Gödsling kan ge en positiv klimatbalans

advertisement
Bibliografiska uppgifter för
Gödsling kan ge en positiv klimatbalans
Författare
Utgivningsår
Erlingson M.
2008
Tidskrift/serie
Nr/avsnitt
Utgivare
Redaktör
Huvudspråk
Målgrupp
Nummer
(ISBN, ISSN)
Växtpressen
1
Yara AB
Hyltén-Cavallius I.
Svenska
Rådgivare, praktiker
ISSN 0346-4989
Denna skrift (rapport, artikel, examensarbete etc.) är hämtad från VäxtEko,
http://www.vaxteko.nu, databasen som samlar fulltexter om ekologisk odling, växtskydd
och växtnäring.
Utgivaren har upphovsrätten till verket och svarar för innehållet.
Gödsling kan ge en positiv klimatbalans
Användning av kvävegödsel ger 7 gånger mer energi än vad som förbrukas. Med effektiv gödselproduktion utrustad med ny reningsteknik, är ekonomiskt optimal gödsling klimatmässigt på nivå
med ogödslat. Men om vi utnyttjar en del av den producerade biomassan till bioenergi, till att
ersätta fossila bränslen, så får vi en positiv klimatbalans.
Energi till mat, foder och bränsle
Fotosyntesen är motorn för hela vår natur. Energin i solens ljusstrålar fångas upp
av växternas blad och vid tillgång till koldioxid och vatten skapas tillväxt. Det är
detta all växtodling bygger på. Förenklat
kan man säga att syftet med växtodling är
att skörda energi. Energi som vi kan använda till mat åt oss människor, som foder till våra husdjur eller för att producera
bioenergi.
Utöver koldioxid, vatten och ljus måste
växterna ha tillgång till mineraler eller
växtnäringsämnen för att kunna växa.
Kväve, fosfor, kalium, kalcium, svavel
och magnesium är de som går åt i störst
mängd, men även en rad mikronäringsämnen är nödvändiga. Växtnäringsämnena frigörs vid nedbrytning av växtrester
eller vid mineralisering från markpartiklarna. Kväve kan även tillföras med hjälp
av bakterier som binder luftens kväve.
I ett naturligt ekosystem cirkulerar växtnäringsämnena och vi för inte bort någon
skörd. Men när vi bedriver lantbruk och
tar bort skörden, för vi också bort växtnäringsämnen. Denna förlust av växtnäringsämnen måste vi ersätta, annars utarmar vi marken. Vi återför växtrester och
vi återför organiska gödselmedel (stallgödsel), men detta räcker inte för att hålla
en hög skördenivå. Vi har då möjligheten
att komplettera systemet med växtnäring
i form av mineralgödsel.
Energibalanser
Växtodling går ut på att producera energi
och skörden kan istället för att mätas i kg
mätas i energienheter, GJ (giga joule). I
ett kvävegödslingsförsök i höstvete var
kärnskörden 4,8 ton/ha i det ogödslade
försöksledet och 8,5 ton vid optimal kvävegödsling, se figur 1. Energiskörden var
72 GJ i ogödslat och 127 GJ i det gödslade
ledet, en merskörd på 56 GJ för kvävegödslingen.
Men hur mycket energi har vi förbrukat?
Om vi ser alla insatser i höstveteodlingen
ur ett livscykelperspektiv, innebär detta
att vi tar med alla insatser i fält (jordbearbetning, sådd, gödsling, sprutning, skörd),
de insatser som krävs för tillverkning av
6
|
© Yara
Figur 1. Energitillförsel och energiproduktion med
och utan kvävegödsel. Sju gånger mer energi
produceras än som tillförs.
GJ/ha
140
120
100
56
80
Ökning av
energiskörden
pga N-gödsling
60
40
72
Energiskörd
utan N-gödsling
20
0
-20
-7,5
-8,0
Vete
8,5 t/ha
Energitillförsel:
Fältaktiviteter
på gården
Produktion
och transport
av N-gödsel
i produktionen av ammoniak med naturgas och luftens kväve som råvaror.
Yara har många av sina fabriker i Västeuropa och dessa har varit exponerade för
höga energipriser under många år. Detta
har resulterat i att Yara idag har fabriker
som är mycket energieffektiva jämfört med
de flesta konkurrerande producenterna.
Övriga västeuropeiska fabriker konsumerar i genomsnitt ca 8 % mer energi än Yara.
Ryska fabriker gör av med 22 % mer. Kinas
koleldade gödselfabriker konsumerar över
70 % mer energi och släpper ut mer än 2,5
gånger så mycket som europeiska fabriker.
Klimateffekter
Klimateffekter från användning av kvävegödsel kommer från de olika stegen i
gödselns livscykel. Vi kan dela upp den i
produktion av gödsel, transport och användning.
Den klimatgas det pratas mest om är koldioxid (CO2). I kvävegödselns livscykel
är denna i huvudsak kopplad till gödselproduktionen, främst den energiintensiva
produktionen av ammoniak.
I nästa produktionssteg, förädlingen av
ammoniak till salpetersyra, bildas det
små mängder lustgas (N2O) som läcker ur
produktionen. Men lustgas är en mycket
kraftig klimatgas; 1 kg lustgas har samma
klimateffekt som 310 kg koldioxid. För
att enkelt kunna räkna på olika gasers effekter på klimatet omvandlar man mängden lustgas till koldioxidekvivalenter. 1 kg
lustgas är alltså lika med 310 kg koldioxidekvivalenter.
Vid produktion av 1 ton kväve (ammoniumnitrat) år 2003, släppte den genomsnittliga europeiska gödselfabriken ut 6,8
gödsel, växtskyddsmedel, maskiner och
utsäde samt transporter och produktion
av råvaror (fosforgruvor, järnmalm, m m).
Om vi tar med allt detta förbrukar vi i det
ogödslade ledet 7,5 GJ och i det kvävegödslade ledet ytterligare 8 GJ. Av den totala energiförbrukningen står alltså gödslingen för drygt 50 %.
Men de 8 GJ vi använder till gödslingen
ger en merskörd på 55 GJ. Alltså, en insats
på 1 GJ ger 7 GJ. Detta gäller om vi enbart
räknar på kärnskörd. Om vi dessutom tar
hänsyn till halmskörd ökar utbytet till
mer än 10 GJ för en insats på 1 GJ.
Med hjälp av kvävegödseln kan vi utnyttja
mer av solenergin per hektar. Kväve fungerar som en katalysator för fotosyntesen
(se figur2).
Av de 8 GJ som förFigur 2. Växtnäring är en katalysator för solenergi. Optimal gödsling ger
brukas för att kvädels mer biomassa, dels ett bättre utnyttjande av tillgänglig areal.
vegödsla ett hektar
höstvete förbrukas
91 % i produktionen,
10-15
Mat och foder
Solenergi
gånger mer
2 % vid transporten
energi i
och 7 % vid spridbiomassan
Bioenergi
ningen. Produktion
tack vare
1 enhet energi
användning
för
produktion
av kvävegödsel är
av
Skörderester/
och användning/
alltså energikrävanmineralgödsel
jordförbättring
mineralgödsel
de. Den stora energiförbrukningen ligger
ton CO2-ekvivalenter per ton N
N/ha är ekonomiskt optimal giva.
I figur 5 kan vi se att utsläppen av växthusgaser (kg koldioxidekvivalenter per
ton kärna) är på ungefär samma nivå vid
ekonomiskt optimal giva som vid ogödslat! Vid kvävegivan 96 kg/ha är utsläppen
något lägre per ton kärna och vid en överoptimal gödsling, blir naturligtvis utsläppen större per ton kärna.
Figur 5. Beräkning av utsläpp av växthusgaser
vid användning av den bästa tillgängliga produktionstekniken 2007 (BAT2007) vid olika
kvävegödslingsnivåer och användning av ammoniumnitrat som gödselmedel. Vid ekonomiskt optimum (192 kg N/ha) är utsläppen
ungefär lika stora som ogödslat led.
Utsläppskällor:
kg CO2-ekvivalenter per ton kärna
NPK. I ett ammoniumnitratbaserat gödselmedel
består kvävet av
cirka 50 % ammonium (NH4+)
6,8
8
Lustgas, N2O
och 50 % nitrat
7
Koldioxid, CO2
(NO3-). I marken
nitrifieras ammo6
4,1
nium till nitrat.
5
Detta innebär att
4,6
4
bakterier ombil2,5
dar ammonium3
1,3
jonerna till ni0,9
2
3,4
tratjoner. Under
2,2
1
1,7
denna process
1,6
bildas även små
0
AN
AN
AN
AN
mängder lustgas
(N2O).
30 år
Genomsnitt
BAT
2007
BAT 2003
gammal
Europa 2003
Innan nitratjoteknik
nerna tas upp av
växten, finns det
risk att de denitrifieras. Detta inträffar
ton koldioxidekvivalenter, se figur 3. Men
framförallt när marken är vattenmättad
med bästa tillgängliga teknik (BAT) gick
och det blir syrebrist. Vid syrebrist användet redan år 2003 att komma ned till 3,0
der bakterier nitratjonerna som nödproton koldioxidekvivalenter per ton kväve
viant. Även vid denitrifiering bildas lustgenom låg energiförbrukning i ammoniakgas figur 4.
produktionen samt katalytisk rening av
Vid användning av ammoniumnitratbalustgasutsläppen från salpetersyraprodukserade gödselmedel, kan man förvänta
tionen. Sedan dess har tekniken utvecklats
att cirka 0,8 % av tillfört kväve avgår som
ytterligare och bästa tillgängliga teknik år
lustgas.
2007 tar oss ned till cirka 2,5 koldioxidVi har mycket kvar att lära kring markens
ekvivalenter per ton kväve. En minskning
kemiska processer och det finns säkert en
med 2/3 jämfört med grundläget 2003.
ganska stor variation i förlusterna melYara påbörjade 2006 ett investeringsprolan olika fält, jordarter och väderförhålgram för att minska lustgasemissionerna
landen. Men vi kan konstatera att alla åtfrån sina fabriker. Just nu är vi ungefär
gärder som förbättrar kväveeffektiviteten
halvvägs och vi förväntar att vara klara i
minskar utsläppen av klimatgaser. Delade
början av 2009. Då kommer Yara att ha
givor, anpassning efter årsmån, radmyllnått ned till cirka 2,5 ton koldioxidekvivaning och användning av Yara N-Sensor är
lenter per ton kväve.
några exempel på åtgärder som kan förbättra kväveffektiviteten.
Vad händer i fält
I de vanligaste svenska gödselmedlen
Hur ser totalkalkylen ut?
finns kvävet huvudsakligen i form av
Hittills har vi bara visat var det bildas växtammoniumnitrat. Detta gäller bland
husgaser, hur mycket och att vi kan minska
annat för Axan, N34, N27, NK, NP och
mängden. Men hur
Figur
Emmission
av lustgas
och (N
kvävgas
(N2) från
marken
Figur 4.
4. Emmission
av lustgas
(N2O)(N
och2O)
kvävgas
) från marken
(kvävgas
har ingen
2
ser den totala od(kvävgas
har ingen
klimatpåverkande effekt).
klimatpåverkande
effekt)
lingskalkylen ut? Vi
tar utgångspunkt i
världens mest välkända långliggande
växtnäringsförsök,
försöket i Rothamsted, England som
anlades redan 1856.
Denitrifikation
I detta försök räknar vi på 4 olika
kvävenivåer: 0, 96,
192 och 288 kg
N/ha, där 192 kg
Figur 3. Koldioxidbalansen vid produktion av ammoniumnitrat (AN).
Om den bästa produktionstekniken används kan utsläppen av växthusgaser minskas avsevärt. BAT = Best Available Technology, dvs bästa tillgängliga teknik. (Källa stapel 1-3: Jensen & Kongshaug, 2003. Stapel 4: Yara)
300
CO2 vid transport
N2O på fältet
CO2 på fältet
N2O vid produktion
200
CO2 vid produktion
100
0
0
96
192
288
kg N/ha
Bioenergi
Om vi använder en del av den skördade
energin i ovanstående försök som bioenergi, istället för att förbruka fossil energi,
förbättrar vi kalkylen.
Ett ton spannmål innehåller ungefär lika
mycket energi som 400 liter olja. Om vi
bränner ett ton spannmål, frigör vi den
koldioxid som växten tidigare bundet
med hjälp av fotosyntesen. Vi får alltså
inget nettotillskott till atmosfären utöver
det som åtgått för att producera 1 ton vete,
cirka 150 kg koldioxidekvivalenter. När vi
bränner 400 liter olja, frigör vi cirka 1070
kg koldioxid. Vi får en nettoeffekt på 920
kg koldioxidekvivalenter per ton kärna
(1070 minus 150).
Istället för att använda kärnan kanske vi
kan utnyttja halmen? Om vi kan ersätta
fossil energi med bioenergi, minskar vi
utsläppen av klimatgaser, men detta är
naturligtvis under förutsättning att användningen av bioenergin är effektiv.
Mogens Erlingson
[email protected]
© Yara
|
7
Download
Random flashcards
Ölplugg

1 Cards oauth2_google_ed8be09c-94f0-4e6a-8e55-87a3b14a45db

Svenska

105 Cards Anton Piter

Create flashcards