the opportunities of the Plan are:
• Quantification of the ammonia emissions reduction achievable with the use of benzoic acid in the diet for heavy pigs, with low protein content vs standard protein content.
• Information on the feasibility of the use of benzoic acid in the diet of heavy pigs, in relation to any effects on bone metabolism.
• Response to the BREF recommendation for further studies on the use of benzoic acid as an additive in the diet of pigs.
• Quantification of ammonia emissions reduction in the spreading phase of slurry produced by pigs fed with a diet supplemented with benzoic acid in comparison with the same diet without additives.
Awareness raising of the entire sector and of all stakeholders on the use of the innovation through training, technical-scientific and dissemination activities. The monitoring activities carried out will allow the quantification of the ammonia emissions reduction by the techniques implemented in the farm, in order to document its environmental sustainability. The odor emissions quantification will allow the farm to document its commitment to the reduction of olfactory nuisance. The Plan intends to verify that the food additive does not have negative effects on yields and other health aspects (bone calcification), which may be relevant in the case of typical heavy pig production. The impact on production costs of the dose of benzoic acid adopted for the formulation of the diet will be evaluated.
 

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I risultati attesi e le opportunità del Piano sono:
• Quantificazione della riduzione delle emissioni di ammoniaca conseguibili con l’utilizzazione dell’acido benzoico nella dieta del suino pesante per diete a basso contenuto proteico vs contenuto proteico standard.
• Indicazioni sulla applicabilità dell’acido benzoico in alimentazione nel caso del suino pesante in relazione a eventuali effetti sul metabolismo osseo.
• Risposta alla raccomandazione del BREF per ulteriori studi sull’utilizzo di acido benzoico come additivo nella dieta dei suini.
• Quantificazione della riduzione delle emissioni di ammoniaca nella fase di spandimento del liquame prodotto da suini alimentati con dieta addizionata di acido benzoico a confronto con la medesima dieta non additivata.
Sensibilizzazione dell’intero comparto e di tutti i portatori d’interesse sull’impiego della innovazione mediante attività di formazione, disseminazione tecnico-scientifica e divulgazione. Le attività di monitoraggio condotte consentiranno la quantificazione della riduzione delle emissioni di ammoniaca delle tecniche implementate in azienda per documentare la propria sostenibilità ambientale. La quantificazione delle emissioni odorigene consentirà alla azienda di documentare il proprio impegno nella riduzione delle molestie olfattive. Piano intende verificare che l’additivo alimentare non abbia ricadute negative sulle rese e su altri aspetti di tipo sanitario (calcificazione ossa), che possono essere rilevanti nel caso della produzione tipica del suino pesante. Verrà valutata l’incidenza sui costi di produzione della dose di acido benzoico adottata per la formulazione della dieta.
 

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Feeding strategies and diets well adapted to the variable needs of the animals can reduce excreted nitrogen and consequently ammonia emissions from pig house and manure. A significant reduction in the undifferentiated protein component of the diet and the use of synthetic amino acids in supplementation to approach the 'ideal protein' level, can reduce excreted nitrogen from the fattening phase by up to 30%, without compromising zootechnical performance. A reduction in excreted nitrogen means a very important benefit from the perspective of the Nitrate Directive, especially in livestock-intensive areas.
The effect of benzoic acid in limiting ammonia emissions was found to be complementary and synergistic to the reduction in emissions brought about by the reduction in protein content: benzoic acid added at a dose of 1% to the feed reduces ammonia emissions by 20-22% compared to control diets in both high and low protein.
The use of benzoic acid throughout the fattening phase of heavy pigs destined for PDO Parma Ham supply chains, from weaning to slaughter, did not lead to lameness, health problems or differences in slaughtering. The calcium/phosphorus ratio and mineral content in bone was higher in the control group than in the benzoic acid-treated group. The differences found were statistically significant, although small. These differences, which emerged with diets containing conservative, not low, doses of calcium and phosphorus to avoid bone problems, nonetheless showed an effect of acidification on bone metabolism, and therefore further testing and evaluation is recommended when using diets lower in phosphorus and calcium.

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Strategie alimentari e diete aderenti ai variabili fabbisogni degli animali sono in grado di ridurre l’azoto escreto e di conseguenza le emissioni ammoniacali dalle stalle e dagli effluenti suinicoli. Una significativa riduzione della componente proteica indifferenziata della dieta e l’impiego in integrazione di amminoacidi di sintesi per avvicinarsi al livello della “proteina ideale”, possono ridurre l’azoto escreto dalla fase di ingrasso sino al 30%, senza compromettere le prestazioni zootecniche. Una riduzione dell’azoto escreto significa un beneficio importantissimo nell’ottica della Direttiva Nitrati specialmente in aree ad elevata intensità zootecnica.
L’effetto dell’acido benzoico nel limitare le emissioni di ammoniaca è risultato complementare e sinergico alla riduzione delle emissioni determinato dalla riduzione del tenore proteico: l’acido benzoico additivato in dose dell’1% al mangime somministrato riduce le emissioni ammoniacali del 20-22% rispetto alle diete controllo sia nel caso dell’alta che della bassa proteina.
L’utilizzo dell’acido benzoico per tutta la fase di ingrasso dei suini pesanti destinati alle filiere DOP del Prosciutto di Parma, dallo svezzamento sino alla macellazione, non ha comportato zoppie, problematiche di salute e differenze in sede di macellazione. Il rapporto calcio/fosforo e il contenuto di minerali nell’osso è risultato maggiore nel gruppo di controllo rispetto al trattato. Le differenze riscontrate sono risultate statisticamente significative, ancorché di modesta entità. Queste differenze, emerse con diete contenenti dosi non scarse di calcio e fosforo per evitare problemi all’osso, hanno mostrato un effetto dell’acidificazione sul metabolismo osseo.

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Contacts

Project coordinator

  • CRPA - Centro Ricerche Produzioni Animali Soc. Cons. p.A.

    Project coordinator

    info@crpa.it Research institute

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