Hållbar återföring av fosfor - kan förbränning vara ett alternativ? Östgötaslam, Linköping 2017-03-07 Kersti Linderholm PhD kersti.linderholm@silvberg.se www.silvberg.se
Varför fosfor? Symptom av fosforbrist i korn (t.v.) (Foto: Søren Holm. Med tillstånd från Yara Danmark Gødning A/S).
Försäljning av fosfor 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 1973/74 1979/80 1984/85 1989/1990 1994/1995 1999/2000 2004/2005 2008/2009
Fosforbalans 7 kg P/ha 6 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 djurenheter/ha <0.1 0.1-0.5 0.6-1.0 >1.0
Tillståndet i svensk åkerjord Fosforklass I II III IVa IVb V P-AL * 0-2 2-4 4-8 8-12 12-16 16 Kartering 2011-2012 % 6 23 37 17 10 kartering 2001- % 7 24 35 18 9 * mg fosfor/100 gram jord
Dagens rekommendation Sikta på klass 3 Gödsla upp marker med låg P-halt Tära på förråden i marker med hög P-halt Ersätta den fosfor som förs bort med grödan om marken har en medelgott innehåll av P Vissa grödor kräver mer lättillgänglig fosfor
Fosfor och kadmium 13 % vulkanisk med låg kadmiumhalt Finland, Ryssland, Brasilien, Sydafrika 87 % sedimentär med högre kadmiumhalt Marocko, Västsahara, Kina, USA Använd mineralgödsel 0,2-860 mg Cd/kg P Medeltal Europa: Medeltal Sverige: 87 mg Cd/kg P <6 mg Cd/kg P
Slam som gödselmedel Främst fosfor Lite kalium Lite kväve Mullämnen Spårämnen Men alltså inget fullgödselmedel
Fältförsök med slam sedan 40-talet
SLU, 1972
Nya problem ger bränsle i förbränningsdebatten Smittrisker Metaller Organiska föreningar Läkemedel Hormoner Antibiotikaresistens Mikroplaster Men vad är problem i slam respektive vatten?
Många olika metoder har provats KREPRO Aqua Reci BioCon struvitfällning AshDec Easy mining osv
Sweco s underlagsrapport till Regeringens 3:e fosforuppdrag 2009 Tideström, Alvin, Jennische, Hultman Beräkningar (typ Livscykelanalys) Förbränning + AscDec Referenscenario: slamgödsling
Förbränning Sweco-rapport, 2009 Negativt: - ökad energiåtgång, ökad kemikalieåtgång, ökning av utsläpp till luft, ökad drivmedelsförbrukning, 90 % högre CO 2 utsläpp, ökat N 2 O utsläpp, ökade kostnader
Förbränning Swecorapport, 2009 Negativt: - ökad energiåtgång, ökad kemikalieåtgång, ökning av utsläpp till luft, ökad drivmedelsförbrukning, 90 % högre CO 2 utsläpp, ökat N 2 O utsläpp, ökade kostnader Positivt: mindre tillförsel av metaller till åker oönskade organiska ämnen förbränns
Livscykelanalys (LCA) Fosfor Linderholm, Tillman, Mattsson, 2012 Nybruten fosfor Återanvänd fosfor: Slam Struvitfällning, Ostara (Edmonton) Bränna slam (Wien) +utvinna P ur askan (AshDec)
Livscykelanalys (LCA) Linderholm, Tillman, Mattsson, 2012 Funktionell enhet (FU): 11 kg P/ha vilket var lika med bortförseln från svensk åkermark 11,8 kg N kalium
LCA och fotosyntesen Beräkningarna är gjorda enligt normal standard för LCA dvs Utsläppen från biobränsle (=slam) räknas inte
Energiåtgång för 11 kg P (MJ/FU) 3000 2500 2000 1500 1000 500 MJ/11 kg P 0-500 Mineral P Slam Struvit P ur aska
Koldioxidutsläpp för 11 kg P (1 FU) kg CO 2 ekv/11 kg P 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0-50 Mineral P Slam Struvit P ur aska
Om alla utsläpp räknas, även de från slammet (förnyelsebart) 1200 kg CO 2 ekv/11 kg P 1000 800 600 400 200 0-200 Mineral P slam Aska 1 Aska 2
Svenskt Vatten Utveckling 2016-13 Livscykelanalys av slamhantering med fosforåterföring Magdalena Svanström Sara Heimersson Robin Harder Chalmers Styrgrupp: VA Syd, Käppala, Uppsala, Syvab, Stockholm, Gryab, SV
Referens: slamgödsling Studerade alternativ: pastörisering termisk hydrolys termofil rötning monoförbränning samförbränning samt torkning För båda förbränningssystemen ingick efterbehandling av askan för att möjliggöra fosforutnyttjande.
Funktionell enhet per ton TS slam in till rötkamrarna Slammet antogs ha en kvalitet och torrhalt motsvarande Ryaverkets slam.
Svårt att räkna på okänt Det är särskilt viktigt att betona att för samförbränningssystemet med fosforextraktion enligt EasyMining har sekretess gjort det omöjligt för projektgruppen att bedöma trovärdigheten i erhållna data och resultaten för det systemet måste därför ses som särskilt osäkra.
Slutsatser, SVU 2016-13 Inget av systemen (utom referenssystemet) är undersökta för en faktisk fullskaleanläggning så för alla system har olika typer av antaganden och omräkningar gjorts. SVU 2016-13
Mer än fosfor Ett försök till kvantifiering av andra positiva effekter av slamspridning på mark avseende ökad skörd gjordes och visade sig också kunna ha en viktig effekt. SVU 2016-13
Trots liten andel- kväve är viktigt Det visar sig, föga förvånande, att kvävets ersättningsgrad har en större effekt än fosfors ersättningsgrad. SVU 2016-13
Det går inte utifrån denna studie att säga att något av de undersökta systemen är tydligt bättre än de andra och skillnaderna mot ett system som kan sägas motsvara dagens system är inte heller stor. SVU 2016-13
Men De räknade bara med 70% av fosforn De antog att jordbrukaren inte räknade med kvävet i slammet med motiveringen att handelsgödsel är billigt (läs: mineralgödsdel) SVU 2016-13
Debatten fortsätter men helhetsbilden saknas fortfarande Dessutom finns vetenskapliga belägg för att Sverige överdriver kadmiumproblematiken (Smolders)
Unikt för Sverige (VA) Anslutningspolicy till sedan 1991 Mycket hög avskiljningsgrad av fosfor Certifierat slam sedan 1993 Medelvärde slam 27 mg Cd/kg P Bara cirka 25 % (?) av slammet används på åker Uppströmsarbetet
Med uppströmsarbetet får vi renare slam,renare vatten och mindre klimatpåverkan
Exempel på metaller som våra vatten sluppit, kadmium 350 300 kg kadmium till vatten, per år 250 200 91 % reduktion sedan anslutningspolicyn infördes 150 100 50 0 1992 1995 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Exempel på metaller som våra vatten sluppit, krom 6000 5000 4000 3000 kg krom till vatten, per år 87 % reduktion sedan anslutningspolicyn infördes 2000 1000 0 1992 1995 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Vad producerar vår mat? mg kadmium/kg P Slam, Sverige medel 1985 54 Slam, Sverige medel 2014 27 Mineralgödsel Sverige <6 Stallgödsel (analyser 1997) 17 Mineralgödsel EU (medel inkl Skandinaviskt) 21 % of EU s mineralgödsel >137 87 Hur kan vi importera livsmedel och samtidigt ifrågasätta vårt slam?
Analys av fosforflöden i Sverige Linderholm & Mattsson, 2013
Vi letar under lampan där vi har ljus Röda pilar anger välanalyserat Vilket är mineralgödsel, slam och rötrester
Kostnader till vilken nytta? Vi har gjort cirka 2000 analyser på slam varje år de senaste 25 åren Mycket ovanligt med förhöjda halter av PCB (rivning av hus) PAH (förbränning) Varför analysera om vi ändå inte använder slammet
OÖNSKADE ORGANISKA ÄMNEN I JORDAR SOM GÖDSLATS MED SLAM (WSP, 2015) ORGANIC POLLUTANTS IN SEWAGE SLUDGE AMENDED ARABLE SOILS (WSP, 2015) Resultaten indikerar att halterna i jord, efter lång tids slamgödsling, inte är ett problem för jordens ekosystem eller människor. Dessa resultat överensstämmer med tidigare undersökningar
Mina slutsatser Sverige ligger nära balans på P men: ojämnt fördelat Kvalitetssäkrat slam, med rätt placering är inte negativt för marken Bränning av slam är energikrävande, klimatpåverkande och innebär förlust av kväve och minskar drivkraften i uppströmsarbetet
Tankar Metaller - Kan det hanteras? Organiska ämnen, inte problemet i åkermark Var finns riskanalyserna kring slamanvändning med helhetsperspektiv? Varför kräver vi inte analys på importen?
Tack för uppmärksamheten! Frågor? Kersti Linderholm PhD kersti.linderholm@silvberg.se www.silvberg.se
Halter i jord och slam Eriksson, 2001 Matjord % Alvjord % Slam % Al medel 6,6 7,2 4 Al max 8,3 8,8 9,2 Fe medel 3,3 3,9 4,9 Fe max 7,8 7,5 15 P medel 0,1 0,08 2,7 P max 0,2 0,2 5,5