Home About Browse Search
Svenska


Växtnäring från trekammarbrunnar till energigräs

Johansson, Christina and Mattsson, Jan Erik and Svensson, Sven-Erik (2013). Växtnäring från trekammarbrunnar till energigräs. Alnarp: (LTJ, LTV) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
(VH) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
, Sveriges lantbruksuniversitet. Landskap trädgård jordbruk : rapportserie ; 2013:12
[Report]

[img]
Preview
PDF
810kB

Abstract

En slutsats som dragits inom projektet är att själva kretsloppet för växtnäringsinnehållet i
trekammarbrunnsslam inte är den viktigaste frågan ur hållbarhetssynpunkt vid odling av
energigräs, eftersom återföringen av växtnäring med trekammarbrunnsslam, främst fosfor och
kalium, är mycket begränsad. I stället är själva nyttjandet av energigräset som råvara för
produktion av förnybara drivmedel mycket viktigare ur hållbarhetssynpunkt. Hållbarheten i
systemet ligger i att energigräset kan omvandlas till förnybara drivmedel, såsom biogas och
bioetanol, vilka ersätter bensin och diesel, som har en mycket stor klimatpåverkan. Enligt
litteraturuppgifter ger en vallgröda på ca 9 ton torrsubstans (ts) per ha och år, en reduktion av
växthusgasemissioner med ca 6 ton CO2-ekv. per hektar och år, under förutsättning att
fordonsgas i form av metan produceras av vallgrödan och biogödseln, som kvarstår efter
rötningen av vallgrödan, ersätter mineralgödsel på produktiv åkermark.

Inom projektet har vi uppnått skördar på 5 - 15 ton ts per ha och år beroende på odlingslokal
och vilket energigräs som odlats, om gräset varit gödslat eller ogödslat samt om baljväxter
ingått i ”biogasvallen”. Skördenivåer i detta intervall tyder på att man kan uppnå ett hållbart
system för produktion av biogas baserat på energigräs, enligt EU:s nuvarande hållbarhetskriterier
(en CO2-reduktion på minst 35 %) för förnybara drivmedel, oberoende om gräset
gödslas med trekammarbrunnsslam eller ej. Särskilt stor klimatnytta uppnås vid användning
av biogasvallar som innehåller både gräs och baljväxter, eftersom dessa ger hög biomassaavkastning
helt utan kvävegödsling. Biogaspotentialen hos de energigräs och biogasvallar
som studerats i projektet ligger normalt i intervallet 250 – 350 l CH4 per kg VS, beroende på
skördetidpunkt och förbehandlingsmetod.

Att använda energiåkrar för odling av fleråriga energigräs där biomassan används för
produktion av biogas, bioetanol eller fastbränsle innebär flera miljövinster, mest påtagligt
genom minskad klimatpåverkan, eftersom fossil energi ersätts, men även genom att fleråriga
grödor har lägre behov av insatser i form av jordbearbetning och ogräsbekämpning och lagrar
in mer kol i rötterna och marken än ettåriga grödor. Ytterligare miljövinster kan erhållas om
biomassa skördas på ogödslade energiåkrar nära känsliga vattenmiljöer, eftersom man då kan
transportera bort växtnäring till produktiv åkermark, som annars skulle kunna orsaka övergödning.
Vid användning av energigräs som biogassubstrat kan biogödseln, som blir kvar
efter rötningen, användas som ett värdefullt gödselmedel inom ekologisk eller konventionell
odling. Biogödseln innehåller lättillgänglig växtnäring och om den används för gödsling av
livsmedelsgrödor på åkermark sker en stor miljövinst genom ersättning av mineralgödsel.

För att trekammarbrunnsslam skall kunna användas som ett gödselmedel till energigräs så
krävs det en hygienisering genom t.ex. tillsats av minst 0,6 % urea och lagring i minst 3
månader. Hygienisering med urea medför dock att trekammarbrunnsslammet får ett relativt
högt kväveinnehåll i jämförelse med andra viktiga växtnäringsämnen, såsom fosfor och
kalium. Detta innebär att fosfor och kalium måste tillföras med andra gödselmedel för att
energiåkern inte skall lida brist på dessa växtnäringsämnen på längre sikt. Tillförseln av tungmetaller
med det hygieniserade trekammarbrunnsslammet till energiåkern bedöms vara något
större jämfört med om källsorterat klosettvatten eller nötflytgödsel används som gödselmedel
till energigräsen. Halterna av miljöstörande organiska ämnena i trekammarbrunnsslam ligger
dock långt under riktvärdena för avloppsslam enligt slamöverenskommelsen. Allt detta visar
att hygieniserat trekammarbrunnsslam kan användas som en växtnäringsresurs vid odling av
energigräs eller biogasvallar på energiåkrar, men att hygieniserat klosettvatten skulle vara ett
väl så bra alternativ.

Authors/Creators:Johansson, Christina and Mattsson, Jan Erik and Svensson, Sven-Erik
Title:Växtnäring från trekammarbrunnar till energigräs
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

This project showed that recycling of the nutrients contained in sludge from three-chamber
septic tanks is not the most important issue from a sustainability perspective in cultivation of
energy grass, since the amount of nutrients recycled with the sludge, particularly phosphorus
and potassium, is very limited. Instead, use of the energy grass as a raw material for
production of renewable energy is much more important from a sustainability perspective.
The sustainability of the system lies in the fact that the energy grass can be converted into
renewable fuels such as biogas and bioethanol, replacing petrol and diesel, which have a very
high climate impact. According to the literature, ley crops yielding around 9 tons of dry
matter (DM) per ha and year give a reduction in greenhouse gas emissions of around 6 ton
CO2-eq. per ha, on condition that transport fuel gas in the form of methane (CH4) is produced
from the ley and that the biodigestate left after fermentation of the ley biomass replaces
mineral fertiliser on arable land.

In this project, we achieved yields of 5-15 ton DM per ha and year depending on the
growing site, the energy grass species used, whether the ley was fertilised or left unfertilised
and whether legumes were included in the biogas ley. Yield levels of this magnitude indicate
that it is possible to achieve a sustainable system for the production of biogas based on energy
grass according to current EU sustainability criteria (a CO2 reduction of at least 35%) for
renewable fuels, irrespective of whether the grass is fertilised with three-chamber septic tank
sludge or not. A particularly large climate benefit can be obtained by using biogas leys that
contain both grass and legumes, since these give a high biomass yield without any nitrogen
fertilisation. The biogas potential of the energy grass species and biogas leys studied in the
project was normally in the range 250-350 L CH4 per kg VS, depending on time of harvest
and pre-treatment method.

Use of ‘energy cropfields’ for growing perennial energy grasses, where the biomass is
used for production of biogas, bioethanol or solid fuel, imparts a number of environmental
benefits. The most obvious of these is the reduced climate impact, since fossil fuel is replaced,
but perennial crops also need fewer inputs in the form of soil tillage and weed control, and
store more carbon in roots and soil than annual crops. Additional environmental benefits can
be obtained if the biomass is harvested from unfertilised energy cropfields close to sensitive
water environments, since this allows nutrients that would otherwise act as pollutants to be
diverted to productive arable land. When energy grass is used as a biogas substrate, the
biodigestate remaining after fermentation can be used as a valuable fertiliser in organic or
conventional cropping. The biodigestate contains easily available plant nutrients and, if used
for fertilisation of food crops on arable land, provides great environmental benefits through
replacement of mineral fertiliser.

Before sludge from three-chamber septic tanks is used as a fertiliser for energy grass
crops, it must be sanitised by e.g. addition of at least 0.6% urea and storage for at least 3
months. However, sanitisation with urea means that the sludge has a relatively high nitrogen
content in relation to other essential plant nutrients such as phosphorus and potassium. This
means that phosphorus and potassium must be added via other fertilisers to prevent long-term
deficiency of these nutrients in energy cropfields. Estimated addition of heavy metals to
energy cropfields is greater with sanitised three-chamber septic tank sludge than when sourceseparated
blackwater or cattle manure are used as fertilisers for energy grass. However, the
concentrations of persistent organic pollutants in the sludge are far below the guideline
threshold values. All this shows that sanitised three-chamber septic tank sludge can be used as
a nutrient resource in the production of energy grass or biogas leys on energy cropfields, but
sanitised blackwater would be an equally good alternative.

Series/Journal:Landskap trädgård jordbruk : rapportserie (1654-5427)
Year of publishing :April 2013
Number:2013:12
Number of Pages:39
Place of Publication:Alnarp
Publisher:Institutionen för biosystem och teknologi, Sveriges lantbruksuniversitet, Partnerskap Alnarp
Associated Programs and Other Stakeholders:SLU/LTJ - Partnership Alnarp
ISBN for printed version:978-91-87117-43-5
ISSN:1654-5427
Language:Swedish
Publication Type:Report
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F04 Fertilizing
Subjects:Obsolete subject words > FORESTRY, AGRICULTURAL SCIENCES and LANDSCAPE PLANNING > Plant production > Agronomy
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 404 Agricultural Biotechnology > Plant Biotechnology
Agrovoc terms:fuel crops, nutrients, manure, sustainability
Keywords:växtnäring, trekammarbrunnslam, energigräs
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-1306
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-1306
ID Code:10222
Department:(LTJ, LTV) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
(VH) > Department of Biosystems and Technology (from 130101)
Deposited By: Christina Johansson
Deposited On:22 Apr 2013 11:27
Metadata Last Modified:21 May 2015 19:58

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits