Jord, behandling av organisk avfall og karbonbalanse

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Jord, behandling av organisk avfall og karbonbalanse"

Edith Frantzen
7 år siden
Visninger:

1 Jord, behandling av organisk avfall og karbonbalanse GRØNN VEKST SEMINAR 19. juni 2007 Arne Grønlund og Tormod Briseid Bioforsk Jord og miljø

2 Den globale karbonbalansen (milliarder tonn C) Atmosfæren Fossilt brensel og produksjon av sement ~6 yr -1 Biomasse Hav Jord Jordkvalitet Regulator for atmosfæren

3 Hovedkilder til menneskeskapte CO 2 -utslipp 100 % 80 % 67 % Bygge opp C- lager 60 % Redusere utslipp 40 % 20 % 0 % 33 % Redusere tap Forbrenning av fossilt materiale og produksjon av sement Tap fra jord og vegetasjon Hvordan kan vi begrense CO 2 -økningen i atmosfæren?

4 Hvordan kan organisk avfall bidra til karbonlagring og reduserte klimagassutslipp? 1.Bioenergi erstatte fossilt Redusere utslipp 100 % 80 % 60 % 40 % 67 % Bygge opp C- lager 33 % 3.Karbonlagring i jord 2.Redusere utslipp av CO 2 og N 2 O ved produksjon av kunstgjødsel 20 % 0 % Forbrenning av fossilt materiale og produksjon av sement Tap fra jord og vegetasjon Redusere tap 4.Erstatte torv i plantejord

5 1. Bioenergi erstatte fossilt

6 Bioenergi -biomasse -organisk avfall Biomasse: Trevirke og avfall Halm Andre vekster Matavfall Slam og kompost 10 X forbruk av fossil energi Naturlig nedbryting Forråtning Forbrenning Energi Restprodukter CO 2 Humus Aske Vil bli frigjort uavhengig om vi utnytter biomassen eller ikke

7 Energiinnhold i organisk avfall Olje 43 MJ/kg Biomasse 20 MJ/kg Slam (70% org.m. 14 MJ/kg Direkte forbrenning Biogass (metan) 50 MJ/kg

8 Energiutnyttelse ved biogassproduksjon 1 tonn biomasse: MJ 1 tonn slam: MJ Metan: m kg MJ % Metan: m kg MJ % Lavverdig energi - Høyverdig energi

9 Direkte forbrenning Redusert brennverdi på grunn av vanninnhold (oppvarming og fordamping): 2,45 MJ/kg vann 1 kg tørr biomasse (20 MJ) kan teoretisk fordampe 8 ganger så stor vannmengde Brennverdi biomasse MJ/kg TS 20,0 10,0 0,0-10,0-20,0-30, % vann Tørr biomasse Reduksjon for vann

10 2.Redusere utslipp av CO 2 og N 2 O ved produksjon av kunstgjødsel Energiforbruk ved produksjon av ammoniakk: 45 MJ/kg N ~ 1 kg olje ~ 0,8 kg C ~ 3 kg CO 2 N 2 O-tap ved produksjon av salpetersyre: ~ 0,01 kg N 2 O ~ 3 kg CO 2 -ekvivalenter Til sammen 6 kg CO 2 -ekvivalenter/kg N

11 3. Karbonlagring i jord Restmengde C % av 0 opprinnelig 0 Antall år mengde Nedbryting av biomasse i jord avhengig av: Jordtype Klima Driftssystem Jordarbeiding

12 4. Erstatte torv i vekstjord Reduserer naturinngrep bevarer verdifulle biotoper Unngår CO 2 -utslipp ved nedbryting av torv

13 Effekter på karbonbalansen Avløpsslam Matavfall Park- og hageavfall Grove anslag for å indikere: Hvilke behandlingsmåter som gir størst effekt Størrelsesordener av effektene

14 Avløpsslam - alternative behandlingsmetoder 1.Slam som gjødsel/jordforbedringsmiddel 2.Produksjon av biogass, biorest som gjødsel 3.Brenning med energigjenvinning Forutsetninger: 1 tonn slamtørrstoff 70 % organisk stoff 28 % (280) kg C 2,5 % (25 kg) total N 0,3 % (3 kg) mineralsk N

15 1. Slam som gjødsel/jordforbedringsmiddel Effekter: Kabonlagringi jord Redusert CO 2 -og N 2 O-utslipp ved produksjon av N-gjødsel

16 Karbonlagring i jord Restmengde C Antall år Nedbrytning av karbon i 1 tonn slam 10 % av opprinnelig mengde 28 kg C ~ 100 kg CO 2

17 Redusert utslipp ved produksjon av N-gjødsel Formel: 1. år: 80 % av mineral N + 10 % av organisk N Senere år: 10 % av rest organisk N Beregning: 1. år: 80 % av 3 kg mineral N = 2,4 kg N + 10 % av 22 kg organisk N = 2,2 kg N Neste 3 år: 10 % av 18 kg N* 3 = 5,4 kg N Fra 1 tonn slam etter 4 år: 10 kg N Redusert utslipp ved produksjon av 10 kg N ~ 60 kg CO 2

18 Samlet effekt: Slam som gjødsel/jordforbedringsmiddel kg CO 2 Kabonlagring i jord 100 Redusert CO 2 -utslipp ved produksjon av N-gjødsel 60 Sum 160

19 2. Produksjon av biogass, biorest som gjødsel Tap som ammoniakk: 5 kg N Biogass: 1 tonn slam TS 280 kg C m 3 : kg CH kg CO 2 <=> 130 kg olje 375 kg CO 2 25 kg N Biorest: ~140 kg C ~ 20 kg N

20 Karbonlagring av biorest i jord Restmengde C Vanlig slam Biorest Nedbrytning av karbon i 1 tonn slam TS Tilnærmet lik mengde Antall år 28 kg C ~ 100 kg CO 2

21 Biorest som gjødsel Redusert CO 2 -utslipp ved produksjon av N-gjødsel Plantetilgjengelig N 1. år: 50 % av 20 kg ~ 10 kg N Bedre plantetilgjengelighet kompenserer for NH 3 -tap Redusert utslipp ved produksjon av 10 kg N ~ 60 kg CO 2

22 Metantap fra biogassproduksjon Årsaker: Lekkasje fra tank Metanutvikling ved etterlagring av biorest Tap ved opparbeiding til biodrivstoff (CO 2 -fjerning ved scrubbing) Konsekvenser: Tap av energi Drivhuseffekt av metan (21 ganger større enn CO 2 )

23 Energi i gass 400 CO2-ekvivalenter % metantap

24 Drivhuseffekt av metan 400 CO2-ekvivalenter % metantap

25 400 CO2-ekvivalenter Energi i gass Drivhuseffekt av metan % metantap

26 Biogass av slam samlet effekt Metantap 1 % 5 % kg CO 2 -ekv. Energi -erstatning fossil olje 373 Kabonlagring i jord 100 Redusert utslipp N-gjødsel 60 Drivhuseffekt av CH 4 -tap -23 Sum

27 3. Forbrenning med energigjenvinning Bare energi (ingen karbonlagring i jord eller N-gjødsel) Reduksjon for vanninnhold: 2,45 MJ/kg vann Brennverdi slam MJ/kg TS 20,0 10,0 0,0-10,0-20,0-30, % vann Tørt slam Reduksjon for vann

28 Effekt av forbrenning Tørrstoff % kg CO 2 -ekv. Erstattet fossil olje Kabonlagring i jord Redusert CO 2 -utslipp N-gjødsel Sum

29 Sammenligning av de tre alternativene Klimagassbalanse kg CO 2 -ekvivalenter Gjødsel/ jordforbedringsmiddel 160 Produksjon av biogass, biorest som gjødsel 1 % CH 4 -tap % CH 4 -tap 405 Forbrenning 15 % TS 30 % TS Kan ikke erstatte olje

30 Forhold som ikke er vurdert Biogass: Produksjonskostnader Forbrenning Kostnader til tørking/avvanning Kostnader til rensing av avgass Sparte kostnader til transport Infrastruktur for utnytting av energi

31 Matavfall tonn per år 30 % tonn tørrstoff 80 % organisk materiale Relativt næringsrik: 2,1 % nitrogen 0,3 % fosfor 0,3 % kalium Potensial som gjødsel

32 Biogass av matavfall Analogt med slam: Større energimengde 200 m kg metan/tonn TS Litt mindre effekt av N-gjødsel og karbonbinding i jord Metantap 1 % 5 % kg CO 2 -ekv. Energi -erstatning fossil olje Kabonlagring i jord Redusert utslipp N-gjødsel Drivhuseffekt av CH 4 -tap Sum

33 Park- og hageavfall Årlig produksjon:~ tonn Komposten tilsvarer ~ tonn CO 2 Relativt næringsfattig mindre egnet som gjødsel Kan brukes i plante/anleggsjord i stedet for torv

34 Torv i plantejord Årlig uttak: m 3 Tilsvarer ~ tonn TS ~ tonn CO 2 Mesteparten kan erstattes av kompost anslagsvis tonn? Tilsvarer antatt mengde CO 2 i park- og hageavfall

35 Betydning i forhold totalt utslipp av klimagasser i Norge

36 Potensial for utslippsreduksjon Tonn TS/år Bruk Tonn CO 2 -ekvivalenter Per tonn TS Totalt Slam Biogass 0, Matavfall Biogass 0, Park- og hageavfall Jord 0, Sum* *~0,4 % av totalutslippet på ca 50 mill. tonn CO 2 -ekv.

37 Oppsummering og konklusjon Organisk avfall kan bidra til reduserte utslipp av klimagasser: 1. Energikilde - kan erstatte fossilt brensel 2. Gjødsel redusert utslipp fra gjødselproduksjon 3. Jordforbedring karbonlagring I jord 4. Plantejord erstatte torv Slam og matavfall: Biogass størst klimaeffekt Utfordring: Metantap bør begrenses til < 5 % Park- og hageavfall: Erstatte torv i plantejord Beregnet potensial for utslippsreduksjon: tonn CO 2 -ekv. ~0,4 % av totalt utslipp Tilsvarer utslippet fra personbiler

38 Takk for oppmerksomheten

Like dokumenter

Slam karbonbalanse og klimagasser

Slam karbonbalanse og klimagasser Fagtreff NORVARs slamgruppe 19. April 27 Arne Grønlund Bioforsk Jord og miljø Noen betraktninger om slam sett i forhold til karbonbalanse og klimagassproblematikken Slam