This study was carried out to assess bioenergy conversion efficiency by biogas and solid fuel production in the cattle feedlot manure discharged from beef cattle barn. Feedlot manure was sampled from the cattle farmhouse located in Yong-in, Gyeonggi during the mid-fattening stage, periodically. The chemical characteristics, BMP (Biochemical methane potential) and HV (Heating values) of feedlot cattle manures were analyzed. Total solid contents of cattle feedlot manure were in the range of 29.98~44.28%, and volatile solid contents were in the range of 23.53~24.47%. In the anaerobic digestion of cattle feedlot manure, the methane production potential has increased from 0.141 to $0.187Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$. The methane production of fresh cattle feedlot manure showed the range $0.141{\sim}0.187Nm^3kg^{-1}$-Manure (average $0.047Nm^3kg^{-1}$-Manure), the LHVs (lower heating values) of the produced methane were in the range of $316{\sim}560kcalkg^{-1}$-Manure (average $400kcalkg^{-1}$-Manure). In the direct combustion of fresh cattle feedlot manure, the LHVs were measured in the range of $747{\sim}1,271kcalkg^{-1}$-Manure (average $916kcalkg^{-1}$-Manure), and LHVs of solid fuel which have the water content of 20% were in the range of $2,694{\sim}2,876kcalkg^{-1}$-Manure (average $2,791kcalkg^{-1}$-Manure). Then, the drying energy of average $443kcalkg^{-1}$-Manure was consumed in the production of solid fuel which has a water content of 20%. Therefore, the direct combustion of cattle feedlot manure showed about 2.3 times higher LHV than the LHV of methane produced by anaerobic digestion. And LHV of solid fuel was about 6.0 times higher than the LHV of methane produced by anaerobic digestion. Then, the production of solid fuel presented more bioenergy conversion efficiency than the biogas production in the bioenergy use of cattle feedlot manure.
Kim, Eunjong;Lee, Dong-Hyun;Won, Seunggun;Ahn, Heekwon
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.29
no.5
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pp.753-758
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2016
Moisture content influences physiological characteristics of microbes and physical structure of solid matrices during composting of animal manure. If moisture content is maintained at a proper level, aerobic microorganisms show more active oxygen consumption during composting due to increased microbial activity. In this study, optimum moisture levels for composting of two bedding materials (sawdust, rice hull) and two different mixtures of bedding and beef manure (BS, Beef cattle manure+sawdust; BR, Beef cattle manure+rice hull) were determined based on oxygen uptake rate measured by a pressure sensor method. A broad range of oxygen uptake rates (0.3 to 33.3 mg $O_2/g$ VS d) were monitored as a function of moisture level and composting feedstock type. The maximum oxygen consumption of each material was observed near the saturated condition, which ranged from 75% to 98% of water holding capacity. The optimum moisture content of BS and BR were 70% and 57% on a wet basis, respectively. Although BS's optimum moisture content was near saturated state, its free air space kept a favorable level (above 30%) for aerobic composting due to the sawdust's coarse particle size and bulking effect.
Background: Dietary manipulation is a common practice to mitigate gaseous emission from livestock production facilities, and the variation of fat level in the diet has shown great influence on ruminal volatile fatty acids (VFA) and enteric methane generation. The changes in dietary fat levels influence rumen chemistry that could modify manure nutrient composition along with odor and gaseous emissions from manure management facilities. Methods: A field experiment was carried out on beef cattle feedlots to investigate the effect of four levels of dietary fat concentrations (3 to 5.5 %) on the manure composition and gaseous emissions (methane-$CH_4$, nitrous oxide-$N_2O$, carbon dioxide-$CO_2$ and hydrogen sulfide-$H_2S$) from the feedlot pen surface. The experiment was carried out over a 5-month period from June to October during North Dakota's summer-fall climatic condition. Air and manure sampling was conducted five times at a 20-30 day intervals. Results: Overall, this research indicated that fat levels in diet have no or little effect on the nutrient composition of manure and gaseous emission from the pens with cattle fed with different diet. Though significant variation of gaseous emission and manure composition were observed between different sampling periods, no effect of high fat diet was observed on manure composition and gaseous emission. Conclusions: It can be concluded that addition of fat to animal diet may not have any impact on gaseous emission and manure compositions.
Ogino, A.;Kaku, K.;Fujita, T.;Kitamura, C.;Shimada, K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.16
no.5
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pp.635-638
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2003
Japanese Black cattle (Wagyu) are fed for a long period to produce high quality beef, however, extended feeding often causes inefficiency and greater environmental load mainly derived from their manure. The objectives of this study were to analyze changes in feeding length by listing breeding values (BVs) at calf markets and the relationships between BVs and carcass characteristics of 4,052 Japanese Black cattle, and to examine the feasibility of optimizing feeding length by referring to listed BVs. BV classes A, B, and C were defined based on BVs of cows in Shimane Prefecture as follows: an upper quarter of BVs was classified as A, a second quarter as B, and under the average as C. For cattle sold at calf markets in the first term of 1996, just before the start of BV listing, the feeding length of cattle with class B BVs for the beef marbling standard (BMS) was longer (p>0.05) than that of class A cattle. However, in the second term of 1996, just after the start of BV listing, the feeding length of class B cattle became shorter (p<0.001) than that of class A cattle. Then, the feeding lengths of both classes showed no significant differences. Feeding lengths of both class A and B BVs for carcass weight (CW) changed similarly to the corresponding BV classes for BMS. The analysis of the relationships among the listed BV classes and the actual carcass characteristics showed that class A cattle had a higher (p<0.001) BMS than class B cattle, and that the higher-class cattle had a heavier CW (p<0.05). On the basis of previous reports, the cattle, particularly those with lower genetic marbling ability, seem to only increase marbling at markedly low efficiency for a few months before slaughter. Therefore, the finding that carcass characteristics corresponded to their class of BVs suggests that an optimum feeding length based on listed BVs not only increases the efficiency of beef production, but also reduces the environmental load.
The aim of this study was to understand the management level of pathogenic bacteria in HACCP system implemented animal farms. Microbial samples were collected from manure, floor, compost depot, manure on belt, low milk tank, dust in laying house and egg collector in HACCP system implemented Korean beef cattle, dairy cattle, swine, and laying Hens farms. O157, O111 and O26 strains of E. coli were not detected in HACCP system implemented Korean beef cattle farm. The detection rate of E. coli from manure and floor in HACCP system implemented cattle farms (Korean beef cattle and dairy farm) was lower than those of non-HACCP system implemented cattle farm. Salmonella spp. was detected in HACCP system implemented cattle farms (Korean beef cattle and dairy farm). Compared with pervious studies, lower detection rate of Salmonella spp. at floor and compost depot in HACCP system implemented swine and commercial layer farms were indicated. In conclusion, implementation of HACCP system in animal farms would enhance the management level of biological hazard compare to normal animal farms.
In order to advise how to solve the problems and suggest on the mechanization of beef farm, the facilities and equipment for feeding and supplying water to the animals and transporting manure, and farm machineries of sixty-seven beef cattle farms in western Chungnam Province were surveyed. The results are as follows; 1. The proportions of number of heads per farm for above 70, 50∼70, 30∼50, 10∼30 and below 10 heads were 26, 18, 29, 13 and 13, respectively. The farms with the annual income more than 30 million won are consisted of 67.6% of the farms surveyed which showed to be higher than national average. 2. Only 19% of farms had automatic feeding system. Water was supplied by water cup(45%), opening and shutting water tab(27.6%) and bucket. 3. Cattle manure was transported by manpower (46%) by loader (34%) and by gravitational flow (14%). Most of manure(97%) was composted after treatment of drying or piling up outside. 4. More instruction and education were required because of the insufficient routine checking and fixing for farming machines, and unsystematic education for learning skills. 5. 65% of farms felt unsatisfied about after service(A/S) for their machinery. The main reason why the farmers were not satisfied was that it took too much time to be repaired. 6. When the farms purchased facilities, equipment and machinery, they did not analyze economic value of them and keep a diary. To make effective use of machines, the most available model for purchasing and managing of machines must be developed and applied to various scales of management.
Cho, Won Sil;Lee, Jin Eui;Park, Kyu Hyun;Kim, Jeong Dae;Ra, Chang Six
Journal of Animal Science and Technology
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v.55
no.1
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pp.67-74
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2013
To know the emission amount of greenhouse gases from bedding materials of cowshed floor, the emission rates of methane ($CH_4$) and nitrous oxide ($N_2O$) gases from a simulated cowshed floor (SCF) with sawdust that manure loading rate into the bedding material could be accurately controlled were assessed in this study. The manure loading rates of Korean beef and Holstein dairy cattle into the SCF of $0.258m^2$ surface area with 10 to 15 cm height sawdust were $1.586kg/m^2/d$ and $3.588kg/m^2/d$, respectively, and those were calculated on the basis of "Standard model for sustainable livestock" and "Data for excretion amount of manure from livestock". All experiments were done in triplicates in three different seasons (May to July, Sep. to Nov., and Feb. to Apr.) using 12 SCFs. The effects of bedding material thickness on $CH_4$ and $N_2O$ emission from SCFs for both Korean beef cattle and Holstein dairy cattle were not statistically significant (p<0.05). Emission amount of $CH_4$ and $N_2O$ per square meter of SCF for Holstein dairy cattle was 7.5 and 1.2 times higher than that of Korean beef cattle, respectively. The yearly $CH_4$ amount per head was 17.7 times higher in Holstein dairy cattle, obtaining 130.4 g/head/year from SCF for Holstein dairy cattle and 7.4 g/head/year from SCF for Korean beef cattle, and $N_2O$ was also 3.8 times higher in Holstein dairy cattle (3,267 g/head/year in Korean beef cattle and 14,719 g/head/year in Holstein dairy cattle). However, the $N_2O$-N per loaded nitrogen into SCF was higher in Korean beef cattle, having 0.2148 and 0.1632 kg $N_2O$-N/kg N in Korean beef cattle and Holstein dairy cattle, respectively, and those values were 3.07 and 2.33 times higher than that of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 2006 guideline (GL) (0.07 kg $N_2O$-N/kg N).
Animal manure and manure compost produced from livestock farms are widely applied in crop lands. Leachate and runoff water from them are presumed to be one of the major sources of water quality deterioration in rural streams. Laboratory experiments were conducted to investigate water quality characteristics and loading of leachate obtained under rainfall simulation. Manure composts for the experiments were collected from beef cattle farms, dairy farms, and pig farms. Water quality parameters include SS, COD, TN, and TP. Most parameters of leachate from pig manure compost was higher than others. Both TN and TP concentrations were reflecting the composition of manure itself. It is recommended, therefore that the leachate from the manure composts should be controlled not to be discharged into streams.
This study focused on the characteristics of manure in five beef cattle farms and two breeding farms in Hanwoo centered in Gyeongsangbuk-do province. The results of analysis and evaluation are as follows; First, the pH of manure in all the farms in this study was within the appropriate range of 8.81 to 9.45. Second, the dry matter content varied from 44.7% to 70.5% for all the farms. Third, the total nitrogen content in all the farms was 2.05-3.04%, which is higher than the reported range; however, it could play a role as a soil improvement agent when used as compost. Fourth, although the exact range of ammonia-N (VBN) content was not reported, results analyzed in all the farms showed that the level of impact on the environment was insignificant. In conclusion, soil and environment improvement effects are expected to be effective if the manure at Hanwoo farms in the Gyeongbuk area are used as compost through appropriate management.
The current study evaluated carbon dioxide (CO2) emissions from beef and pork production and distribution chains in the South Korean meat industry. Data from industrial example farms and slaughterhouses were assessed on the basis of both the guidelines from the United Kingdom's Publicly Available Specification (PAS) 2050:2011 and the Korea Environmental Industry & Technology Institute carbon footprint calculation. The main factors for our estimations were animal feeds, manure waste, transportation, energy and water, refrigerants, and package data. Our analyses show that 16.55 kg CO2 equivalent (eq) was emitted during the production of 1 kg of live cattle. When retail yields and packing processes were considered, the CO2-eq of 1 kg of packaged Hanwoo beef was 27.86 kg. As for pigs, emissions from 1 kg of live pigs and packaged pork meat were 2.62 and 12.75 kg CO2-eq, respectively. While we gathered data from only two farms and slaughterhouses and our findings can therefore not be extrapolated to all meats produced in the South Korean meat industry, they indicate that manure waste is the greatest factor affecting ultimate CO2 emissions of packaged meats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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