foto: mikael pell foto: jan gustafsson FAKTA Jordbruk Sammanfattar aktuell forskning Nr 1 2, 2003 HÅKAN JÖNSSON YLVA EKLIND ANN ALBIHN ÅSA JARVIS HENRIK KYLIN MARIE-LOUISE NILSSON ÅKE NORDBERG MIKAEL PELL ANNA SCHNÜRER CAROLINE SCHÖNNING INGVAR SUNDH JAN-OLOV SUNDQVIST Samhällets organiska avfall en resurs i kretsloppet I ett uthålligt samhälle måste den växtnäring och den mullpotential som finns i avfall från livsmedelsindustrier, kök och toaletter återföras till odlingsjord. Rötning eller kompostering av köksavfall spar ändliga resurser, återför högkvalitativ växtnäring och humus till odlingsmark och minskar behovet av deponier. Vid rötning produceras också biogas, ett miljövänligt, förnybart bränsle. Källsortering av urin för återanvändning som gödsel minskar de övergödande utsläppen och sparar energi och ändliga resurser. Städernas organiska avfall och avlopp är resurser som behövs för att uthålligt bibehålla åkermarkens bördighet. Det finns stora möjligheter att förbättra dagens system för källsortering av avfall och avlopp. Väl planerade och utförda system för återförsel av urban växtnäring ökar inte smittrisken, utan kan eventuellt till och med minska den jämfört med konventionella system. 1
En uthållig produktion av livsmedel kräver att odlingsmarken kompenseras för de näringsämnen som lämnar den med skörden. Även mullämnen är viktiga för markens funktion. Dessa bryts dock ned vid jordbearbetning. Förlusterna av näring och mull måste på ett eller annat sätt ersättas och odlingssystemet kan kompenseras antingen med mineralgödsel eller med recirkulerad växtnäring. Ett viktigt argument för att recirkulera växtnäring är att framställning av mineralgödsel förbrukar ändliga resurser i form av dels fossilt bränsle (främst naturgas), dels ändliga fosfor-, kaliumoch svaveltillgångar. Livslängderna på de ekonomiskt brytvärda tillgångarna av dessa ämnen är svåra att fastställa exakt, men har beräknats till ca 60 år för naturgas och 110, 370 och 30 år för fosfor, kalium respektive svavel. Stor satsning vid SLU Tätorternas avlopp och organiska avfall innehåller stora mängder växtnäring (tabell 1), men bara en bråkdel av denna kommer idag jordbruket tillgodo. Inte heller energiinnehållet utnyttjas särskilt effektivt. Det stora problemet är att det rena och värdefulla materialet späds och blandas, dels med vatten, dels med avfall som inte alls hör hemma på en åker. Rötslam från reningsverk och kompost från sophanteringsanläggningar för blandat avfall innehåller därför ofta för lite växtnäring och för mycket oönskade ämnen, som tungmetaller. Avfall som resurs Ett uthålligt samhälle förutsätter att växtnäring i avlopp och organiskt avfall återanvänds, och för detta behövs väl genomtänkta hanteringssystem. Därför satsar SLU sedan 1994 på forskningsprogrammet PROWARR, Organiskt avfall resurs eller risk i uthålligt lantbruk. Delprojekten handlar om kompostering, rötning, källsorterande avloppssystem, hygien, organiska föroreningar, användning på åker samt livscykelanalys. I detta faktablad redovisar vi kortfattat resultaten av vår forskning. Rena produkter, effektiva system Utgångspunkten måste vara att system för recirkulation av växtnäring ska ge slutprodukter som bidrar till åkermarkens bördighet och till rikliga skördar av god kvalitet. Den recirkulerade produkten måste hållas så ren som möjligt smittämnen, tungmetaller och naturfrämmande organiska ämnen kan leda till problem. Likaså måste utsläppen av miljöstörande ämnen till luft och vatten minimeras. Systemen bör vara resurssnåla, både när det gäller energi och andra insatsvaror. Ur resurssynpunkt är det givetvis fördelaktigt om avfallets innehåll av energi kan utnyttjas, t.ex. genom utvinning av biogas eller värme. Vad bör återföras? Huvuddelen av de livsmedelsråvaror som jordbruket levererar hamnar på matbordet och konsumeras som föda. Större delen av råvarornas växtnäring tabell 1. Mängder (ton/år) av totalkväve, växttillgängligt kväve, fosfor och kalium i olika avlopps a - och avfallsfraktioner, samt mängderna växtnäring i försåld mineralgödsel. Kväve Fosfor Kalium Svavel Komponent/produkt totalt växttillgängligt Urin 35 700 32 200 3 300 8 900 2 300 Fekalier 4 900 1 500 b 1600 3300 500 Klosettvatten (urin + fekalier)40 600 33 700 4 900 12 200 2 800 BDT(Bad-, disk 4 500 1 700 3 300 1 100 och tvättvatten) Totalt i hushållsavlopp 45 100 6 600 15 500 3 900 Avloppsslam 7 900 2 600 6 000 1 000 2 000 Köksavfall från hushåll 4 900 1 400 b 900 2 000 500 Avfall från restauranger, 900 300 b 200 500 100 storkök & handel Handelsgödsel 189 000 189 000 17 600 38 900 22 400 (försåld 1999/2000) a) För BDT-vatten är endast de mängder av kväve, kalium och svavel angivna som användaren förorenat vattnet med. De mängder kväve, kalium och svavel som finns redan i dricksvattnet är ej medräknade. b) Mängden växttillgängligt kväve i fekalier och köksavfall beror starkt av behandlingen. I tabellen har andelen växtillgängligt kväve i dessa fraktioner satts till 30 % av mängden totalkväve. Andelen kan variera mellan 5 och 70 %. 2 återfinns därför i urin och fekalier. Resten finns i organiskt avfall från livsmedelsindustrier och handel samt från hushåll, restauranger och storkök. Urinen är den fraktion som innehåller mest näring (tabell 1). Fekaliefri urin innehåller mycket låga halter av föroreningar och smittämnen och kan ses som en högvärdig näringslösning. Organiskt hushållsavfall (inklusive handels-, restaurang- och storköksavfall) och fekalier innehåller tillsammans nästan lika mycket fosfor och kalium som urinen. I väl sorterat avfall är innehållet av kemiska föroreningar dessutom litet (motsvarar ungefär matens innehåll). Fekalier kan dock innehålla mycket höga halter smittämnen. Allt avfall måste behandlas Alla typer av avfall behöver någon form av behandling för att kunna användas som gödselmedel. Oftast handlar det om kompostering eller rötning, vid behov kombinerat med en värmehygienisering. Hygienisering avdödar smittämnen som skulle kunna orsaka sjukdom hos växter, djur eller människor. Stabilisering gör produkten lagringsstabil och mindre attraktiv för skadegörare (gnagare, fåglar och insekter). Hanteringen underlättas om produkten även är homogen, såväl fysiskt som kemiskt, samt antingen fast, eller flytande och pumpbar. Hur gör vi idag? Enligt Svenska Renhållningsverksföreningen komposterades eller rötades år 2001 ca 10 procent (388 000 ton) av allt hushållsavfall. Resten förbrändes (40 %), materialåtervanns (30 %) eller deponerades (20 %). De olika avloppsfraktionerna blandas idag vanligen och detta blandade avloppsvatten behandlas i reningsverk. Nästan all fosfor, men endast mindre delar av övriga näringsämnen, hamnar i avloppsslammet (tabell 1). Här samlas även föroreningar och näring från bad-, disk-, tvätt-, industri- och dagvatten. Sedan 1998 rekommenderar LRF (Lantbrukarnas Riksförbund) lantbrukarna att bojkotta användning av slam på åkermark, vilket har lett till att endast en mindre del används som gödselmedel.
foto: göran nilsson foto: jan gustafsson En grundförutsättning för att biologisk behandling ska ge en högkvalitativ kompost, eller rötrest, är att det källsorterade avfallet är rent att källsorteringen är väl utförd. Detta är också en grundläggande skillnad mellan komposteringen i de problemtyngda anläggningar som byggdes under 1970- och början av 1980-talet och den kompostering som vi diskuterar i detta faktablad. De tidiga anläggningarna komposterade blandat avfall, vilket ledde till en svårkontrollerad process, dålig kompostkvalitet och skräpiga anläggningar. Dagens anläggningar komposterar rent, källsorterat avfall i en väl kontrollerad process. Kompostering en enkel process som kan förbättras Kompostering (faktaruta, s. 4) är särskilt lämplig för fast organiskt avfall med en vattenhalt under 80 procent, som mat-, köks- och trädgårdsavfall, eftersom processen kräver fullgod luftning. Det blandade kompostsubstratet måste ha en god struktur med många luftfyllda porer. Lämplig vattenhalt på ingående substrat är ofta 45 65 procent. Eftersom vattenhalten i källsorterat komposterbart hushållsavfall ofta är 60 80 procent behövs i regel ingen vattenhaltsjustering före komposteringen. För luftningens skull behöver man däremot i regel blanda in strukturmaterial, som flis, spån, halmrik hästgödsel eller färdig kompost. Komposterbart hushållsavfall är energirikt och värmen som frigörs vid den biologiska nedbrytningen gör snabbt komposten varmare än 50 C. Den höga temperaturen medför god hygienisering och att vatten avdunstar. Den intensiva nedbrytningen gör dock att vissa mellanprodukter kan läcka från processen innan de hunnit bli fullständigt nedbrutna. Exempel på sådana mellanprodukter är luktande ämnen, ammoniak, samt växthusgaserna lustgas och metan. Våra forskningsresultat tyder på att utsläppen av lustgas och Komposteringsanläggning i Isätra, Sala. Kompostering och rötning Biogasanläggning i Uppsala. metan från en väl skött kompost är små och ofta försumbara. Däremot kan utsläppen av ammoniak och lukt från storskaliga kompostanläggningar vara väsentliga. Några av komposteringens största nackdelar idag har visat sig vara just utsläpp av ammoniak och lukt samt det dåliga utnyttjandet av energin i avfallet. Dessa nackdelar kan dock minskas väsentligt. Kylning motverkar lukt Vår forskning visar nämligen att man, genom att kyla den utgående processluften så att dess fukt kondenseras ut, kan rena den från nästan all ammoniak. Samtidigt utvinns den värme som frigjorts under komposteringen. Kylningen minskar också utsläppen av luktande ämnen, eftersom dessa till stor del löses i det bildade kondensatet. Detta kräver, i enlighet med Naturvårdsverkets nya allmänna råd, mer slutna processer än vad som idag är regel i de svenska komposteringsanläggningarna. Rötning ger biogas Rötning (faktaruta, s. 4) är särskilt lämplig för behandling av energirikt, lätt nedbrytbart biologiskt avfall med hög vattenhalt, som slakteri-, restaurang-, storköks- och handelsavfall. Processen drivs i regel med ett slamformigt substrat med en vattenhalt runt 90 procent. Substratet ska vara finfördelat och helst inte innehålla fraktioner som lätt sedimenterar eller flyter upp till ytan. Vid rötning frigörs mer än 90 procent av avfallets energi i form av biogas, som huvudsakligen består av metan (55 70 volymprocent) och koldioxid, 3 samt i låga halter bl.a. vattenånga, ammoniak och svavelväte. Biogas är en mycket användbar och miljövänlig energibärare. Den kan användas genom direkt förbränning för produktion av värme, efter viss rening för samproduktion av el och värme, eller efter rening och upparbetning för produktion av fordonsbränsle. Användning av biogas ger inget nettotillskott till växthuseffekten. Störst miljövinst uppnås ofta om biogasen renas och används i stadsmiljö som fordonsbränsle i stället för diesel, eftersom biogasen då inte bara ersätter fossilt bränsle utan även minskar utsläppen av partiklar och kväveoxider i staden. Höga ammoniumhalter Vid nedbrytning av proteiner frigörs kväve i form av ammonium. Eftersom många energirika avfall innehåller mycket protein kan halten av ammonium bli hög. Att driva en stabil rötningsprocess med hög ammoniumhalt har emellertid hittills ansetts omöjligt, eftersom rötningsmikroberna hämmas av ammonium i höga halter. Vår forskning visar dock att metanbildningen kan fås att fungera bra även vid betydligt högre halt av ammonium än vad som är vanligt idag, om man utnyttjar särskilda bakteriestammar. Att kunna öka ammoniumhalten i rötresten är fördelaktigt ur gödslings- och transportsynpunkt. Ammonium är ett utmärkt kvävegödselmedel och hög halt i rötresten innebär att inte lika stor mängd behöver transporteras. Liksom vid kompostering bildas under den intensiva nedbrytningen luktande ämnen. Processen är emellertid väl sluten, varför utsläpp huvudsakligen sker vid in- och utlastning samt vid störningar. På samma sätt som vid kompostering bör hänsyn tas till risken för luktstörningar vid utformningen av anläggningar.
Avancerade eller enkla anläggningar? Kompostering kan ske i såväl liten skala med enkel och billig teknik som i stor skala med mer avancerad teknik. Lokal kompostering på hushålls- eller kvartersnivå kan minska transporterna, öka människors förståelse för kretsloppssystemet och stärka engagemanget en viktig förutsättning för god källsortering och därmed för en kompost av god kvalitet. Rötningsanläggningar är mer avancerade än komposter och kräver därför i högre grad kompetent och kontinuerlig driftsövervakning. Små anläggningar blir därför ofta dyra i drift. Samtidigt kan den producerade biogasen ge väsentliga intäkter. Om det finns god avsättning för biogas kan stora anläggningar vara mycket konkurrenskraftiga. Vilken metod och vilken anläggningsstorlek som är mest ändamålsen- FAKTARUTA lig måste avgöras från fall till fall, utifrån lokala förutsättningar. Kompostering och rötning mikrobiell nedbrytning med eller utan syre Vid kompostering sker nedbrytningen i huvudsak med tillgång till syre. Processen kännetecknas av tre karaktäristiska faser; uppvärmning, intensiv fas med hög mikrobiell aktivitet och temperatur, samt mognad. Av avfallets kolinnehåll avgår 40 80 procent som koldioxid. Resten omvandlas till mullämnen. Kväveförlusten varierar från något tiotal till runt femtio procent och utgörs främst av ammoniak. Huvuddelen av kvävet i kompostprodukten är organiskt bundet. Efter kompostering återstår ofta bara 30 60 procent av den ursprungliga volymen, eftersom mycket organiskt material bryts ned och materialet dessutom torkar under processen. Vattenhalten i den färdiga komposten varierar mycket, från ca 20 till ca 50 procent. Vid rötning sker nedbrytningen strikt syrefritt, varvid biogas (metan och koldioxid) bildas. Processen kräver yttre uppvärmning och drivs normalt vid 30 37 C (mesofilt) eller 55 65 C (termofilt). Rötning består av en serie delprocesser, som var och en drivs av speciella grupper av mikrober: hydrolytiska, syrabildande respektive metanbildande. I regel bryts 40 70 procent av avfallets organiska kol ner till biogas. Inget kväve förloras under processen och rötresten har en hög andel växttillgängligt ammoniumkväve. Rötresten innehåller ofta ca 95 procent vatten och är därmed skrymmande, vilket fördyrar transporter, lagring och spridning. Källsorterande avloppssystem Ett uthålligt växtnäringskretslopp från avlopp kan inte baseras på återförsel av slam. Av avloppsvattnets näringsämnen är det nämligen bara fosfor som huvudsakligen hamnar i slammet. En del av kvävet omvandlas till kvävgas, och övrig näring hamnar till stor del i det renade avloppsvattnet. Nästan all växtnäring i avloppsvatten kommer från toalettavfall. Urin och fekalier går att källsortera eftersom de är relativt koncentrerade växtnäringsprodukter, med liten volym (ca 1,7 liter per person och dag) och låga halter av kemiska föroreningar. Genom att vi idag späder toalettavfallet med spolvatten och blandar det med BDT*- och industriavloppsvatten får vi istället en stor volym (200 400 liter per person och dag) starkt förorenat avloppsvatten som måste renas höggradigt och vars växtnäring vi idag inte har någon praktisk metod för att återföra. Därför har vi i flera projekt utvärderat källsorterande avloppssystem. Resultaten visar att dessa system ur miljö- och naturresurssynpunkt är bättre än dagens system. Urinsorterande system bygger på utsortering av urinen i toaletten, som har en främre skål för urin och en bakre foto: björn vinnerås Fekalier Spolvatten figur 1. Fekalieseparator för installation i flerfamiljshus. för fekalier. Urinen leds från toaletten till en uppsamlingstank, varifrån den transporteras till en lagringstank. Urinsorteringen kan kombineras med lokal separering av fekalierna från spolvattnet med hjälp av en separator baserad på ytspänning (figur 1). På detta sätt får man två näringsrika fraktioner (urin samt fekalier med toalettpapper) med endast liten risk för kemisk förorening. Dessa fraktioner kan samlas i en eller två tankar. Ett annat sätt att samla urin och fekalier i relativt koncentrerad form är vakuumtoaletter, där vakuum ersätter en del av det spolvatten som behövs för att transportera toalettavfallet till en uppsamlingstank. Efter effektiv utsortering och avskild lagring under rekommenderad tid är urinen ett hygieniskt, rent, snabbverkande och effektivt gödselmedel. Gödslingseffekten av källsorterade fekalier har inte undersökts, men deras kväveinnehåll är betydligt mindre än urinens och de bör troligen, liksom kompost, huvudsakligen ses som kalium- och fosforgödselmedel samt som jordförbättringsmedel (tabell 1). Effekterna av urinsortering har studerats både av oss och av andra. Undersökningarna visar samstämmigt att urinsortering, jämfört med konventionellt avloppssystem, spar såväl energi som ändliga resurser i form av svavel-, fosfor- och kaliumfyndigheter. Dessutom minskar de övergödande utsläppen väsentligt. Halterna av tungmetaller och farliga organiska ämnen i urinen är, medicinrester undantagna, extremt låga och flödena av dessa ämnen till åker blir försumbara. Med system som källsorterar både urin och fekalier, till exempel vakuumsystem, kan mer växtnäring återföras än med bara urinsortering. Dagens vakuumavloppssystem förbrukar dock betydligt mer energi än vanliga avloppssystem. Den mängd spolvatten som fortfarande krävs gör att det går åt mycket energi för att hygienisera och transportera gödselmedlet. System med lokal ytspänningsseparering av fekalier från spolvattnet ger en betydligt mer koncentrerad blandning av urin och fekalier. * Bad, disk och tvätt 4
foto: mats gerentz Källsorterade organiska avfallsprodukter kan innehålla sjukdomsframkallande mikroorganismer. Därför krävs åtgärder som säkrar smittskyddet för människor och djur. Säkerställd hygienisk kvalitet på slutprodukten är även en förutsättning för att den ska accepteras av användare och allmänhet. Med väl genomtänkta och kontrollerade system kan dock smittrisken bli mindre än i dagens system och till och med försumbar i förhållande till övriga smittrisker i samhället. Små risker med kompost och rötrest Väl utförd kompostering eller rötning, kombinerad med värmebehandling eller annan säker hygieniseringsmetod, kan medföra mindre smittrisk än deponering av organiskt avfall. God värmehygienisering förutsätter att allt material utsätts för tillräckligt hög temperatur under tillräckligt lång tid. Vid biogasanläggningarna pastöriseras allt Produkter som används i odling får inte tillföra oönskade kemikalier i skadliga mängder. Vid källan är urin och fekalier lika fria från miljöstörande ämnen som maten vi stoppar i munnen. På samma sätt speglar köks- och restaurangavfallet mängden föroreningar i livsmedelsråvarorna. De som konstruerar systemen och de som källsorterar måste därför se till att dessa avfall inte förorenas. Mindre bekämpningsmedel än i mat Vi har utvecklat känsliga analysmetoder som gör att det numera är möjligt att följa de organiska föroreningarnas flöden i systemen. Vi började med att undersöka komposter och rötrester baserade på avfall från källsorteringen i Uppsala, under uppbyggnadsskedet. I dessa fanns ofta spår av både bekämpningsmedel och klassiska organiska miljögifter som PCB och DDT. Halterna låg dock betydligt under de gränsvärden som gäller för frukt och grönsaker, och anses inte utgöra någon direkt risk för människor. Smittrisker och hygien inkommande avfall vid 70 C i 60 minuter, vilket visat sig tillräckligt för att avdöda bakterier, parasitägg och flertalet typer av virus. Vissa värmetåliga bakterie- och svampsporer, värmetåliga virus och eventuella prioner kan dock finnas kvar. Hälsoläget i Sverige idag och de rekommendationer som finns för användning av rötrester gör emellertid att den hygieniska risken är liten och acceptabel. Fekalier måste hygieniseras Källsorterande avloppssystem kan ge slutprodukter av god hygienisk kvalitet. För urin räcker det med avskild lagring, under förutsättning att inblandningen av fekalier är minimal och att ph därigenom blir tillräckligt högt. Fekalier måste däremot hygieniseras innan de används som gödselmedel. Detta kan göras genom värmebehandling kombinerat med kompostering eller rötning eller genom kemisk behandling. Vi undersöker nu en ny lo- Undvika föroreningar Senare analyser, av andra parametrar, från flera kommuner tyder på att källsorterat avfall, när systemen blivit inkörda, i regel håller väsentligt högre kvalitet. Dessutom är de mängder bekämpningsmedel som tillförs åkermarken vid besprutning mångdubbelt större än vad som kan tillföras med kompost eller rötrest. Detta innebär dock inte att långsiktiga ekotoxikologiska effekter helt kan uteslutas, varken av besprutning eller av kompost eller rötrest. Miljögifter och medicinrester De flesta bekämpningsmedel som hittats i kompost och rötrester får inte användas i Sverige. De kommer troligen från importerade frukter och grönsaker. Marken tillförs mer svårnedbrytbara miljögifter, som PCB och DDT, via luftdeposition än vad som kan komma med kompost och rötrest. Vi har dock funnit vissa speciella PCB:er och klorparaffiner som tyder på att det även kan finnas föroreningskällor i insamlings- och transportkedjan. I källsorterat toalettavfall är halten mycket låg av ovanstående ämnen. Däremot 5 vande metod som bygger på tillsats av kvävegödselmedlet urea. I konventionella avloppssystem hygieniseras varken slam eller utgående vatten och den hygieniska kvaliteten är ofta mindre god. I en undersökning av färdigbehandlat slam från åtta svenska reningsverk fann vi salmonella i 55 procent av proverna, vilket är oroande. Ökad kunskap om hur samhällets organiska avfall bör hygieniseras kan minska risken för smittspridning även från t.ex. stallgödsel, då denna kunskap kan appliceras på många typer av organiskt material. Återförsel av växtnäringsprodukter från stad till land kan skapa nya smittvägar mellan människa och djur. kan halten av hormoner och medicinrester vara relativt höga. Dessa ämnen, som idag släpps ut i vatten, skulle i källsorterande system tillföras marken. Organiska ämnen bryts ned De flesta organiska föroreningar bryts ned vid biologisk behandling. Samkompostering med hästgödsel används t.ex. ofta för att behandla oljeförorenad jord. Vår forskning har visat att nedbrytningen av organiska föroreningar är olika effektiv i olika processer. Högklorerade föreningar, som PCB:er, omvandlas snabbare till lågklorerade ämnen vid mesofil rötning än vid termofil rötning (se faktaruta, s. 4) och kompostering. Den fortsatta nedbrytningen av dessa lågklorerade ämnen sker dock långsammare, varför dessa ackumuleras i rötningsprocessen. Också fenoler och vissa ftalater bryts ned snabbare i mesofil rötning än i termofil. Vid termofil rötning har vi observerat en ackumulering av en sulfanilamidliknande substans. Till sulfanilamiderna hör vissa läkemedel som sulfa (ett antibiotikum) och en del neurotoxiska mjukgörare i plastindustrin.
foto: ingrid mossberg Än finns det inga gränsvärden för organiska miljöföroreningar i kompost, rötrest eller avloppsslam. För avloppsslam finns dock vägledande riktvärden för några organiska indikatorämnen; nonylfenol, PAH och PCB. Användningen av organiska gödselprodukter ökar markens mikrobiella aktivitet och därmed även dess potential att bryta ned organiska miljögifter, såväl de som tillförs via gödselprodukten som de som tillförs via atmosfären. Tungmetaller anrikas Tungmetaller bryts inte ned och endast små mängder lämnar åkermarken genom utlakning eller upptag i grödor. Merparten av de tillförda tungmetallerna kommer därför att anrikas. Eftersom varje ökning av åkermarkens tungmetallhalter är bestående inom överskådlig tid, bör försiktighetsprincipen gälla och haltökningar undvikas, om möjligt. För flera tungmetaller är detta dock svårt på grund av stort nedfall från atmosfären. Bland de växtnäringsprodukter som används på åkermark är det bara mineralgödsel och avloppsslam som omfattas av regler för halter av tungmetaller. För avloppsslam gäller reglerna maximihalt och tillförsel per hektar åkermark av sju tungmetaller (bly, kadmium, koppar, krom, kvicksilver, nickel och zink). För mineralgödsel finns endast maximihalt för kadmium. Naturvårdsverket har dock nyligen föreslagit att: 1) även metallerna silver och tenn bör regleras, 2) den tillåtna halten och tillåtna tillförseln per hektar av kadmium och kvicksilver bör sänkas och 3) reglerna bör gälla inte bara avloppsslam, utan även andra avloppsfraktioner. Inom EU förbereds också ett direktiv för skydd av marken. Frivilliga regler Det finns inga bindande regler för halter av tungmetaller i kompost eller rötrest. Däremot finns en frivillig certifiering för kompost- och rötningsanläggningar, med riktvärden för maximal halt och tillförsel av de sju tungmetaller som är reglerade för avloppsslam. De komposter och rötrester som idag framställs ur källsorterat hushållsavfall samt restaurang- och storköksavfall, ligger generellt sett väl under de maximihalter som gäller för avloppsslam. Parkavfall, särskilt från starkt trafikbelastade miljöer, kan dock ha höga tungmetallhalter. Därför bör metallinnehållet alltid analyseras innan man använder parkavfall som strukturmaterial i komposter med annat källsorterat avfall. foto: carl-magnus pettersson Under normala svenska förhållanden påverkas skördarna främst av gödselmedlens innehåll av kväve i mineralform (ammonium och nitrat). Till vissa grödor och på vissa jordar har också innehållet av kalium och svavel stor betydelse och på något längre sikt även innehållet av fosfor. Andelen mineraliskt kväve är högst i källsorterad urin, oftast 90 96 procent av det totala kväveinnehållet. I rötrest är andelen ofta 50 70 procent och i kompost oftast lägre än 20 procent. Resten av kvävet är bundet i organisk form och måste omsättas för att kunna utnyttjas av växterna. Organiskt kväve frigörs i jämnare takt och under längre tid än kvävet i traditionella mineralgödselmedel. Gödselmedel med stor andel mineraliskt kväve, som rötrest och källsorterad urin, passar grödor med stort och tidigt Till nytta i odlingen kvävebehov, t.ex. höstvete.gödselmedel med stor andel organiskt kväve, som kompost, passar bättre för grödor med ett jämnare och senare behov, t.ex. vitkål, purjolök och rotfrukter. Kalium i produkten förefaller vara tillgängligt direkt, medan dess innehåll av fosfor i stort blir tillgängligt som kvävet. En stor tillförsel av organiskt material bidrar till att hålla åkermarkens mullhalt hög, vilket ger en lucker jord med god förmåga att buffra vatten och näring. Mängden aktiva mikroorganismer ökar och vissa av dessa bidrar till att frigöra markens bundna näring, så att den lättare blir tillgänglig för växterna. Hög mikrobiell aktivitet innebär också att jorden lättare bryter ned oönskade organiska miljökemikalier, till exempel atmosfäriskt nedfall. Dessutom får oönskade smittämnen hård konkurrens. En nackdel med stor tillförsel av organiskt material är att utlakningen av kväve kan öka. En viktig fördel med kompost, rötrest, urin och fekalier är att de innehåller alla de makro- och mikroväxtnäringsämnen som växterna behöver. För att på bästa sätt tillgodose en viss grödas behov kan dock flera gödselmedel behöva kombineras. Kompost har låg halt lättillgängligt kväve och är i huvudsak ett jordförbättringsmedel. Det kan delvis ersätta inköpt torv, i de flesta länder betraktad som en fossil resurs, och mineralgödsel i trädgårdar och parker, i odlingssubstrat för kruk-, trädgårds- och parkväxter, samt i anläggnings- och trädgårdsjord. Lokalt producerad kompost används naturligt i villa- och radhusområden samt på kolonilotter. Viss avsättning finns i områden med flerfamiljshus, men i tättbefolkade områden med små tillgängliga odlingsytor uppstår en ackumulering av näringsämnen om all potentiell kompost avsätts lokalt. Rötrest har hög halt lättillgängligt kväve och är ett fullgödselmedel som även har goda jordförbättrande egenskaper. Det är flytande och passar för spridning med flytgödselspridare. Rötrest används i jordbruket, där det ersätter mineralgödsel och bidrar till att förbättra mullhalten. 6
foto: mats gerentz Källsorterad urin har mycket hög halt lättillgängligt kväve och är ett snabb- verkande fullgödselmedel som passar utmärkt för till exempel spannmål och trädgårdsväxter (prydnadsväxter, bärbuskar, grönsaker och gräsmatta). Matavfall: kompostera, röta eller bränna? Hur bör matavfallet behandlas i framtiden? Bör det förbrännas, behandlas biologiskt (komposteras eller rötas) eller bör det deponeras? Frågan har debatterats i massmedia och flera forskningsprojekt visar entydigt att förbudet mot att deponera organiskt avfall från år 2005 är väl motiverat. Att deponera matavfall ger stora utsläpp av växthusgaser, övergödande vattenutsläpp och ökad risk för brand och dioxinutsläpp på deponin. De miljömässiga skillnaderna mellan kompostering, rötning och förbränning är små och samtliga dessa behandlingsalternativ behöver snarast byggas ut, så att deponeringen av organiskt avfall minskar så snabbt som möjligt. Exemplet Uppsala I projektet Systemanalys av energiutnyttjande från avfall utvärdering av energi, miljö och ekonomi jämfördes olika behandlingsalternativ för matavfall i Uppsala. I studien jämfördes befintlig teknik för förbränning, rötning och kompostering. Skillnaderna mellan alternativen är små för de aspekter som jämförs i tabell 2. Det bör påpekas att förbränning är en mogen teknik som kontinuerligt förbättrats sedan 1970- talet. Dagens storskaliga kompostering av källsorterat avfall sker med ung teknik, med stora utvecklingsmöjligheter. Vi har därför i tabell 2 även tagit med ett exempel på en förbättrad teknik baserad på vår forskning sluten kompostering med värmeåtervinning. effekten som utsläppen av partiklar och kväveoxider i stadskärnan. Strängkompostering släpper ut ammoniak som ökar försurningen. Vid sluten kompostering återvinns värmeenergin i den utgående kompostgasen. Samtidigt bildas kondens och denna har i våra försök fångat mer än 85 procent av utgående ammoniak, vilket minskar försurningen. Kondensen fångar också många illaluktande ämnen. Risker Kompost och rötrest innehåller alltid en del tungmetaller och farliga organiska ämnen. Då halterna är låga blir flödena till mark små, jämfört med motsvarande flöden via atmosfärisk deposition. Detta visar att en allmän avgiftning av samhället är viktig för att nå miljömålet En giftfri miljö. I förbränningsalternativet läggs askan, som bland annat innehåller fosfor, på deponi, vilket innebär både en risk och en belastning för kommande generationer. Vid kompostering och rötning minskar användningen av deponin väsentligt. Om matavfallet hålls rent i samhället, källsorteras noggrant och sedan komposteras eller rötas, behövs deponin inte alls för matavfallet. Storleken har betydelse Avfallsförbränningsanläggningar är komplicerade och dyra och därför är endast mycket stora anläggningar ekonomiskt För- och nackdelar Rötning och kompostering innebär att växtnäring återförs till odling och att ändliga resurser av svavel, fosfor och kalium sparas. Ingen energi återvinns från avfallet vid strängkompostering, vilket gör detta alternativ sämre ur energisynpunkt, medan övriga är relativt likvärdiga. I rötningsalternativet drivs stadsbussarna med biogas i stället för diesel, vilket minskar såväl växthustabell 2. Miljöbelastning vid rötning och kompostering av matavfall, jämfört med förbränning; 0 betyder likvärdigt, + en förbättring (>10%) och en försämring (>10%). Metoden sluten kompostering med värmeåtervinning ingick inte i studien, utan resultaten är grovt skattade utifrån en jämförelse med strängkompostering, och är mer osäkra. Aspekt Förbränning Rötning Sträng- Sluten kompostering fjärrvärme bussbränsle kompostering med värmeåtervinning Ändliga resurser, R + + + ej energi Energiråvaror R 0-0 till - Växthuseffekt R + 0 0 till - a Försurning R 0 - a 0 till - b Eutrofiering R 0 - a 0 till - b a) Om en eldriven värmepump används för värmeåtervinningen och elen framställs med fossilt bränsle. b) Beror på utsläpp av ammoniak. Försurningen gäller därför endast kvävemättade system, dvs. i huvudsak för södra Sverige och detsamma gäller för bidraget till eutrofiering av vatten. 7 Uppsala värmeverk är en av landets största sopförbränningsanläggningar. intressanta. Rötningsanläggningar och, i än högre grad, komposteringsanläggningar kan däremot vara ekonomiskt intressanta i betydligt mindre skala. Speciellt för skärgårds- och glesbygdskommuner kan detta vara en viktig fördel. För att minska samhällets miljöpåverkan är det viktigt att deponeringen av avfall minimeras. Detta har varit ett viktigt motiv för att införa producentansvaret, deponiskatten och kravet att källsortera avfall. Trots dessa åtgärder deponerades emellertid år 2001 fortfarande bland annat ca 925 tusen ton hushållsavfall samt park- och trädgårdsavfall, eftersom det saknas tillräcklig kapacitet för att behandla detta avfall på annat sätt. Deponeringen av detta organiska avfall gav betydande negativa miljöeffekter. För att minimera deponeringen är det därför viktigt att samtidigt satsa på alla de bra behandlingsalternativ som finns, så att materialåtervinning, biologisk behandling och förbränning alla utvecklas och byggs ut
foto: mats gerentz till lämplig omfattning. Det går oftast snabbare och är enklare och mindre kapitalkrävande att etablera en komposterings- eller rötningsanläggning än en avfallsförbränningsanläggning. Biologisk behandling frigör förbränningskapacitet Matavfallets höga vattenhalt (60 80 procent) gör att det endast ger en liten mängd värme per ton. Kompostering och rötning av matavfall kan därmed förbättra utnyttjandet av förbränningsanläggningarna. Om matavfallet sorte- Forsknings- och utvecklingsbehov Samhällets organiska avfall är en resurs. För att utnyttja denna på bästa sätt framöver är det fortfarande mycket vi behöver veta mer om. Systemanalyser behöver uppdateras med de senaste forskningsrönen om behandlingsalternativen för de organiska samhällsavfallen, inte minst komposteringsprocessen, vars utveckling är snabb. Det är också viktigt att värdesätta återförsel av mull. Våra goda erfarenheter av att kyla utgående kompostgaser (energiutvinning och ammoniakrening) behöver testas i fullstor skala. Vi behöver också veta mer om vilken kompostmognad som är optimal för olika användning och hur man bäst mäter denna mognad. En annan fråga är om det vid kompostering av matavfall går att ersätta speciella strukturmaterial, som flisat parkavfall, med färdig kompost. Det behövs bättre redskap för styrning och optimering av rötningsprocessen. Likaså behövs forskning om hur man bäst utnyttjar organiskt avfall för produktion av fordons- ras ut ökar energiinnehållet per ton i avfallsbränslet, som samtidigt får jämnare kvalitet och blir lagringsbart. Dessutom friställs förbränningskapacitet som kan användas till avfall som är mera högvärdigt ur bränslesynpunkt, t.ex. bygg- och rivningsavfall med trä, som härigenom kan förbrännas istället för att deponeras. Detta är viktigt, eftersom Naturvårdsverket beräknat att det år 2002 saknades förbränningskapacitet för ca 1,2 miljoner ton avfall plus det brännbara avfall som deponerades inom tillverkningsindustrin. bränsle är det via biogas och bränsleceller eller är det bättre att direkt utvinna vätgas ur biogasprocessen? Vi behöver billiga, miljövänliga och resurssnåla metoder för att koncentrera rötrest och källsorterad urin. Industrin behöver förbättra olika komponenter vad gäller system för källsortering av urin och fekalier. Det behövs forskning om tungmetallers och organiska miljöföroreningars flöden och omsättning i samhället, bl.a. för att vi ska kunna bedöma risker för miljöförorening. Ett exempel är hur nya typer av organiska ämnen, som moderna pesticider, medicinrester och brom- och fluorföreningar, omsätts i marken och vid kompostering och rötning. Det behövs mer resurssnåla och miljövänliga metoder för hygienisering av organiskt avfall. Likaså behövs bättre dokumentation av den hygieniska kvaliteten hos slutprodukten i de alternativa behandlingssystemen, och ökad kunskap om olika smittämnens förmåga att överleva och tillväxa i miljön. Långliggande fältförsök är viktiga för att dokumentera påverkan på bördighet och för att skapa acceptans för gödselmedel som producerats av organiskt avfall. Studier av halter och omsättning av miljöföroreningar i mark behövs för att få en bild av riskerna för ackumulering i marken. Ämnesord Avfallshantering, kompostering, rötning, avlopp, källsortering, odling, urinsortering, systemanalys Läs mer http://www.mikrob.slu.se/ ShowPage.cfm?OrgenhetSida_ID=246 Författare Kontaktperson är docent Håkan Jönsson vid SLU:s institution för biometri och teknik, Box 7032, 750 07 Uppsala. Tel: 018-67 18 86. Hakan.Jonsson@lt.slu.se Flertalet av författarna ingår i PROWARR* (Organic Waste Resource or Risk in Sustainable Agriculture) ett strategiskt forskningsprogram vid SLU under åren 1994 2003. A. Albihn arbetar vid SVA, Å. Nordberg vid JTI och J-O Sundqvist vid IVL. Omkring 30 forskare och doktorander är direkt involverade i programmet. Målsättningen är att ta fram kunskap om hur organiskt avfall ska behandlas och utnyttjas för att gynna utvecklingen av ett uthålligt lantbruk i ett uthålligt samhälle. *(1994 1999 var namnet Biologiskt avfall i kretslopp stad land) Ansvarig utgivare: Redaktör: Internet: Prenumeration och lösnummer: Prenumerationspris: Tryck: 8 Britta Fagerberg, SLU, JLT-fakulteten, Box 7070, 750 07 UPPSALA David Stephansson, SLU Omvärld, Informationsenheten, Box 7077, 750 07 UPPSALA. Telefon: 018-67 14 92. Telefax: 018-67 35 20. E-post: David.Stephansson@omv.slu.se www.slu.se/forskning/fakta/ SLU Publikationstjänst, Box 7075, 750 07 UPPSALA Telefon: 018-67 11 00. Telefax: 018-67 35 00. E-post: Publikationstjanst@slu.se 320 kronor + moms SLU Reproenheten, Uppsala, 2003 ISSN 1403-1744 SLU