Salix i kretsloppet Hållbar användning och behandling av avloppsvatten och slam i Salixodling
Salix i kretsloppet Hållbar användning och behandling av avloppsvatten och slam i Salixodling Idén att odla Salix (pil, vide) på åkermark för att producera biobränsle väcktes redan för 25 år sedan. Idag finns kommersiella odlingar i landet sedan flera år. Det svenska konceptet att odla Salix som energigröda introduceras nu också i andra länder i Europa. Salix behöver näring och vatten som alla gröna växter. Olika näringsrika och vatteninnehållande kommunala restprodukter som avloppsvatten, avloppsslam, kompost, askor och lakvatten från deponier, kan helt eller delvis ersätta konventionell gödsling och bevattning. På de följande sidorna får du lära dig mer om det svenska konceptet att odla Salix som energigröda och hur man kan behandla och utnyttja kommunalt avloppsvatten och slam i Salixodling. Salixodling för energiproduktion ett svenskt koncept Redan i kölvattnet på oljekriserna på 1970-talet testades Salix som energigröda. Även om Salixodling är ett nytt fenomen i jordbrukssammanhang har arealen ökat snabbt och täcker idag cirka 15 000 hektar i landets södra häl (~0,5% av landets åkerareal). Ett omfattande förädlingsprogram för att minska sjukdomsangrepp och öka avkastningen av biomassa har resulterat i allt högre och allt mer tillförlitliga skördar. Avkastningen i odlingar med äldre sorter varierar stort och kan vara förhållandevis låg. Med de nya förädlade sorterna kan de odlingar som planteras idag väntas ge en årlig tillväxt kring 8 12 ton TS (torrsubstans) vedmassa per hektar, motsvarande 3,5 5,5 ton oljeekvivalenter per hektar. Plantering sker bäst på våren Salixodlingar etableras med sticklingar, 15 20 cm långa, som planteras i dubbelradsförband med specialmaskiner. Avståndet mellan dubbelraderna är 1,50 m med 0,75 m inom dubbelraden. Antalet sticklingar är omkring 15 000 per hektar. Plantering sker bäst på våren och under den första vintern kapas beståndet ned för optimal tillväxt kommande säsonger. E er 3 5 år, på vintern e er lövfällningen, skördas odlingen. Skörd sker med speciella skördemaskiner. Från stubbarna skjuter nya skott. Skörd sker normalt i kombination med flisning och uppsamling i ett och samma ekipage. Det finns också varianter med bredvidgående vagn för flisuppsamling. Flisen kan lagras vid fältkant men kan också levereras direkt för energiproduktion vid energiverk. De flesta större värmeverk idag är konstruerade så att de kan elda flis med hög fukthalt. Fukthalten i nyskördad Salixflis ligger kring 50%. En Salixodling antas vara lönsamt produktiv under åtminstone en 25 30-årsperiod. En generation Salixodling kan med ett skördeintervall om 2 5 år alltså ge minst 6 8 lönsamma skördar. Användning av avloppsvatten och slam i Salixodling Restproduktbaserad Salixodling har som begrepp existerat sedan i början av 1980-talet. E er framgångsrika försök på flera platser i landet med såväl avloppsbevattning som slamgödsling av Salixodling kan man säga att tekniken nu är väletablerad. Bevattning med avloppsvatten utnyttjas i 5 80 hektar stora Salixodlingar på tiotalet platser i landet, från Hedemora i norr till Svalöv i söder. Avloppsvattnet är o a mekaniskt/biologiskt behandlat och tillförs odlingarna o ast utan föregående lagring. Slamgödsling av energiskog tillämpas i stor omfattning över hela södra Sverige. Omkring 10% av allt avloppsslam från landets kommunala reningsverk det vill säga slam från nästan en miljon svenskar tillförs uppskattningsvis 65 70% av den befintliga Salixarealen i landet. I vissa regioner i Sverige, bland annat i Örebro län, går i stort sett allt slam till Salixodlingar. Tillämpningen är alltså ganska omfattande och antalet anläggningar ökar. Det finns många anledningar till detta: Kommunerna är angelägna om att hitta ekologiskt och ekonomiskt hållbara lösningar för hanteringen av sina restprodukter. Lantbrukarna söker e er lönsamma grödor med en hållbar markanvändning. Energisektorn arbetar med omställningen till förnybara energikällor. Salixodling med omhändertagande och utnyttjande av avloppsvatten eller slam kan alltså vara en viktig pusselbit i den hållbara utvecklingen inom flera sektorer. 2 Salix i kretsloppet
N Å G R A G O DA E X E M P E L : Kågeröd bevattning med biorenat avloppsvatten Avloppsbevattningen sker under sommarhalvåret och utan föregående lagring. Under vinterhalvåret drivs reningsverket med kemisk fällning som tidigare. De krav som tillståndsmyndigheten (Länsstyrelsen Skåne län) ställer går hand i hand med de önskemål som kommunen har: Avloppsvattnet ska ha genomgått biologisk rening och mängden vatten och näringsämnen som tillförs odlingen får inte överstiga Salixodlingens behov Avloppsvattnet måste tillföras nära marken för att eliminera aerosolbildning Plantering Bevattning Risken för spridning av smittsamma sjukdomar via djur som rör sig i området till djur/människa utanför området ska följas upp Under två bevattningssäsonger före de slutliga villkoren meddelades, undersöktes de hygieniska aspekterna enligt sista punkten ovan. Undersökningen leddes av Smittskyddsinstitutet och Statens Veterinärmedicinska Anstalt. Sammanfattningsvis konstaterades att patogener som hittades i djurspillning och i organ från avskjutna djur inom det avloppsbevattnade området var sådana som normalt ingår i djurens naturliga patogenbörda. Det konstaterades att de hygieniska riskerna är små så länge normal dri upprätthålls. Några driftdata vid anläggningen i Kågeröd sedan avloppsbevattningen togs i drift 1997: Bevattningsperiod: 10 maj 20 oktober, Avloppsbevattning: 730 770 mm/år, 4 5 mm/d Näringstillförsel: N P K/72 10 85 kg/ha och år Reningsresultaten följs upp kontinuerligt sedan bevattningen startade. Utsläppen av närsalter och organisk substans under sommarperioden till recipienten (Vege å) visar klara förbättringar (se tabell). Parameter Utsläpp Utsläpp Förbättrings- före 1997 efter 1997 grad, % Skörd Total N, mg/l 8,2 1,7 79 NH 4 -N, mg/l 2,6 0,21 92 NO 3 -N, mg/l 5,0 1,2 76 Total P, mg/l 0,053 0,047 11 BOD 7, mg/l 2,9 1,3 55 I skånska Kågeröd (Svalövs kommun) används förbehandlat avloppsvatten för bevattning av en 11 hektar stor Salixodling, belägen vid det kommunala reningsverket. Verket belastas av avloppsvatten från Kågeröds cirka 1 500 invånare och också processavloppsvatten från en torrmjölksfabrik. Den totala föroreningsbelastningen (BOD) på reningsverket uppgår till totalt 5 000 pe (personekvivalenter). Den primära målet med anläggningen som togs i dri i full skala våren 1997 är att exemplifiera användningen av kostnadseffektiv och uthållig avloppsreningsteknik där samtidigt avloppsresurserna (vatten, näringsämnen, mullbildande ämnen) utnyttjas. Reningsverket är i grunden traditionellt uppbyggt med rensgaller, lu at sandfång, aktivt slambassänger och e erfällningssteg för fosforavskiljning. Utgående vatten från mellansedimenteringen före kemsteget utnyttjas för bevattning av Salixodlingen. Biologiskt renat avloppsvatten har visat sig vara en av lämplig kvalitet som bevattningsvatten. För det första är huvuddelen av näringen kvar i det biorenade avloppsvattnet och för det andra uppnås en viss hygienisering av avloppsvattnet. Dessutom har fasta partiklar som kan förorsaka igensättning i bevattningssystemet avskiljts i de föregående processtegen. Utsläppen från Salixodlingen mäts i ytligt grundvatten i rör mellan fältet och Vegeå med klorid som spårparameter för att korrigera för utspädning/koncentration av mätta parametrar. Således kan konstateras att bevattning av Salixodling med biologiskt renat avloppsvatten utgör en utmärkt metod för avancerad avloppsrening väl i nivå med konventionell kväve- och fosforrening Andra fördelar sedan bevattningsanläggningen togs i dri : Ersatt mängd handelsgödselmedel : N P K/800 110 400 kg/år Sparad mängd fällningskemikalier: 13 ton AVR/år Minskad kemslamproduktion Minskat elbehov: Ingen omrörning i flockningssteget under bevattningsperioder Mindre lu ning och pumpning av slam Minskad drivmedelsanvändning: Färre vägtransporter med kemikalier och slam Ökad medvetenhet om resursåtervinning och kretsloppsteknik bland allmänheten 4 Salix i kretsloppet
N Å G R A G O DA E X E M P E L : Enköping bevattning med rejektvatten och utgående avloppsvatten I Enköping finns en 75 hektar stor Salixodling som används för kombinerad användning och behandling av rejektvatten från den mekaniska slamavvattningen. Rejektvattnet innehåller cirka 25% av den totala kvävemängden som belastar reningsverket, men mindre än 1% av den inkommande avloppsvattenvolymen till verket. Genom att behandla rejektvattnet separat minskar alltså kvävebelastningen på reningsverket med 25%. I Enköping har detta varit helt avgörande för att slippa utbyggnad av konventionell kväverening. Kommunen har härvid sparat omkring 5 Mkr i investeringar. Begränsad volym rejektvatten Den relativt begränsade rejektvattenvolymen (20 000 m 3 /år innehållande ca 15 ton N) kräver lagring under vintern vilket också reducerar innehållet av patogener i hög grad. Vattnet används under perioden maj september för bevattning av Salixodlingen som gränsar till reningsverket. Rejektvattnet tillförs via ett droppbevattningssystem med slangarna utlagda i varje dubbelrad för att eliminera risken för körskador på systemet. För att öka biomassaproduktionen och ytterligare förbättra kvävereduktionen vid reningsverket tillförs även Salixodlingen en delström av det utgående avloppsvattnet från verket. Bevattningen uppgår till 300 mm/år vilket ger cirka 250 kg N och 7 kg P per hektar. Uppföljningen av anläggningen visar på en mycket liten utlakning av kväve trots den kra iga kvävetillförseln. Systemet verkar alltså ha en utomordentligt hög kapacitet att omforma och reducera stora kvantiteter kväve. Miljövänliga biobränslen Kommunen har bekostat lagringsdammar, pumpar, automatiska filter samt själva bevattningssystemet. Salixodlaren har svarat för planteringen av Salix och är också ansvarig för underhållet av bevattningsanläggningen. Den skördade biomassan används i kommunens värmeverk varvid askan från fliseldningen återförs till Salixodlingen. Enköpingssystemet är ett utmärkt exempel på hur behandling och återvinning av samhällets restprodukter kan kombineras med produktion av miljövänliga biobränslen. Salixodling, Enköping. Bilden visar lagringsdammarna för rejekt- och dekantatvattnet. Salix i kretsloppet 5
Alltmer slam går till Salixodling Kvalitetskraven för avloppsslam i Sverige är bland de hårdaste i världen. Genom kommunernas målmedvetna och effektiva arbete med bland annat kontroll av industriutsläppen till avloppsnäten och bortkoppling av förorenade dagvatten och lakvatten, är slammet på de allra flesta håll i landet formellt godkänt för spridning inom jordbruket. Den traditionella slammarknaden är ändå av olika skäl fortsatt negativ till spridning i det konventionella jordbruket medan däremot slamgödsling av Salixodlingar har en avsevärt högre acceptans. Positiv inställning Anledningarna till den positiva inställningen till slamanvändning i Salixodlingar är bl a att: Salix som energigröda ingår inte i livsmedelsproduktionen. Befintliga rutiner för slammets omhändertagande kan bibehållas. Slamresursen ersätter i hög grad annars erforderliga handelsgödselmedel, särskilt fosfor, och bidrar till ökad mullhalt. Slamgödsling av Salix sker på våren e er skörd vilket medför små risker för utlakning av näringsämnen och ett högre resursutnyttjande jämfört med traditionell slamspridning. En hållbar återvinning av slam möjliggörs som alternativ till förbränning, deponering eller annan resurskrävande hantering. Behandling av slammet och återvinning av slamresurserna är en verklig utmaning för kommunerna idag. Nytt regelverk på gång I Europa är ett nytt regelverk på väg. Gällande slamdirektiv är från 1986. Sverige blev medlem e er det datumet och har en helt annan regelkonstruktion för slamspridning på åkermark. Framförallt har vi avsevärt lägre gränsvärden för de flesta av slamparametrarna. Detta bör kunna inverka på det kommande slamdirektivet så att slamutnyttjande i Salixodling också kan accepteras i övriga Europa som ett hållbart alternativ för den framtida slamhanteringen. 6 Salix i kretsloppet
Goda potentialer Uppskattningar de senaste åren tyder på att vi kommer att ha minst 100 000 hektar Salixodling i det svenska jordbruket om 15 20 år. Det finns bedömningar som antyder mindre omfattning än så men också prognoser som skulle innebära framtida Salixarealer på minst 10% av dagens åkerareal, det vill säga cirka 300 000 hektar eller mer. I ett nationellt perspektiv kan avloppsvatten och slam tillgodose denna areal med vatten och näring i tillräcklig omfattning. Utvecklingen av Salixarealen är helt avhängig den framtida jordbruks- och energipolitiken som mer och mer styrs utifrån ett europeiskt perspektiv. Sverige är världsledande på Salixodling och det finns intresse kring restproduktbaserad Salixodling i flera länder i Europa. Idag finns Salixodlingar etablerade i Polen och England enligt det svenska konceptet. En utveckling av Salixarealen i Europa skulle kunna medverka till att lösa några av de problem som politiskt tillhör de allra viktigaste att komma till rätta med. Bland dessa märks: Överskottsarealen i jordbruket ökar. För närvarande uppgår överskottsarealen till 30 miljoner hektar inom EU. Det är angeläget för jordbruksnäringen att hitta alternativa grödor för att öka lönsamheten. I takt med avregleringen ökar intresset för odling av de grödor som ger bäst ekonomi. Energipriset väntas öka medan livsmedelspriserna väntas minska. Användningen av fossil energi ökar. Under perioden 1995 till 2010 har man uttalat att andelen bioenergi av den totala energianvändningen ska öka från 3,3 till 8,5%. Hittills har det inte skett någon ökning av bioenergiandelen. Växthusgasutsläppen ökar. EU har beslutat minska CO2-utsläppen med 8% under perioden 1990 till 2008 1012. Trenden är snarare att utsläppen ökar. Eldning av biobränslen ger inget nettotillskott av CO2 till atmosfären. Skyddet av vattenmiljön är bristande. Aktuella direktiv för skydd av vattenkvaliteten inom EU kommer att tvinga jordbruket till åtgärder mot t ex utlakning av nitrat och användning av bekämpningsmedel. Kväveläckaget från Salixodlingar är försumbart. Användningen av bekämpningsmedel är mycket begränsad vid odling av Salix. Låg sysselsättningsgrad i många glesbygdsområden. En ökad omfattning av Salixodling i Europa kan bidra till en bärkra ig sysselsättning i många glest befolkade områden där idag en hög arbetslöshet är ett stort hinder för utvecklingen. Fördelarna med användning och behandling av avloppsvatten och slam i Salixodling som kortfattat beskrivs i denna broschyr stärker bilden ytterligare. Potentialen att avloppsvatten och slam även kan hanteras och behandlas till låga kostnader bör uppmuntra kommunerna tillsammans med energi- och jordbruksindustrin att vidareutveckla den restproduktbaserade Salixodlingen i Sverige och Europa. Salix i kretsloppet 7
Producerad av Lindoff Communications 2004. Tryck: Grahns Tryckeri. För ytterligare information kontakta: Gustav Melin, Agrobränsle AB, e-post: gustav.melin@agrobransle.se Pär Aronsson, Sveriges Lantbruksuniversitet, e-post: par.aronsson@lto.slu.se Kenth Hasselgren, SWECO VIAK AB, e-post: kenth.hasselgren@sweco.se