Klimat och miljö vad är aktuellt inom forskningen. Greppa Näringen 5 okt 2011 Christel Cederberg SIK och Chalmers

Transkript

1 Klimat och miljö vad är aktuellt inom forskningen Greppa Näringen 5 okt 2011 Christel Cederberg SIK och Chalmers

2 Hur mycket nytt (reaktivt) kväve tål planeten?

3 Humanities safe operational space 3 Rockström et al Planetary Boundaries: Exploring the operational space for humanity, Nature 461, ICoMST 2011, Ghent, Belgium

4 Antropogen (människoskapad) produktion av reaktivt kväve: Omfattning och trender Människans produktion av reaktivt kväve: Naturligt intervall Industriell fixering av luftkväve, N 2, i den s.k. Haber Bosch processen: CH H 2 O CO H 2 N H 2 2 NH 3 Biologisk fixering av luftkväve, N 2, av olika baljväxter (bönor, klöver, etc) Inkluderar NO x bildad från luftkväve, N 2,i förbränningsprocesser > 1200 o C (utgör större delen), samt mobilisering av det kväve i som finns fossila bränslen (1 2%).

5 Enkla kväveindikatorer för svensk spannmålsodling

6 Mineral N fertiliser input in Swedish cereal production Source: Swedish statistics on yields and mineral fertiliser use (SCB, Jordbruksverket)

7 Mineral N efficiency in Swedish cereal production Source: Swedish statistics on yield and mineral fertiliser use (SCB, Jordbruksverket)

8 Kvävegödsling till höstvete med olika N giva, kg N/ha förfrukter Pre crop oats Yield w wheat, kg/ha Pre crop w rapeseed Yield w wheat, kg/ha SSO 560, Medeltal av 5 försök (Skåne) med kvävegödsling till höstvete efter havre och höstraps

9 Mineral N efficiency in w wheat with oats and rapeseed as pre crop Based on results from: SSO 560, Medeltal av 5 försök (Skåne) med kvävegödsling till höstvete efter havre och höstraps

10 Mera biobränsle på åkermark.. leder till förändrad markanvändning (Land Use Change, LUC).. hur kvantifiera detta miljömässigt?

11 Feedstock carbon credit for biofuels vs carbon emissions from LUC Growing feedstock for biofuel remove CO2 from atmosphere Growing feedstock for biofuel means a carbon cost (ΔC stock and loss C seq) By excluding LUC emissions, analyses of biofuels are one sided because they used only the carbon benefits of using land but not the carbon costs by diverting land from its existing use (Searchinger et al 2008)

12 Use of U.S Cropland for biofuels increases GHGs through emissions from LUC Life cycle emissions, no LUC g CO2e/MJ fuel ILUCemission, g CO2e/MJ fuel (30 yrs amort) Total emissions, g CO2e/MJ fuel Gasoline Ethanol from corn, US Ethanol from corn+iluc Ethanol from biomass Ethanol from biomass+iluc Change in net GHGs relative gasoline % % % % Searchinger et al. Science 319:

13 Effects of US Maize Ethanol on Global Land Use and GHG emissions: Estimating Market mediated Responses Life cycle emissions, no LUC g CO2e/MJ fuel Gasoline Maize ethanol 65 Maize ethanol +ILUC (30 yrs a Food neutral Maize ethanol + ILUC Maize ethanol + ILUC(20 yrs a) ILUCemission, g CO2e/MJ fuel Total emissions, g CO2e/MJ fuel Change in net GHGs relative gasoline / % % Hertel et al BioScience 60(3):

14 Vilken potential kan bioenergi ha då? exempel av C Azar, Fysisk Resursteori, Chalmers

15

16 Potential role of biomass Plantations: Assume a massive expansion of high yielding plantations (10 million hectares per year) 10 ton dry matter (appr. 200 GJ/ha/year)

17 Absolute scale is enormous Biomass plantations 1960 Mha 507 Mha Sweden 45 Mha Russia 1708 Mha 500 Mha of energy plantations? 957 Mha 317 Mha 1787 Mha 3031 Mha 769 Mha

18 Comparison with current trends National Brazilian soybeans: 1 Mha/year ( ) US Corn : 1.5 Mha/year ( ) Global Soybeans 3 Mha/year ( ) Cereals: 3 Mha/year ( )

19 Potential role of biomass Plantations: Assume a massive expansion of high yielding plantations (10 million hectares per year) 10 ton dry matter (appr. 200 GJ/ha/year) > 2 EJ/year Residues: 0.5 EJ/year Total after hundred years of expansion 250 EJ/year

20

21

22

23 Avslutande kommentarer Kväveanvändning hotspot nu och i framtiden när vi pratar matens miljöpåverkan Markanvändning hotspot mera biobränsle, mera köttkonsumtion driver LUC koldioxidutsläpp, biodiversitetsförluster?