Drænfilterteknologier til lokal reduktion af næringstoftab

Transkript

1 Drænfilterteknologier til lokal reduktion af næringstoftab Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Aarhus Universitet, Videnskab og Teknologi, Institut for Agroøkologi SUPREME-TECH, Det Strategiske Forskningsråd, IDRÆN, Grønt Udviklings og Demonstrations Projekt,

2 Kvantitativ betydning af drænafstrømning Estimeret >60% af landbrugsareal drænet Estimeret næringsstoftab via dræn 45-60% of total N (~ t N/år) TN~ 3-20 mg/l (gennemsnit 13 mg/l) 33% of total P (~ 400 t P/år) TP < 1 mg/l (PO 4 -P and PP) Idéen med drænfilterløsninger er at bryde den direkte transportvej mellem mark og recipient og opsamle næringsstoffer inden de ender i vandmiljøet Grøn n vækst v reduktionsmål 9000 (10.000) t N/år 210 t P/år

3 Strategisk Forskningsrådsprojekt ( ), 20 mill DKK Forskning: Drænfilter teknologier, N og P reduktion, drivhusgas emission, recirkulering af filtermaterialer, miljøfremmede stoffer, modellering, omkostningseffektivitetsanalyser Deltagere: Aarhus Universitet (DJF, DMU) Københavns Universitet (LIFE, FOI) Videnscentret for Landbrug Orbicon Vejle Kommune Internationale universiteter (Sverige, Norge, USA, Holland, Schweiz, Østrig) Erhvervspartnere (IBF, KWH-Pipe, Byggross, Weber Saint Gobain, Damolin, Kemira-Water, Danshells, Faxe-kalk, Aalborg Portland, Yara m.fl.)

4 Drænfilterteknologier Konstruerede vådområder: 1. Åbne (surface-flow) Vejle (2), Rodstenseje, Fillerup, samt 8 nye anlæg i 2012 (Miljøteknologimidler) 2. Infiltrations matrice (subsurface-flow) Laboratorie og felt. Pt etableres 2*6 eksperimentelle matricer i Gjern og Aunsbjerg Drænbrøndsfiltre 3. Partikel filtre og porøse filtre Nye innovative filterteknologier målrettet suspenderede partikler og opløst stof

5 Konstruerede vådområder åbne systemer To vådområde komponenter 1. Sedimentationsbassin - dyb (1 m) Sænker vandhastigheden Øger opholdstiden Sedimentation af partikulært P 2. Vegetationsfilter - lavvandet (0.3 m) Stimulerer biologisk denitrifikation 2NO e H + N 2(g) + 6H 2 O N-fjernelse: g N /m 2 /dag

6 Hvor skal drænfiltre implementeres? Implementering af drænfilterløsninger

7 Konstrueret vådområde ved Rodstenseje August 2011 Marts 2011 Foto Flemming Gertz, VFL

8 Erfaringer med simple konstruerede vådområder? Svenske erfaringer Høje årlige fjernelsesrater (900) kg N/ha vådområde (32) kg P/ha vådområde MEN effektiviteten er meget variabel N-reduktionseffektivitet ~2-70% P-reduktionseffektivitet ~ 1-38% TN reduktion (%) TP reduktion (%) USA 23 to to 88 New Zealand 21 to to 80 Norge 3 to15 16 to 83 Sverige 2 to 70 1 to 38

9 Virkemiddelseffektiviteten er bestemt af vådområde design og lokale variable Vådområde design, hydraulisk effektivitet Næringsstofbelastning og årstidsvariationer Næringsstof form (opløst / partikulær) Placering indenfor oplandet Opholdstid vådområde volumen vs. afstrømningsvolumen Opholdstiden antages generelt at være den mest kritiske faktor for kvælstoffjernelse. Den største udfordring i forhold til rensning af drænvand er at håndtere de store vinterafstrømningshændelser. Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø

10 Kvælstoffjernelseseffektivitet i Svenske dammar 10-20% 40-60% 1-3% Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø Reference: Fleischer et al. 1994

11 Kvælstoffjernelse New Zealandsk vejledning Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø

12 Hvor meget vand strømmer i dræn fra danske marker? Foto Flemming Gertz, VFL

13 Implementering af drænfilterløsninger (IDRÆN) Grønt Udviklings og Demonstrations Program, , 13 mill DKK Udvikle værktøj til implementering af omkostningseffektive drænfilterløsninger Deltagere: Aarhus Universitet (DJF, DMU, GI) Fødevareøkonomiske institut (KU) Videnscentret for Landbrug, Orbicon Grundfos Samarbejdsprojekt NICA Hjemmeside næsten klar

14 AFSTRØMNING FRA DRÆN Andel af vinternedbør der afstrømmer via dræn (gennemsnit af 2-10 års perioder) Afstrømningsvariationer: High flow peaks: 6-35 mm/døgn Base flow peaks: 1-10 mm /døgn

15 AFSTRØMNING FRA DRÆN DRAINAGE FLOW (mm day -1 ) PRECIPITATION (mm day -1 ) Klimatiske forhold (nedbør) Terræn og geologiske forhold Topografi (højde, hældning) Jordtype og underliggende geologi Dybde til grundvandsmagasin Omfang af dræning Afgrøde 20 0 DRAINAGE FLOW (mm day -1 ) PRECIPITATION (mm day -1 ) 0

16 HYDRO-TOPOGRAFISK GRADIENT

17 FENSHOLT DELOPLAND TIL NORSMINDE FJORD Typisk østjysk drænet moræneopland Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø

18 KORTLÆGNING OG MONITERING

19 Er drænfilterteknologier omkostningseffektive løsninger? Nuværende næringsstofudvaskning via dræn Kvælstoftab: t N/år Fosfortab: 400 t P/år Potentiel filter reduktionseffektivitet: 30-80% Potentiel næringsstofreduktion Kvælstofreduktion: t N/år Fosforreduktion: t P/year Drænfilterteknologier er kvantitativt relevante løsninger Estimerede omkostninger og omkostningseffektivitet Antagelse drænopland med belastning på kg/n år Omkostninger på drænfilter: kr Drænfilter reduktionseffektivitet: 30-80% Seniorforsker Omkostningseffektivitet: Charlotte Kjærgaard Kr/kg N Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø Drænfilterteknologier er potentielt omkostningseffektive løsninger

20 Tak for opmærksomheden