Ahuja, Ishita; Ween, Ola; Ebbesvik, Martha; Kvande, Ingvar; Boer, Anne de and Ahlin, Johan Petter (2021) Fish waste as fertiliser - effect of drying methods on fish waste and supplementing fish waste with other residual raw materials to form an organic fertiliser. NORSØK Rapport, no. 7, Vol 6. Norwegian Centre for Organic Agriculture (NORSØK), Tingvoll, Norway.
![[thumbnail of Fish waste as fertiliser_NORSØK Rapport_OrganicEprints.pdf]](/style/images/fileicons/application_pdf.png) |
PDF
- Published Version
- English
1MB |
Summary
In organic farming systems, soil-plant systems fertility is sustained by recycling of nutrients through the addition of organic inputs and nitrogen fixation by clover and other legumes. Several of the nutrients in fertilisers are limited resources. Thus, it is crucial to recycle nutrients from various value chains so that in the future also one can produce fertilisers that ensure good plant crops in both conventional and organic agricultural production.
The fishing industry produces large amounts of fish waste. In 2018 in Norway about 40% of fish waste was not utilised, which is a substantial amount. Fish waste such as fish backbones and bones-rich heads are an important source of phosphorus and calcium. We applied fish waste (fish sediments, conserved with formic acid) that originates from the white fish industry in our field experiments with ryegrass, oats, and leek. Fish sediments showed a quick and good effect on the growth of plants. However, to apply as a fertiliser, the fish sediments need to be dried to remove moisture, reduce odour and deterioration rate. The drying method/drying temperature can affect the pH, total nitrogen, and ammonium nitrogen concentrations.
In this project, we investigated how the fish waste (fish sediments and minced fish backs) are affected by the drying in a cabinet, adjusted to temperatures 25C, 40C, and 80C with and without air-circulation, and by drying in a freeze dryer and a microwave oven. We studied how different drying temperatures affect the sample weight over time and which method was most effective. Additionally, we also investigated how different methods of drying can affect the pH and the concentrations of total nitrogen and ammonium nitrogen in fish sediments and minced fish backs.
Altogether, cabinet drying with air-circulation was found to be more effective as compared to drying without air-circulation for both fish sediments and minced fish backs, particularly in terms of reduction of moisture/weight reduction over time and also the appearance of the material. The dried samples of fish sediments showed slightly higher pH values (4.8 – 5.3) compared to wet fish sediments (pH 4.5). Contrary, the dried samples of minced fish backs showed equal or slightly lower pH values (6.7 – 7.1) compared to wet minced fish backs (pH 7.1 or pH 7.5). The drying temperature and the drying with and without air-circulation also affected the concentrations of total nitrogen and ammonium nitrogen. The samples of fish sediments dried at 25C with air-circulation showed the lowest concentrations of total nitrogen and ammonium nitrogen. The samples of minced fish backs dried at different temperatures with- or without air-circulation showed minor differences for the concentrations of total nitrogen. Though, for ammonium nitrogen, some variations were observed among samples, where microwave oven-dried samples showed the greatest concentration.
Algae fibre, bottom ash, and crab shells are residual raw materials (RRMs) that are/can become available in Møre og Romsdal/Trøndelag. These materials possess suitable concentrations of some of the macronutrients, such as potassium, sulphur, calcium, and magnesium, and can be utilised as additives to fish waste or other fertilisers. However, these materials also contain toxic elements, such as cadmium, chromium, zinc, arsenic and lead. Regulations about fertilisers of organic origin have specific limits for heavy metals contents as a basis for classifying fertilisers. In crab shells, the concentration of arsenic was a bit over the proposed limit of quality class I soil amendment products. Algae fibre had a concentration of arsenic at the border level of the proposed limit of quality class III and cadmium in class II. Bottom ash showed contents of heavy metals zinc, nickel, cadmium, and copper higher than for quality class 0.
Neither fish waste nor other RRMs have sufficient amounts of nitrogen, phosphorus, and potassium to give a fertilisation combination that can fulfill grass-clover ley, oats and leek requirements. Fish sediments and minced fish backs can be applicable in certain conditions such as lack of phosphorous in the soil. The bottom ash can be applied as an additional fertiliser when there is a lack of potassium and phosphorus in the soil.
By performing calculations, we found that RRMs: fish sediments, minced fish backs, algae fibre, bottom ash and crab shells in combination with cattle manure or commercially available fertiliser Eco 16-1-0 can accomplish the nutritional requirements of an organically cultivated oat, leek and grass-clover ley with two harvests with middle levels of clover.
Fish sediments / minced fish backs or algae fibre, bottom ash, and crab shells can give a good fertiliser effect but must be mixed with other fertilisers to balance the primary nutrients. The contents of some of the heavy metals are too high in these materials and cannot be applied without any processing.
Summary translation
I økologisk landbruk er resirkulering av næringsstoffer og nitrogenfiksering viktig for å opprettholde jordfruktbarheten. Flere av næringsstoffene i gjødsel er begrensede ressurser som det er viktig å resirkulere fra ulike verdikjeder, slik at en også i framtida kan produsere gode planteavlinger både i konvensjonell og økologisk jordbruksproduksjon.
Fiskeindustrien produserer store mengder fiskeavfall. I 2018 ble ca. 40% av fiskeavfallet ikke utnyttet. Beinrike fiskehoder og fiskerygger utgjør en viktig kilde til fosfor og kalsium. Vi brukte fiskeavfall (grakse, konservert med maursyre) fra klippfiskindustrien i våre feltforsøk med raigras, havre og purre. Graksen viste rask og god effekt på plantevekst. Men graksen må tørkes før bruk for å fjerne fuktighet, redusere lukt og for å unngå at den blir skjemt. Tørkeprosess og temperatur kan påvirke pH og innhold av totalnitrogen og ammoniumnitrogen.
I dette prosjektet undersøkte vi hvordan fiskeavfallet (grakse og oppkvernede fiskerygger) påvirkes av tørking i tørkeskap ved 25C, 40C and 80C med og uten luftsirkulasjon; i frysetørke og mikrobølgeovn. Vi undersøkte hvordan ulike tørketemperaturer påvirker prøvevekten over tid og hvilken metode som var mest effektiv. Vi studerte også hvordan de forskjellige tørkemetodene påvirket pH og konsentrasjonene av total- og ammoniumnitrogen i grakse og oppkvernede fiskerygger.
Tørking i tørkeskap med luftsirkulasjon var mer effektivt enn tørking uten luftsirkulasjon. Dette gjaldt både for grakse og oppkvernede fiskerygger. Også utseendet til materialet viste forskjeller ved tørking med og uten luftsirkulasjon. De tørkede prøvene av grakse viste litt høyere pH-verdier (4,8 - 5,3) sammenlignet med en våt prøve av grakse (pH 4,5). I motsetning til dette viste de tørkede prøvene av oppkvernede fiskerygger like eller litt lavere pH-verdier (6,7 - 7,1) sammenlignet med våte prøver av oppkvernede fiskerygger (pH 7,1 og 7,5). Tørketemperaturen og tørking med og uten luftsirkulasjon påvirket også konsentrasjonene av total- og ammoniumnitrogen. Prøvene av grakse, som var tørket på 25°C med luftsirkulasjon viste de laveste konsentrasjonene av total- og ammoniumnitrogen. Prøvene av oppkvernede fiskerygger, tørket ved forskjellige temperaturer med eller uten luftsirkulasjon, viste lite variasjon i konsentrasjon av totalnitrogen. For ammoniumnitrogen ble det imidlertid observert noen variasjoner mellom prøvene, hvor mikrobølgeovnstørkede prøver viste den høyeste konsentrasjonen.
Algefiber, bunnaske og krabbeskall er restråstoff som er/kan bli tilgjengelige i Møre og Romsdal/Trøndelag. Disse materialene inneholder blant annet makronæringsstoffer som fosfor, kalium, svovel, kalsium og magnesium og er derfor aktuelle som gjødselmidler. Imidlertid inneholder disse restråstoffene også giftige elementer som kadmium, krom, sink, arsen og bly. Forskrift om gjødselvarer av organisk opphav inneholder grenseverdiene for tungmetallinnhold som grunnlag for klassifisering av gjødselmidler.
Gjennom kjemiske analyser fant vi at krabbeskall inneholder arsen i en konsentrasjon som gjør at krabbeskall kommer i kvalitetsklasse II. Algefiber hadde konsentrasjon av arsen på grensenivået for kvalitetsklasse III og kadmium i klasse II. Grakse inneholdt sink og oppkvernede fiskerygger arsen i mengder som klassifiserte for kvalitetsklasse I.
Verken fiskeavfall eller noen av de andre restråstoffene inneholder tilstrekkelige mengder nitrogen, fosfor og kalium for å gi en gjødslingskombinasjon som kan oppfylle gjødslingsbehov for gras/kløvereng, havre og purre. Grakse og oppkvernede fiskerygger kan være anvendbare under visse forhold, for eksempel når det er mangel på fosfor i jorda. Bunnaske kan påføres som en ekstra gjødsel når det er mangel på kalium og fosfor i jorda.
Beregninger viste at fiskeavfall (grakse og oppkvernede fiskerygger), algefiber, bunnaske og krabbeskall i kombinasjon med storfegjødsel eller pelletert kyllinggjødsel (Eco 16-1-0) kan tilfredsstille næringskravene til økologisk dyrket havre, purre og gras/kløvereng med to slåtter. Grakse, oppkvernede fiskerygger, algefiber, krabbeskall og bunnaske kan gi god gjødselvirkning, men må blandes med andre gjødselmidler for å få en god balanse mellom hovednæringsstoffene. Innholdet av tungmetaller er for høyt til at disse restråstoffene kan tas i bruk uten videre foredling.
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | Algae fibre, bottom ash, crab shells, drying, fish sediments, fish backs, fertiliser, nitrogen, residual raw materials, temperature, FISHWASTE Algefiber, grakse, fiskeavfall, krabbeskall, gjødsel, bunnaske |
| Agrovoc keywords: | Language Value URI English UNSPECIFIED UNSPECIFIED |
| Subjects: | Crop husbandry > Composting and manuring Food systems > Recycling, balancing and resource management Soil > Nutrient turnover |
| Research affiliation: | Norway > NIBIO – Norwegian Institute of Bioeconomy Research Norway > SINTEF Norway > NORSØK - Norwegian Centre for Organic Agriculture |
| ISBN: | 978-82-8202-126-5 |
| Deposited By: | Ahuja, Researcher Ishita |
| ID Code: | 39724 |
| Deposited On: | 19 Apr 2021 06:27 |
| Last Modified: | 19 Apr 2021 06:27 |
| Document Language: | English |
| Status: | Published |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
Repository Staff Only: item control page
Download Statistics
Download Statistics
