Klimat och miljö vad är aktuellt inom forskningen Greppa Näringen 5 okt 2011 Christel Cederberg SIK och Chalmers
Hur mycket nytt (reaktivt) kväve tål planeten?
Humanities safe operational space 3 Rockström et al. 2009. Planetary Boundaries: Exploring the operational space for humanity, Nature 461, 472-475 ICoMST 2011, Ghent, Belgium
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 4 + 2 H 2 O CO 2 + 4 H 2 N 2 + 3 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%).
Enkla kväveindikatorer för svensk spannmålsodling
Mineral N fertiliser input in Swedish cereal production 2001 2009 Source: Swedish statistics on yields and mineral fertiliser use (SCB, Jordbruksverket)
Mineral N efficiency in Swedish cereal production 2001 2009 Source: Swedish statistics on yield and mineral fertiliser use (SCB, Jordbruksverket)
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 0 4 590 5 829 40 6 541 7 902 80 7 717 9 247 120 8 528 9 865 160 8 996 10 228 200 9 167 10 380 240 9 468 10 534 SSO 560, 2001 2002. Medeltal av 5 försök (Skåne) med kvävegödsling till höstvete efter havre och höstraps
Mineral N efficiency in w wheat with oats and rapeseed as pre crop Based on results from: SSO 560, 2001 2002. Medeltal av 5 försök (Skåne) med kvävegödsling till höstvete efter havre och höstraps
Mera biobränsle på åkermark.. leder till förändrad markanvändning (Land Use Change, LUC).. hur kvantifiera detta miljömässigt?
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)
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 92 92 Ethanol from corn, US Ethanol from corn+iluc Ethanol from biomass Ethanol from biomass+iluc Change in net GHGs relative gasoline 73 73 20% 73 104 177 +93% 28 28 70% 28 111 138 +50% Searchinger et al. Science 319:1238 1240
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 94 96 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 65 27 92 +/ 0 65 38 103 +8 % 65 40 105 +10 % Hertel et al. 2010. BioScience 60(3):223 231
Vilken potential kan bioenergi ha då? exempel av C Azar, Fysisk Resursteori, Chalmers
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)
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
Comparison with current trends National Brazilian soybeans: 1 Mha/year (2000 2007) US Corn : 1.5 Mha/year (2003 2008) Global Soybeans 3 Mha/year (2000 2007) Cereals: 3 Mha/year (2000 2008)
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
Avslutande kommentarer Kväveanvändning hotspot nu och i framtiden när vi pratar matens miljöpåverkan Markanvändning hotspot mera biobränsle, mera köttkonsumtion driver LUC koldioxidutsläpp, biodiversitetsförluster?