Växthusgasförluster vid lagring och spridning av stallgödsel

Transkript

1 Växthusgasförluster vid lagring och spridning av stallgödsel Optimal gödselhantering ur klimatsynpunkt Kurs för klimatrådgivare inom Greppa Näringen, Nässjö 12 mars 2014 Lena Rodhe,

2 Utsläpp från jordbruket 2006 (Naturvårdsverket, 2008) Enhet: Kiloton CO 2 -ekvivalenter per år (totalt 8504 kiloton/år) Gödsellager CH 4 N 2 O Idissling Jordbruksmark (ca 1/3-del relaterad till stallgödsel)

3 Omräknat till CO2 ekv., kiloton Jordbruksmark Enhet: Kiloton CO 2 -ekvivalenter per år 984 Odling organogena jordar Indirekt min-n 617 Annat t.ex. slam 2 Relaterat till stallgödsel 1467 N-fixering 181 Mineralgödsel Skörderester Stallgödselspridning 794 Bete 320 Indirekt NH3 168 Indirekt utlakat N 186

4 Växthusgas Global uppvärmningseffekt under 100 år (GWP 100 ) av metan är 25 ggr högre än koldioxid och av lustgas 298 ggr högre (2007). (NV räknar med 21 resp. 310) Uppvärmningseffekten räknas om till koldioxidekvivalenter (CO 2 ekv.)

5 Fastgödsel Hur hantera stallgödseln för att minimera växthusgasavgång? Flytgödsel

6 Dagsläget vid stallgödselhantering Åtgärder för att minska ammoniakavgång Restriktioner lagringskapacitet och spridningstidpunkter P-givor Spridningstekniker Åtgärder bra för att både minimera växtnäringsförluster och att minimera växthusgaser? Vid jämförbara metoder t.ex. täckning olika material: vilket är bäst?

7 Lagring Metan från flytgödsellager, påverkande faktorer Väderlek Gödselns egenskaper Temperatur Uppehållstid Ymp

8 Lustgasbildning Främst från mark med kväve, lagrad fastgödsel och flytgödsel med svämtäcke (syretillgång) Både vid nitrifiering (syretillgång) och denitrifiering (syrebrist) Tillskott av extra kol och kväve stimulerar lustgasbildning Markförhållanden från fuktigt till torrt och vise versa, tining frysning

9 Gödselns medeltemperatur under ett år Rodhe m.fl., JTI-rapport nr Luft Gödsel 5,9 C 5,6 C Luft Gödsel 7,4 C 8,1 C Luft Gödsel 7,6 C 9,7 C 56 54

10 Temperatur, C Gödselnivå, m Halland, sydvästra Sverige 0,5 m 1,5 m Gödselnivå, m 4,5 4 3, , , : Medel temp 0.5 m: 9.9 C Medel temp 1.5 m: 9.6 C Datum ,5 Rodhe m.fl., JTI-rapp.370 0

11 Pilotskaleanläggning 1600 mm 1 år nötflytgödsel, 1 år svinflytgödsel

12 Täckning av lager, nötflyt Behållare: B3 A3 C3 B2 A2 C2 A1 B1 C1 A) Gödsel utan strö B) Halmsvämtäcke C) Plastduk N

13 Lagringsdynamik och gasprovtagning 2

14 Emissioner, g CH 4 -C per kg VS Rodhe m.fl., JTI-rapport Metangasemissioner (g CH 4 -C nr 37 per kg VS) från respektive Nötflytgödsel försöksled: Tidsperiod A B C Period 1 (okt-april); 210 dagar 3,6 2,5 3,4 Period 2 (maj-okt); 157 dagar 6,5 b 6,8 b 3 a Medeltal per år, g CH 4 -C per kg VS 4,8 4,3 3,2 Rodhe m.fl., JTI-rapport nr 370

15 Definitioner B 0 och MCF B 0 : Maximal metanproduktion i relation till organiska innehållet i flytgödseln (ml/g or m 3 / kgvs) MCF*, % = Uppmätt / B 0 *Metan conversion factor= [CH 4 (m 3 ) / ( VS IN storage * B 0 ) (m 3 )] * 100; Lab vid 37 C B 0 =Max Uppmätt

16 Flytgödsel: MCF*, % *Methane conversion factor= [CH 4 (m 3 ) / ( VS IN lager * B 0 ) (m 3 )] * 100; B 0 : maximala CH 4 produktionen för flytgödsel per kg VS (m 3 / kg) Nötflytgödsel JTI-rapp. nr370 Tidsperiod MCF (%) Utan täckning Halmsvämtäcke Plastduk Period 1 (okt april, 210 dagar) 2,0 1,5 1,9 Period 2 (maj okt, 157 dagar) 3,6 b 3,8 b 1,7 a Medeltal per år 2,7 2,5 1,8 Svinflytgödsel MCF (%) Tidsperiod Utan täckning Halmsvämtäcke Plastduk Period 1 (okt april, 213 dagar) 1,6 2,3 1,2 Period 2 (maj okt, 152 dagar) 4,0 3,6 1,7 Medeltal per år 2,6 2,8 1,4 IPCC schablonvärden ( 10 C)

17 Nyckeltal metan vid lagring av flytgödsel MCF över året för nötflytgödsel var 1,8 2,7 % av B 0 vid medellagringstid ca 3 månader, medeltemp gödsel 8,2 C och luft 8,4 C. Omräknat en mjölkko: kg x 0,085 x 0,80 x 4,83 g CH 4 -C/kg VS = 9,1 kg CH 4 -C per ko och år eller 12,2 kg metan per ko och år MCF över året för svinflytgödsel var 1,4-2,8 % och: Omräknat till en slaktsvinsplats: 0,94 kg CH 4 per år (3 omgångar/år)

18 g CH4/(m3,day) Jämförelse internationella mätningar, CH 4 från flytgödsel Max Min Mean FR: Cattle Farm, crust 40 DK: Pig Farm DK: Cattle Farm CA: Cattle Pilot 30 DK, summer: Cattle Pilot, no crust DK, summer: Cattle Pilot, crust AU: Cattle Pilot, crust 20 SE: Cattle Pilot SE: Pig Pilot 10 0 Rodhe et al., 2009 Rodhe et al., 2010 Husted, 1994 Husted, 1994 Sommer et al., 2000 Sommer et al., 2000 DK, autumn: Cattle Pilot, no crust Sommer et al., 2000 AU: Cattle Pilot, crust Clemens et al., 2006 Clemens et al., 2006 VanderZaag Sneath et al., et al., JTI-rapport 402

19 Omrörning 24 april, tömning och fyllning igen

20 g CH4-C/m3, d Metanemissioner före och efter omrörning JTI-rapport nr CH4 before and after mixing A. Before A. After B. Before B. After C. Before C. After

21 Metanemissioner från kostall + lager i Italien och Sverige, 50 kor ( (Sommer, Olesen, Petersen, Weisbjerg, Valli, Rodhe & Béline, 2009) Stored VS, ton VS Italy Stored VS, ton VS Sweden House Outside store Day of the year Day of the year Italy Sweden CH 4 emission, kg CH CH 4 emission, kg CH House Outside store House + outside store Day of the year Day of the year

22 Slutsatser metanemissioner från flytgödsellager, nöt och svinflyt Låga emissioner under vintern från alla behållare (1) Under varmare perioden (2) I genomsnitt över tid var emissionerna av metan signifikant lägre vid täckning med plastduk jämfört med inget svämtäcke resp. täckning med halm Ingen signifikant skillnad mellan behållare utan svämtäcke och med halmsvämtäcke Avgången av metan ökade mycket kraftigt direkt efter omrörning jämfört med före omrörning speciellt från gödselbehållare med halmsvämtäcke.

23 Slutsatser lustgasemissioner från flytgödsellager Lustgasemissionerna var mycket låga för nötflyt, med enstaka mättillfällen signifikant högre emissioner från nötgödsel med svämtäcke av halm än övriga led. I lager med svinflyt med halmsvämtäcke ca 0,7% av total-n avgick som N 2 O-N. Övriga led inga lustgasemissioner.

24 Spridning Lustgas! Nötflytgödsel vall, efter första skörd Myllning - icke myllning Svinflytgödsel öppen mark, tidpunkter, tekniker

25 Kväve vid ytmyllning av svinflyt E: Bandspr. B:öppen ytmyllning C: Täckt ytmyllning D: Bandspr. + harv Svensson & Lindén, 1998

26 Kväve vid spridning av svinflyt, 2 tillfällen JTI-Tekla nr 65 Bandspr. Bandspr.

27 Mätning N 2 O, CH 4 I samarbete med IGER, UK och SLU

28 Prototyp 3

29 N2O, g [N] / ha och dygn Resultat lustgas (N 2 O) nötflyt vall Ogödslat Bandspridning Täckt ytmyllning, med tryckhjul Dagar efter spridning JTI-rapport 337

30 CH4, g [C] / ha och dygn 80 Resultat metan flytgödsel vall Ogödslat 20 0 Bandspridning Täckt ytmyllning, med tryckhjul Dagar efter spridning JTI-rapport 337

31 Ytterligare växthusgaser: NH 3 indirekt N 2 O, påverkan tillverkning min-n, min-n i mark N 2 O-N i % av tot-n: Bandspridn 0,3%, täckt ytmyllning 1,1%

32 Svinflytgödsel i vårbruket respektive höstbruk B C Rodhe et al., 2012

33 Vår och sommarspridning av svinflyt Control N2O, g N ha -1 d Bandspreading Band spreading + harrow Vår Days after spreading N2O, g N ha -1 d Control Bandspreading Band spreading + harrow Sensommar Days after spreading Rodhe et al., 2012

34 Kväveemissioner i form av N 2 O Tid Behandling Kg N20-N/ha % av tot-n % av NH4-N Vårbruk Ingen stallgödsel 0,04 - Bandspridning, 30 ton/ha 1,57 1,35 1,89 Bandspr. + harv 0,56 0,46 0,65 Höstbruk Ingen stallgödsel Bandspridning 28 ton/ha 0, ,36 0,77 1,08 Bandspr. + harv 1,63 0,97 1,35 Rodhe et al., 2012

35 Lagring och vårspridning av svinflytgödsel: kg CO 2ekv per gris 45 Växthusgaser, kg CO2e. gris Lustgas från utspridd flytgödsel Metan från spridning Lustgas från lager Metan från lager BA BA+HA BA BA+HA BA BA+HA Ingen täckning Ingen täckning Halmsvämtäcke Halmsvämtäcke Plastduk Plastduk Rodhe et al., 2012

36 EFN2O, % av total-n EF N2O från litteraturen: Nöt- och svinflytgödsel (JTI-rapport 402, bilagor 2 och 3) 4 3,5 3 Ca 200 kg tot- N/ha, myllning 2,5 2 1,5 Nötflytgödsel Svinflytgödsel 1 0, Försök

37 Fastgödsel (JTI-rapport 402). Mindre antal försök Lagring Risk för höga lustgasemissioner, speciellt från djupströgödsel (2,5-9,8 % av total-n). Metan från nötkletgödsel. Täckning av fastgödselhögar med plastduk minskar effektivt N 2 O-emissionerna. Spridning Litteraturreview visar medeltal för EF N2O för fastgödsel på 2,2 % av total-n utan nedbrukning och 1,3 % med nedbrukning. För svinfastgödel högre vid nedbrukning än ej nedbrukning. Lågt för fjäderfägödsel.

38 Se kedjorna! Växthusgaser från lager och efter spridning av rötad respektive icke rötad nötflytgödsel Stall Biogasanläggning Lagring Med och utan täckning Spridning + harvning Vår- och höstbruk Rötad gödsel Sommar/vinter Även studier av NH 3 och kväveutnyttjande hos gröda! Finansiär: SLF Mjölkprogrammet, Orötad gödsel Sommar/vinter År JTI-rapport 413

39 CO2e per m 3 Klimatpåverkan från kedjorna Sommarlagring +höstspridning Gödsel, lager utan tak Rötad gödsel, lager utan tak Rötad gödsel, lager med tak Gödsel, lager utan tak Hantering Vinterlagring +vårspridning Rötad gödsel, lager utan tak Rötad gödsel, lager med tak Vårspridning Höstspridning Vinterlagring Sommarlagring JTI-rapport 413

40 Uppsamling av metan från lager Demonstrationsgård De Merke, Nederländerna

41 Surgörning av flytgödsel Lab studie: Effekt av surgörning till ph <5.5 Kontroll Kontroll mg CH 4 -C kg -1 h -1 Surgjord, svavelsyra Surgjord, svavelsyra Petersen et al.,

42 Sammanfattning 12 mars 2014 Ungefär lika stora mängder växthusgaser avgår från stallgödsel i lager och på fält som från kon Det går att minska växthusgasemissioner Låg temperatur i lager minskar metanbildning och emissioner Globalt perspektiv: Sverige har fördelen av att ha låga temperaturer i lager och daglig utgödsling Täckning av nötflytgödsel med plastduk gav lägre metangasförluster än halmsvämtäcke eller utan täckning. Halmsvämtäcke i svinflyt gav lustgaser Goda råd för att minska utlakning gäller även för att minimera lustgasemissioner från mark dvs. lite lättlösligt N i mark på hösten, sprid när grödan har N-behov Markfukten har stort inflytande på lustgasemissionerna, skapa inte wet spots Rötad gödsel kan ge stora metanemissioner

43 JTI-rapport nr 337: Täckt ytmyllning av flytgödsel i vall teknikutveckling, ammoniakavgång, växthusgaser och avkastning JTI-rapport nr 370: Växthusgasemissioner från lager med nötflytgödsel JTI-rapport nr 402: Växthusgaser från stallgödsel - Litteraturgenomgång och modellberäkningar JTI-rapport nr 413: Växthusgaser från rötad och orötad nötflytgödsel vid lagring och efter spridning

44 Pågående projekt om växthusgaser från stallgödsel och slam Lena Rodhe JTI har i samarbete med engelska och danska forskare och Mikael Pell, SLU utvecklat metodik för att mäta växthusgaserna lustgas (N 2 O) och metan (CH 4 ) från gödsellager och fält (2003- Verkliga förluster från gödsellager och efter spridning av flytgödsel i fält under svenska förhållanden (SLF ; Formas ) JTI+SLU Gräsmark med köttdjur (SLF ) Eva Salomon projektledare Modellering av metanbildning i flytgödsellager (SLF ) Studier av växthusgaser från orötad och rötad gödsel under lagring, samt efter spridning (SLF år ) Samarbete med industrin rörande sensorer för mätning av låga koncentrationer av metan och lustgas ( ) Växthusgaser från lagring och spridning slam samt avloppsvatten (Formas & SVU, ) SLU (Håkan Jönsson), JTI, IVL, KTH