Ebbesvik, Martha; Kvande, Ingvar; Rodhe, Lena; Morken, John; Dörsch, Peter and Hansen, Sissel (2021) Klimagassutslipp fra utendørslager for bløtgjødsel fra storfe. NORSØK Rapport, no. 9, vol. 6. Norsk senter for økologisk landbruk, Tingvoll.
![[thumbnail of Klimagassutslipp fra utendørs lager for bløtgjødsel.pdf]](/style/images/fileicons/application_pdf.png) |
PDF
- Published Version
- Norwegian/Norsk
5MB |
Summary
Det er et mål å redusere klimagassutslipp relatert til jordbruket. Bedre gjødselhandtering og fermentering av bløtgjødsel i biogassanlegg er foreslått som tiltak som vil bidra til dette. En stor utfordring for estimatene i det nasjonale utslippsregnskapet er at det er gjort svært få målinger under norske forhold på utslipp av lystgass (N2O), ammoniakk (NH3) og metan (CH4). Fordi utslipp av alle gasser øker med temperatur og fordi temperaturen jevnt over er lavere i Norge enn i mange andre land, er det viktig å få mer kunnskap om hvor store de faktiske utslippene er ved ulik temperatur og lagerforhold av husdyrgjødsel i Norge. Derfor har vi i 2019 og 2020 målt utslipp av klimagasser fra utendørs gjødselkummer med storfegjødsel.
I 2019 var det tre kummer som ble undersøkt og i 2020 ble antallet utvidet til fem. To av gjødselkummene var åpne, to hadde tak og en Plany flytedekke. Alle var plassert på gårder med melkeproduksjon. Metodikken vi brukte for å ta gassprøver fra gjødselkummene var basert på tysk utstyr for å måle gassutslipp fra vandige overflater med et kammer som samler opp gass kombinert med gassprøvetaking ved hjelp av sprøyter. Gassprøvene ble analysert for innhold av CO2, CH4 og N2O ved hjelp av gasskromatograf. I tillegg ble temperaturen i gjødsla målt i to ulike dyp, det ble tatt gjødselprøver fra kummene, prøver av eventuell skorpe og tykkelsen på skorpe ble målt. Gjødselprøvene ble analysert for næringsinnhold og pH.
Det var utfordringer med temperaturregisteringer. En del sensorer og loggere tålte ikke forholdene i gjødsellageret over tid eller ble ødelagt på andre måter. Ved 150 cm dyp var temperaturen i gjødsla ganske stabil. Gjødsla var kaldere enn lufta når det var varmt i lufta og varmere når det var kaldt i lufta. Vi registrerte aldri høyere temperatur i gjødsellageret enn 15°C.
Av utslippene vi registrerte var det metanutslipp som betydde mest for global oppvarming. Målt i CO2 ekvivalenter var utslippene av CO2 og N2O svært mye lavere enn CH4 utslipp. Gjennomsnittlig utslipp av metan fra gjødselkummene var 12 g CH4 per m3 gjødsel per døgn (variasjon 0,1 – 28). Dette er i samme størrelsesorden som resultater fra andre skandinaviske undersøkelser. Når lufttemperaturen var under 14 °C, var metanutslippene lave. Metanutslippene per enhet organisk stoff (VS) var høye når det var lite gjødsel i kummen i forhold til overflaten samtidig som det var varmt. Det var tendens til lavere metanutslipp per enhet organisk stoff ved økende mengde gjødsel, og når gjødsla ble tilført i bunnen av kummen. Lave registrerte utslipp av metan der ny gjødsel ble tilført i bunn selv ved høy lufttemperatur kan skyldes at temperaturen i gjødsla har holdt seg lavere da det var store kummer og det ikke ble tilført ny gjødsel ovenfra.
Vi hadde forventet høyere tørrstoffinnhold og porøsitet i skorpa og lavere metanutslipp der ny gjødsel ble tilført i bunn og det samtidig var tak over kummen som beskyttet mot nedbør, men våre undersøkelser kan så langt hverken bekrefte eller avkrefte dette. Årsaken til lave utslipp av lystgass var sannsynligvis at det enten ikke var skorpe på gjødsla eller skorpa var våt og kompakt og dermed ikke porøs selv under tak. Ammonium ble dermed ikke oksidert til lystgass. Sannsynligvis av samme årsak, fant vi heller ikke reduserte metanutslipp med økende skorpetykkelse som vi hadde forventet, da skorpa heller ikke var porøs nok til at CH4 ble oksidert og dermed omdannet til CO2.
Teoretiske studier av biogassanlegg og noen målinger gjort i Norge og i utlandet understreker behovet for tett oppfølging av etablerte biogassanlegg. Det vil si gjøre målinger og justeringer for drift og bruk av biorest slik at man oppnår beregnet og ønsket positiv effekt på klimaet.
Ved å lagre bløtgjødsel og biorest kjølig, kan utslippene av metan og ammoniakk begrenses. Praktiske råd kan være å minimere mengden gjødsel i kummen om sommeren, og når ny kum skal bygges grave den ned og sørge for at gjødselkummen er mest mulig i skygge. Total tømming av lagret og rengjøring innen ny påfylling kan være en effektiv strategi for å redusere utslipp av metan. Årsaken er at gjødselresten kan fungere som et inokolum og stimulere metandannelsen når lagret fylles med fersk gjødsel. Ved biogassanlegg er metanproduksjonen allerede stimulert når bioresten kommer inn i lageret. Nedkjøling eller tett kum er derfor ekstra viktig her. Surgjøring av bløtgjødsel til ca pH 5,5, oftest med svovelsyre, reduserer både NH3- og CH4-utslipp under lagring. Surgjøring er hittil ikke mye brukt i Norge da det har praktiske utfordringer.
Tak eller dekke på gjødselkummene hindrer nedbør i kummen, og dermed øker lagerkapasiteten samtidig som det blir mindre vann som må kjøres ut. Hvor mange timer kjøring som spares ved utkjøring av gjødsla avhenger av størrelsen på gjødselkummen, størrelse på gjødselvogna og avstanden til arealene som skal gjødsles. Økonomisk kostnad til tak eller dekke avhenger av diameteren på kummen. Kostnaden med å montere tak på en kum med diameter på 25 meter var ca 340 000 kr (regnet i 2020-priser).
Summary translation
Improved manure management and anaerobic digestion of liquid manure have been suggested as measures to achieve a reduction of greenhouse gas (GHG) emissions from agriculture. A significant difficulty in estimating agriculture’s contribution to the national GHG inventory is that there have been very few measurements of nitrous oxide (N2O), ammonia (NH3) and methane (CH4) emissions under Norwegian conditions. As emissions of all gases increase with increasing temperature and since temperatures in Norway are generally lower than in many other countries, it is important to gain more knowledge about actual emissions at ambient temperatures and under manure storage conditions common in Norway. Thus, we measured greenhouse gas emissions from outdoor stores of cattle slurry in 2019 and 2020.
Three and five manure storage tanks were examined in 2019 and 2020, respectively. Two of the structures were open, two were roofed and one had a Plany floating cover. All storage tanks were on dairy farms. To take gas samples from the manure stores, we used German equipment for measuring gaseous emissions from liquid surfaces, with a gas-collection chamber and gas sampling with syringes. The samples were analysed with a gas chromatograph for contents of CO2, CH4 and N2O. In addition, slurry temperature was measured at two different depths, slurry and slurry crust samples were taken from the stores, and the thickness of the crust was measured. The slurry samples were analysed for nutrient contents and pH.
Recording slurry temperature posed some challenges. Some sensors and loggers did not tolerate the conditions in the slurry tank in the long run, or malfunctioned due to other reasons. At a depth of 150 cm, the slurry temperature was quite stable. The slurry was colder in warm weather and warmer in cooler weather. The highest slurry temperature recorded was 15 °C, but in one of the stores we only had summer registrations.
Methane emissions have a considerable effect on global warming. Measured in CO2 equivalents, CO2 and N2O emissions were considerably lower than CH4 emissions in our study. The average methane emissions from the slurry stores were 12 g CH4 per m3 slurry per day (range 0.1 – 28 g/m3/day). These results are in the same magnitude as those from other Scandinavian studies. When the air temperature was below 14 °C, methane emissions were low. Methane emissions per unit of organic matter (VS) were high when the surface area-to-volume ratio was large, and the air temperature was high at the same time. There was a tendency towards lower methane emissions per unit of organic matter with increasing slurry volume, and when the slurry was bottom-fed. Low emissions of methane were recorded when slurry was bottom-fed into the storage tank, even when air temperatures were high. This could be explained by the fact that the temperature in the slurry remained low, since the storage tanks had large volumes and no fresh slurry was added from above.
We had expected higher dry matter content and porosity of the slurry crust and lower methane emissions from bottom-fed storage tanks that were roofed and thus protected against precipitation. However, our studies can so far neither verify nor reject this assumption. The low emissions of nitrous oxide can probably be explained by the absence of a slurry crust or by the crust being wet, compact and non-porous, even under a roof. Ammonium was thus not oxidized to nitrous oxide. Probably for the same reason, we also did not find reduced methane emissions with increasing crust thickness, as we had expected. Again, the crust was not porous enough to enable the oxidization of CH4 to CO2.
Theoretical studies of biogas plants as well as some measurements made in Norway and abroad underline the need to closely follow up biogas plants already in operation. This involves monitoring and adjusting plant operations and the use of the digestate to achieve the calculated and desired GHG emission reductions.
By keeping the slurry and the digestate cool, it is possible to limit methane and ammonia emissions. This can be achieved by minimizing slurry volume during summer and ensuring that new slurry storage facilities are constructed in-ground and in a shady spot. One effective strategy for reducing methane emissions is to completely empty and clean the storage tank prior to refilling it with fresh slurry. Otherwise, slurry residue can act as an inoculum and stimulate methane production when fresh manure is added. In biogas plants, methane production is already stimulated when the digested slurry is fed to the storage tank. It is thus extra important to cool the slurry after digestion or ensure that the storage tank is airtight. Acidification of slurry to about pH 5.5, usually with sulfuric acid, reduces both NH3 and CH4 emissions during storage. However, acidification has so far not been widely used in Norway due to practical challenges.
Roofs or covers prevent precipitation from entering slurry stores. This increases storage capacity and reduces the amount of water that needs to be transported during spreading. The amount of labour saved depends on the volume of the slurry store, the capacity of the spreader and the distance to the fields to be fertilized. The cost of roofing or covering the slurry store depends on its diameter. The cost of installing a roof on a slurry storage tank with a diameter of 25 meters was about €34,000 (2020 prices).
| EPrint Type: | Report |
|---|---|
| Keywords: | Klimagasser, bløtgjødsel, biorest, gjødsellager Greenhouse gas emissions, cattle slurry stores, anaerobic digestion |
| Agrovoc keywords: | Language Value URI English slurry http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_16602 English greenhouse gases http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_34841 |
| Subjects: | Animal husbandry > Production systems > Dairy cattle Environmental aspects > Air and water emissions Farming Systems > Buildings and machinery Farming Systems > Farm nutrient management |
| Research affiliation: | Norway Norway > NMBU - Norwegian University of Life Sciences Norway > NORSØK - Norwegian Centre for Organic Agriculture Sweden > RISE Research Institutes of Sweden |
| ISBN: | 978-82-8202-128-9 |
| Deposited By: | Serikstad, Grete Lene |
| ID Code: | 39786 |
| Deposited On: | 30 Apr 2021 06:58 |
| Last Modified: | 30 Apr 2021 06:58 |
| Document Language: | Norwegian/Norsk |
| Status: | Published |
| Refereed: | Not peer-reviewed |
Repository Staff Only: item control page
Download Statistics
Download Statistics
