Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 325: Husdyrs fosforudnyttelse og fosfors værdikæde fra husdyrgødning, bioaffald og spildevand. Faglig baggrundsrapport for fosforvidensyntese

Poulsen, H.D., Møller, H.B., Klinglmair, M. & Thomsen, M. 2019. Husdyrs fosforudnyttelse og fosfors værdikæde fra husdyrgødning, bioaffald og spildevand. Faglig baggrundsrapport for fosforvidensyntese. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 84 s. - Videnskabelig rapport nr. 325
http://dce2.au.dk/pub/SR325.pdf

Sammenfatning

I denne rapport præsenteres status for de globale fosforressourcer, og der undersøges forskellige muligheder i forhold til at forbedre udnyttelsen af de nationale fosforressourcer og dermed mindske forbruget og udledningerne af fosfor til miljøet. Det kan man bl.a. gøre ved at sørge for en bedre fordeling af fosfor på landsplan og udnytte fosforressourcer i spildevandsslam og madaffald bedre, så man kan begrænse indkøb af handelsgødning. Derudover kan man arbejde mod at reducere fosforudskillelsen fra husdyrene, således at fosforindholdet i husdyrgødningen mindskes.

De globale fosforressourcer

Der har været udvundet råfosfat fra miner til fremstilling af mineralsk fosforgødning og foderfosfat til husdyr gennem mange år.

EU’s import af råfosfat kommer hovedsageligt fra Nordafrika, Rusland og Mellemøsten, hvilket gør EU afhængig af import fra relativt få producerende regioner, som på lang sigt kan udgøre en strategisk, dvs. en (handels)politisk trussel. Der er i dag ikke mangel på fosfor på globalt plan, men koncentrationen af fosfatproduktionen på forholdsvis få lande kan potentielt føre til mangelsituationer som følge af økonomiske eller politisk/strategiske kriser.

De kendte globale fosforreserver omfatter ca. 71 Gt med en verdensproduktion af råfosfat på ca. 0,2 Gt årligt. Hertil kommer, at der er store fosforressourcer i bl.a. Saudi-Arabien, USA, Peru, Kasakhstan og Estland, hvor udvinding i dag er vurderet som økonomisk urentabel (dvs. for dyr med de nuværende handelspriser). Det er derfor sandsynligt, at eventuel knaphed på råfosfat på det globale marked vil opstå på grund af økonomiske eller politiske årsager frem for en reel knaphed på råfosfat.

Omfordeling af husdyrgødning

Der er som udgangspunkt tilstrækkeligt fosfor i Danmark til at dække landbrugets nuværende behov for fosfor til afgrødedyrkning, uden at der skal importeres fosfor som handelsgødning.

Problemet er, at den tilgængelige fosfor ikke er jævnt fordelt over landet, idet der generelt set er et overskud i Jylland, hvor der findes mange store husdyrbrug, mens der er et underskud øst for Storebælt, hvor bedrifterne domineres af planteavl. Derfor er en opkoncentrering af fosfor i husdyrgødningen vigtig for at reducere transportomkostningerne ved at bringe fosfor fra Jylland til Sjælland og Fyn.  

Flytning af fosfor i gylle over større afstande er billigere, hvis den faste del af gyllen, hvor en meget stor del af fosfor findes, skilles fra den flydende del. Herved forbedres mulighederne for at fragte den faste del og det meste fosfor over længere strækninger. Den flydende del, som er rig på kvælstof, kan udnyttes lokalt.

Der findes en lang række tekniske løsninger til at skille den faste del fra gyllen – fra simple presser og centrifuger til mere avancerede metoder som membranteknik, inddampning, ultrafiltrering og omvendt osmose. Overordnet vurderet vil kun de simple metoder på nuværende tidspunkt have en driftsøkonomi, som vil kunne gøre en separation attraktiv, og det kræver samtidigt, at der kan behandles store mængder gødning. Derfor har biogasanlæggene en vigtig rolle i forhold til opkoncentrering af fosfor fra husdyrgødningen.

Fosforressourcer i spildevandsslam og madaffald

Husdyrgødningen indeholder 80 % af den potentielle danske fosforressource, dvs. uden indregning af handelsgødningsfosfor. De resterende 20 % kommer fra en række mindre kilder, hvor spildevandslam og KOD (Kildesorteret Organisk Dagrenovation) udgør næsten 18 af disse 20 %. De øvrige mindre kilder omtales ikke yderligere her, men de kan have stor lokal betydning. Ligesom for husdyrgødning er der forskellige metoder til at nyttiggøre fosfor i spildevand, spildevandsslam og i aske fra slamforbrænding. Fælles for disse metoder er, at omkostningerne pr. kg fosfor for spildevandsslam ikke kan konkurrere med fosfor fra handelsgødning, ligesom der aktuelt ikke er villighed til at betale for næringsstofværdien af produkterne.

Fosforværdikæder og recirkulering af fosfor

Hvis brugen af handelsgødningsfosfor ønskes erstattet med fosfor fra fx husdyrgødning eller spildevandsslam, er omkostningerne forbundet med brugen af de forskellige gødningstyper centrale.

Direkte udbringning af ubehandlet gylle, afgasset biomasse og fjerkrægødning giver en betydelig økonomisk gevinst i forhold til anvendelse af fosfor i handelsgødning, da der samtidigt tilføres andre næringsstoffer. For de flydende gødninger kræves en lokal anvendelse (<20 km), mens fjerkrægødning kan transporteres relativt langt og samtidigt være et billigt alternativ til anvendelse af handelsgødning pga. fjerkrægødningens høje tørstofindhold.

Hvis gyllen skal transporteres over længere afstande (fx 100 km), er det nødvendigt at separere gyllen i en fast og flydende fraktion for at mindske omkostningerne til transport. Værdien af næringsstofferne kan dog ikke opveje omkostningerne ved separering og transport, og handelsgødning vil derfor være et billigere alternativ.

Ligesom det er tilfældet med husdyrgødning, er direkte udbringning af spildevandsslam en mulighed for recirkulering af fosfor til landbrugsjord. Ca. 2/3 udbringes direkte i dag, selvom spildevandsslam har en negativ markedsværdi ved direkte udbringning. Slammet kan derudover udrådnes (i biogasanlæg), enten separat eller sammen med andre organiske materialer (som fx organisk husholdningsaffald), eller mineraliseres (i tilplantede bassiner). Derudover kan der udfældes struvit (magnesiumammoniumfosfat) som gødningsprodukt fra spildevand, eller slammet forbrændes, hvorefter asken oparbejdes til fosforgødning. For struvit, eller enkelte processer til oparbejdning af aske, findes der processer, som er markedsmodne eller nærmer sig markedsmodenhed. Disse teknologier er i stand til at levere slutprodukter, som overholder kvalitetskravene (især om tungmetalindholdet) i hhv. affald-til-jord-bekendtgørelsen (slambekendtgørelsen) og bioaskebekendtgørelsen.

Reduktion af fosforudskillelsen fra husdyr

Husdyrgødningen indeholder den helt overvejende del af den danske fosformængde svarende til omkring 80 % af den samlede tilgængelige fosformængde, der bruges til plantedyrkning. Fosfortilførslen til landbrugsjorden kan derfor mindskes ved at reducere den mængde fosfor, som husdyrene udskiller i gødningen. Gennem årene er udskillelsen af fosfor fra husdyrene blevet reduceret markant gennem mindsket foderforbrug (forbedret fodereffektivitet) og gennem ændringer af fodringen bl.a. ved brug af fytase til udfasning af foderfosfat. Mulighederne for at reducere husdyrenes udskillelse af fosfor er ikke fuldt udtømte, selvom potentialet afviger meget for de forskellige husdyrarter. Overordnet er mulighederne for reduktion primært knyttet til to spor inden for fodring:

(i)                  øget fordøjelighed af fosfor i foderstofferne,

(ii)               forbedret tilpasning af foderets indhold af fordøjeligt fosfor til dyrenes aktuelle behov og genetiske potentiale.

Nogle husdyrbedrifter er udfordret på forholdet mellem kvælstof og fosfor (N:P forhold) i husdyrgødningen, idet forholdet i gødningen fra især grise- og fjerkræproduktionen er meget lav, mens andre er udfordret af et højt indhold af fosfor i foderstoffer og –afgrøder. De fleste udfordres også af kravet om øget brug af alternative proteinkilder til sojaskrå, idet disse kilder ofte indeholder relativt meget mere fosfor end soja. Derfor kræves der sikker viden om de enkelte tiltag, før potentialerne kan udnyttes i praksis.

Sideeffekter af tiltag

En del af de strategier og teknologiske løsninger til recirkulering og brug af fosfor, der nævnes i denne rapport, kan have en række negative sideeffekter i forhold til fx klima og miljø.  Det gælder fx fremstillingen af biogas og kompostering af affald, der kan medføre emission af ammoniak og lattergas. Ligeledes kan der være udfordringer i forhold til opkoncentrering af tungmetaller ved genanvendelse af visse affaldstyper. En systematisk analyse og kvantificering af disse sideeffekter er ikke en del af denne rapport. Det er derfor vigtigt, at der fortages en samlet konsekvensanalyse, hvor disse elementer inddrages, inden man beslutter sig for at implementere de beskrevne strategier og teknologiske løsninger i praksis.