Växthusgasernas kemi och biologi

Relevanta dokument
Klimat och Mat. Fil.dr. Åsa Kasimir Klemedtsson vik. Universitetslektor vid Inst. för Växt- och Miljövetenskaper, Göteborgs Universitet

Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning

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

Lustgas från mark - jordbrukets stora utmaning

Dränerade våtmarker, storlek på emission och rapportering till UNFCCC och Kyoto. Åsa Kasimir Klemedtsson

Värdera metan ur klimatsynpunkt

Klimatpåverkan och de stora osäkerheterna - I Pathways bör CO2-reduktion/mål hanteras inom ett osäkerhetsintervall

Atmosfär. Ekosystem. Extremväder. Fossil energi. Fotosyntes

Klimatpåverkan av rötning av gödsel

Lustgas från mark jordbrukets stora utmaning. Hur fungerar det och vad kan vi göra?

Ett fossilfritt och klimatsmart lantbruk Hur ser det ut? Hur når vi dit?

Jordbrukets klimatpåverkan och det ekologiska jordbrukets utmaningar

Jordbrukets utsläpp och trender

Potatisodling och dess påverkan på klimatet

Så började det Liv, cellens byggstenar. Biologi 1 kap 2

Styrkor och svagheter i jordbrukets klimatpåverkan

Klimat och klimatgaser. Anna Hagerberg Jordbruksverket Greppa Näringen

LUSTGAS FRÅN MARK HUR MINSKA?

Jordbrukets klimatpåverkan

Hållbar mat produktion och konsumtion Landet Lär 11 dec 2018

Idisslarnas klimatpåverkan Stor eller liten? Stefan Wirsenius Chalmers tekniska högskola Elin Röös Sveriges lantbruksuniversitet

Klimat och miljö utmaningar och möjligheter för svensk mjölk och nötkött. Christel Cederberg Växadagarna 2018

Atmosfär. Cirkulär ekonomi. Delningsekonomi. Albedo. Corporate Social Responsibility (CSR)

Grass to biogas turns arable land to carbon sink LOVISA BJÖRNSSON

Ekologi. Samspelet mellan organismerna och den omgivande miljön

Baljväxter en förutsättning för framtidens hållbara jordbruk?

FAKTABLAD. Så här producerar vi mat för att samtidigt hålla jorden, vattnet och luften frisk!

SYFTET med presentationen är att den ska vara ett underlag för vidare diskussion i KLIMATFRÅGAN.

Kol och klimat. David Bastviken Tema Vatten, Linköpings universitet

Klimatsmart utfodring Kol i mark sänka eller utsläpp i foderproduktionen? Christel Cederberg, SIK/Chalmers Greppa Skövde 24/1 2013

Vi arbetar för att öka användningen av bioenergi på ett ekonomiskt och miljömässigt optimalt sätt.

Kvävedynamik vid organisk gödsling

Metanproduktion från djurens fodersmältning Jan Bertilsson

Biobränsle. Biogas. Cirkulär ekonomi. Corporate Social Responsibility (CSR) Cradle to cradle (C2C)

Fortsättningen av biologikursen.

Fortsättningen av biologikursen.

Regional Carbon Budgets

Är luftkvalitén i Lund bättre än i Teckomatorp?

Produktiviteten, effektiviteten och klimatet

Kväve, människa och vatten i en hållbar framtid

Biogas och miljön fokus på transporter

Mjölkkon & biologisk mångfald

Remiss-svar från Göteborgs Universitet på förslag till Ramprogram för forskning inom ekologisk produktion och konsumtion

METAN, STALLGÖDSEL OCH RÖTREST

Klimatneutralt jordbruk 2050

Konsumtion, energi och klimat. Annika Carlsson-Kanyama FOI och LTH

Odling av baljväxter för ett hållbart jordbruk

Utsläpp av växthusgaser från jordbruket Nulägesbeskrivning

Utsläpp av växthusgaser från jordbrukssektorn och effekter i Sverige av den globala uppvärmningen

VÄXTODLING Regler för minskad klimatpåverkan inom växtodlingen

Matens klimatpåverkan

Gräs till biogas gör åkermark till kolsänka LOVISA BJÖRNSSON

Område: Ekologi. Innehåll: Examinationsform: Livets mångfald (sid ) I atomernas värld (sid.32-45) Ekologi (sid )

Livsmedlens miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv. Christel Cederberg Svensk Mjölk Vattendagarna 21 nov 2006

Jordbrukets klimatpåverkan

Introduktion till klimatberäkningarna i VERA. Maria Berglund Hushållningssällskapet Halland

Lantbrukstillsyn december 2018 Stockholm 7

Klimatpåverkan från gårdsbaserade biogasanläggningar

IPCC Guidelines for national greenhouse gas inventoriesi

Växthusgasförluster i olika stallsystem för olika djurslag

Vad är ett bioraffinaderi och varför är de så bra för framtiden och miljön?

10:40 11:50. Ekologi. Liv på olika villkor

Klimatpåverkan från konsumtion och produktion av animaliska livsmedel i Sverige

Lektion nr 1 Häng med på upptäcksfärd! Copyright ICA AB 2011.

Vad ska vi äta i framtiden? Hur ska det produceras? Hur kan ekolantbruket bli mer en del av lösningen?

Miljöpåverkan från mat. Elin Röös

1

Inhemsk biomassa för biodrivmedelsproduktion

Vatten och luft. Åk

Åkermark som kolsänka - att inkludera kolinbindning i analys av biogassystem LOVISA BJÖRNSSON

Klimatförändringar Hur exakt kan vi förutsäga. Markku Rummukainen Lunds universitet

Svara på följande frågor som träning inför kemiprovet om gaser, luft och vatten.

Fo rbra nning ett formativt prov i kemi

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI

Dikning och växthusgaser Göteborg 22 okt 2013 Rune Hallgren LRF

Klimatsmart mat. Elin Röös Institutionen för energi och teknik Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala

Vårt ansvar för jordens framtid

RENINGSVERKETS MIKROBIOLOGI BIOLOGISKA RENINGSSTEGET KVÄVETS KRETSLOPP ANDRA BIOLOGISKA RENINGSMETODER

Gröna bränslen för tunga dieselfordon Patrik Thärnå

Klimatnyttan av att använda bioenergi - hur ska vi se på källor och sänkor?

Koldioxidinfångning och lagring (CCS)

Remissyttrande över Betänkandet av Utredningen om Bioenergi från jordbruket-en växande resurs SOU 2007:36

Mat, klimat och miljö en titt i kristallkulan

samspel Fotosyntes och cellandning Äta och ätas Konkurrens och samarbete

Klimatkollen växtodlingsgård 20A

Olika uppfattningar om torv och

Växthusgasförluster i olika stallsystem för olika djurslag

Regionala aspekter - miljö och sysselsättning. Ann-Charlotte Olsson Utvecklingsenheten Länsstyrelsen Kalmar län

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Jämför blomning förr och nu

Kommer klimatförändringen påverka återhämtning i sjöar och vattenddrag?

Klimatpåverkan från konsumtion och produktion av animaliska livsmedel i Sverige

Av: Erik. Våga vägra kött

Kopplingen är viktig mellan foder och växtodling

Klimatsmart på jobbet Faktaavsnitt Så fungerar klimatet Reviderad

Klimatpåverkan av livsmedel

BIOLOGI - EKOLOGI VATTEN

Kväve (N) och fosfor (P) överskott

Skogens klimatnytta. - Seminarium om skogens roll i klimatarbetet. KSLA, 24 november 2014 Erik Eriksson, Energimyndigheten

MATENS KLIMATPÅVERKAN

Transkript:

Växthusgasernas kemi och biologi När och hur bildas växthusgaser och vad kan vi göra för att minska jordbrukets utsläpp av koldioxid, metan och lustgas? Fil.Dr. Åsa Kasimir Klemedtsson Inst. För Växt- och Miljövetenskaper, Göteborgs Universitet

Ökning av Växthusgaser i atmosfären Koncentration i atmosfären Koldioxid Metan Lustgas CO 2 (GWP 1) CH 4 (GWP 23) N 2 O CO 2, från Förbränning av kol och olja, samt från jordbruksmark CH 4, från risodling, idisslande husdjur och stallgödsel N 2 O, från (GWP 296) jordbruksmark och stallgödsel 1000 1200 1400 1600 1800 2000 År

Carbon emissions and uptakes since 1800 (Gt C) 140 Land use change 265 Fossil emissions 115 Oceans 110 Terrestrial 180 At mosphere

Jordbruket släpper främst ut tre växthusgaser; metangas (CH 4 ) från husdjur (främst idisslare), lustgas (N 2 O) från åkermark koldioxid (CO 2 ) från förbränning av olja och diesel. Utsläpp från förbränning, som. oljepannor, arbetsmaskiner o.dyl. är medräknade. Upptag och avgång av koldioxid från mark är inte inräknade. CO2 från mark är i storleksordningen 5% av totala emissioner. Historiskt är förändrad markanvändning en avgörande faktor för tillskott av växthusgaser.

10% av Sveriges åkermark uppskattas vara Organogen Stora mängder CO 2 och N 2 O avges motsvarande 10% av totala antropogena emissioner från Sverige

Kg CO2-eqv. m-2 år-1

Anaerob nedbrytning av organiskt material frigör metan, CH 4 Bakterier bryter ner organiskt material (till exempel gödsel eller matrester) i syrefri miljö = rötning. Kolhydrater, fetter och proteiner bryts stegvis ner till koldioxid, vatten och metan Processen sker i: Sjöbotten Våtmarker Risodling Avfallstippar I magen hos framförallt idisslande djur Lagring av stallgödsel Biogastank I en kompost bryts organiskt material idealt ner m.hj.a. syre vilket gör att det inte bildas metan

Rapporterade utsläpp av CH 4 från Sverige

Nötkreatur i Sverige 2 500 000 2 000 000 antal 1 500 000 1 000 000 Kalvar under 1 år Övriga nöt 1 år och däröver Kor för uppfödning av kalvar Kor för mjölkproduktion 500 000 0 1980 1985 1990 1995 2000 2004 2005 2006 Källa: SCB

Totalkonsumtion av kött, kg per person och år Källa: Jordbruksverkets statistik

Bakterier i marken bildar också N 2 O NO N 2 O NO N 2 O NO 3 - NH 4 + N 2 Nitrifikation Denitrifikation Efter Firestone & Davidson 1989 Nitrifikation Kemoautotrofa bakterier av två slag: Ammoniumoxiderare oxiderar NH 4+ till NO 2 - Nitritoxiderare oxiderar nitrit till NO 3 - Kräver O 2 Autotrofa, fixerar CO 2 Utlakning Denitrifikation Heterotrofa nedbrytande bakterier Energi tillförs genom nedbrytning av organiska föreningar Vid syrebrist kan NO 3 - ersätta O 2 N 2 O bildas vid små mängder O 2

Bakterier i marken bildar N 2 O när det är blött och det finns tillgängligt kväve (N) Uppsamling av gas i fält Av global N 2 O tillförsel till atmosfären bildas ca 65% i mark

Var finns kväve? Stratosfär 20 km Troposfär 90% av atmosfärens massa N 2 78% O 2 21% Ar 0,9% N-fixering Uppbundet i humus och levande organismer Växthusgaser: H 2 O CO 2 CH 4 N 2 O Dipolkaraktär-Vibrationsenergi Infraröd strålning absorberas Jordens medeltemperatur är nu 15 C Om ej växthuseffekt så -17 C Jorden N 2 Denitrifikation

Kvävefixering Biologisk kvävefixering Bakterier som kan ta N 2 ur luften för att bygga livets molekyler Frilevande eller Symbios med t.ex. ärtväxter Industriell kvävefixering I fabrik, fossil energi används för att omvandla luftens N 2 till ammoniak NH 3 Från 1950-talet, stadigt ökad global produktion och användning

The data on which the IPCC emission factor for direct emission from soil relies on, from Bowman (1996) 7 N 2 O emission, kg N ha -1 yr -1 5 3 1 y = 0,0125x + 0,91 R 2 = 0,84-1 0 100 200 300 400 500 N application, kg N ha -1 yr -1

N2O emissions from drained organic forest soils are correlated to C/N 4 Annual N 2 O emission (g m -2 yr -1 ) 3 2 1 0 3 2 1 0 10 15 20 25 0 20 40 60 80 100 C/N i soil organic matter (Klemedtsson et al., manuskript)

Nej Kan vi minska kvävecykeln? N är byggsten i: aminosyror som i sin tur bygger proteiner, som är byggmaterial för celler samt enzymer nukleinsyror som bygger DNA och RNA, arvets molekyler Utan N inget liv som vi känner det på jorden N är oftast begränsande för tillväxt i ekosystemen Vi ökar den

Global tillförsel av kväve från atmosfärens N 2 till reaktivt N, Tg N / år. T = 10 12 År 1860 1990 2050 Naturligt: Åska 5,4 5,4 5,4 Biologisk N-fixering På land 120 107 98 Biologisk N-fixering I hav 121 121 121 Summa naturligt: 246 233 224 Orsakad av människan: Haber-Bosch 0 100 165 Biologisk N-fixering Odlade grödor 15 31,5 50 Förbränning av fossila bränslen 0,3 24,5 52,2 Summa antropogent: 15 156 267 Total Summa: 262 389 492 Efter Galloway et al. 2004 i Biogeochemistry.

Mängden reaktivt kväve som finns i biosfären avgör tillförseln av N 2 O till atmosfären Ca 400 Tg N fixeras / år 16 Tg N / år tillförs atmosfären som N 2 O* ger 4% av global N-fixering * Prather et al. 2001

Fossila bränslen ger mer CO 2 i atmosfären och Biobränslen sägs vara kol i kretslopp, så ingen nettoökning

Crutzen P.J., Mosier A.R., Smith K.A. and Winiwarter W. : N 2 O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels In : Atmos. Chem. Phys. Discuss. 7: 11191-11205, 2007

Från abstract: When the extra N2O emission from biofuel production is calculated in "CO2-equivalent" global warming terms, and compared with the quasi-cooling effect of "saving" emissions of fossil fuel derived CO2, the outcome is that the production of commonly used biofuels, such as biodiesel from rapeseed and bioethanol from corn (maize), can contribute as much or more to global warming by N2O emissions than cooling by fossil fuel savings. Crops with less N demand, such as grasses and woody coppice species have more favourable climate impacts. This analysis only considers the conversion of biomass to biofuel. It does not take into account the use of fossil fuel on the farms and for fertilizer and pesticide production, but it also neglects the production of useful co-products. Both factors partially compensate each other. This needs to be analyzed in a full life cycle assessment.

3-5% av global N-fixering avgår som N 2 O Crop rn (gn / kg dry matter) Relative warming (Meq/M) Rapeseed 39 1,0-1,7 Wheat 22 1,3-2,1 Barley, Oat 19 1,1-1,9 Maize 15 0,9-1,5 Sugar cane 7,3 0,5-0,9 Relative warming means amount of N 2 O in CO 2 -eqv. compared to CO 2 in produced fuel. >1 no gain, due to N 2 O loss

Mellby, Sandy soil in south west Sweden. Calcium Ammonium Nitrate, 120 kg N ha-1 yr -1. Treatments, 2 kg N 2 O-N ha -1 yr -1. 200 1995 1996 1996 1997 1997 Control Broadcasting Drilling 150 µg N 2 O-N m -2 h -1 100 50 0 May June May June July August September October November December February March April May June The fertility and management history determines the emission.

N2O Emission, kg N hā 1 yr -1 8 6 4 2 0 Sweden y = -0.0093x + 2.8 R 2 = 0.08 Sweden Germany Fertiliser to cerals, north 50ºN in Europe, measurements at least 8 months duration Germany y = -0.0017x + 2.1 R 2 = 0.009 Denmark y = -0.0029x + 1,0 R 2 = 0.65 UK y = -0.0002x + 0.9 R 2 = 0.0002 Germany Denmark 0 50 100 150 200 250 N application, kg N ha -1 yr -1 UK Finland Sweden UK Denmark

Vad som produceras i jordbruket styr hur mycket kväve som behöver cirkulera Mängd N som behöver tillsättas i primärproduktionen för att erhålla en produkt som innehåller 1 kg N: Produkter Grönsaker och spannmål Mjölkprodukter Köttprodukter, ätbara delar kväve tillsatt till åker: 3 kg N 14 kg N 21 kg N Bleken and Bakken, 1997

Vad göra Producera och Konsumera mindre mängd kött Organogena jordar, permanent gräsbevuxna med hög grundvattenyta Tro inte att jordbruket kan försörja samhällets gigantiska transportsystem med bränsle så att utsläpp av växthusgaser drastiskt minskas