Teknologiudredning Version 1 Afbrænding af gødning Dato: 15.03.2011 Side 1 af 5 Resumé Ammoniakfordampning Effekten er ikke dokumenteret. Afbrænding straks efter udmugning vil reducere ammoniaktabet fra husdyrgødningens lagring og udbringning, men effekten kan ikke kvantificeres på det foreliggende dokumentationsgrundlag. Lugt fra stald Ingen effekt. Støv Emission af miljøfremmede stoffer Energi og ressourceforbrug Afbrænding af separeret husdyrgødning medfører dannelse af støv, der udledes gennem skorstenen (Kristensen et al. 2009). Det må derfor forventes, at der også dannes støv ved forbrænding af strøelse fra fjerkræ. Det er sandsynligt, at der kan installeres en røggasrensning, der kan opfange støvemissionen. Afbrænding af gødning kan medføre emission af miljøfremmede stoffer som NO x, SO x, CO, dioxin og polycykliske aromatiske hydrocarboner (PAH). Emissionen af disse stoffer afhænger af forbrændingseffektiviteten, forbrændingstemperaturen og gødningens vandindhold. Afbrænding af gødning vil producere varme, som kan anvendes til opvarmning. Arbejdsmiljø Der er ikke dokumenteret nogen effekt. Smitterisiko Der er ikke dokumenteret nogen effekt. Dyrevelfærd Ingen relevans i henhold til dyrevelfærd. Affald og spildevand Afbrænding af gødning fører til dannelse af aske. Miljøfremmede stoffer Virkning på lager og mark Driftssikkerhed Merinvestering Driftsomkostninger Teknologien kan medføre dannelse af de miljøfremmede stoffer der er nævnt under emission af miljøfremmede stoffer. Emissionen af ammoniak fra lageret vurderes at blive reduceret, da gødningslageret løbende fjernes og afbrændes, hvorfor der er en mindre mængde gødning på lagret der kan afgive ammoniak. Hvis gødningen afbrændes i decentrale anlæg vil en del af gødningens fosforindhold være tilbage i asken som kan spredes på marken, mens hovedparten af gødningens kvælstofindhold tabes. Hvis gødningen afbrændes i nuværende kraftvarmeværker vil gødningens næringsstofindhold normalt ikke kunne udnyttes. Der er ikke fjerkræbaseret gødningsforbrændingsanlæg i drift i Danmark. I Sverige er der opført 3-4 anlæg, men der foreligger ingen dokumentation på disse anlæg. Der er øgede merinvesteringer til installation af forbrændingsanlæg og transportsystemer, samt til installering af et automatisk målesystem (AMS) til emissionsmålinger. Der er øgede driftsomkostninger til måling af emissioner, samt til gødningshåndtering og vedligehold af forbrændingsanlæg. Denne teknologiudredning er udarbejdet af AgroTech A/S for Miljøstyrelsen. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk
Kort beskrivelse af teknologien Afbrænding af gødning- og strøelse vil teoretisk kunne reducere ammoniakfordampningen fra gødningslagret som produceres af et hold slagtekyllinger. Når et hold slagtekyllinger indsættes i stalden, åbnes stalden ikke før levering af samtlige kyllinger til slagteriet af hensyn til biosecurity 1. Når stalden er tømt for kyllinger, transporteres strøelse og gødning ud af stalden, og dette opbevares i en markstak. Gødningen ligger i lageret indtil den normalt udnyttes som et næringsstofmedie i planteproduktionen. En løbende afbrænding af gødningen vil reducere størrelsen af gødningslageret og dermed reducere ammoniakfordampning fra lageret. Ammoniakemissionen fra fjerkræstaldene vil ikke blive påvirket af at gødningen afbrændes. Der kan derfor kun forventes en reduceret ammoniakfordampning fra lageret af gødning. Der er ikke foretaget dokumenterede afprøvninger på afbrænding af strøelse- og gødningsmateriale som afklarer, hvordan ammoniakfordampningen fra gødningslageret påvirkes som følge af, at gødningen løbende afbrændes. Gennem kontakt til maskinfabrikken Reka, er det oplyst, at der har været nogle få pilotanlæg med forbrænding af strøelse fra slagtekyllinger, men at forbrændingen har været ineffektiv pga. af at tørstofindholdet i strøelsen var under 72 %. Pilotanlæggene er derfor taget ud af drift. Varmen, der produceres ved afbrænding af gødning, kan anvendes til opvarmning af staldanlæg. Denne varme kan dermed erstatte dele af fjerkræproduktionens varmebehov, der i mange tilfælde genereres ved afbrænding af fossile brændsler. Afbrænding af fjerkrægødning er særligt fordelagtig, da tørstofindholdet i slagtekyllingegødning normalt er på 60-70 %, hvilket begrænser energitabet til fordampning af vandindholdet. Afbrænding af slagtekyllingegødning er en teknologi, der endnu ikke er fuldt udviklet. Teknologien er afprøvet på én slagtekyllingebedrift i 1990 erne af maskinfabrikken Reka. Erfaringerne herfra viste, at forbrændingsprocessen er kritisk ved et tørstoftindhold i gødningen på under 72 %. Den tilgængelige viden om forbrænding af fjerkrægødning er derudover begrænset til nogle få undersøgelser på området. Dette skyldes, at fjerkrægødning ved afbrænding bliver betragtet som affald, hvorfor gødningen pålægges afgift. Samtidig stilles der høje krav til forbrændingsanlægget med hensyn til overholdelse af specifikke emissionskrav. Tilsigtet effekt Forudsætninger Den tilsigtede effekt er udnyttelse af energien fra gødningen til opvarmning af produktionsbygninger og erstatte brændsler som olie. I en stald med en belægningsgrad på 25 slagtekyllinger/m 2 og 35 dages produktionstid produceres der ifølge normtal 2009 1,60 ton gødning/1000 slagtekyllinger (1,6 kg/slagtekylling). Brændværdien for fjerkrægødning med et tørstofindhold på 50 % udgør 5,58 GJ/ton fjerkrægødning, hvilket svarer til 4,74 MJ/kg fjerkrægødning ved en udnyttelsesgrad på 70 % (Birkmose, 2009). Én slagtekylling producerer derved gødning indeholdende 7,11 MJ. Brændværdien for fyringsolie er på 42,6 MJ/kg (~845 g/l) svarende til~31 MJ/L ved en udnyttelse på 90 % (Statoil, 2010). Det betyder, at energien der kan produceres ved forbrænding af fjerkrægødning fra hver slagtekylling svarer til 0,22 L fyringsolie. Varmebehovet hos en kylling ligger i gennemsnit på 0,1 L olie. For en producent, der har holddrift vil det betyde, at der kan produceres tilstrækkelig energi, ved afbrænding af gødningsmaterialet, til at dække varmeforbruget ved slagtekyllingeproduktionen. Lovgivning i henhold til afbrænding Fjerkrægødning kan afbrændes afgiftsfrit på gårdanlæg, hvis den producerede varme går til opvarmning af staldbygninger og lignende (Birkmose, 2009). Er der overskudsvarme, som enten sælges til boligopvarmning eller bortkøles, pålægges der en energiafgift på 218,51 kr/gj. På afbrændingsanlægget kræves der installation af et automatisk målesystem (AMS) til måling af kvælstofoxider (NO x ), kulstofmonooxid (CO), totalstøv, TOC (total organisk kulstof), hydrogenklorid (HCl), hydrogenfluorid (HF) og svovldioxid (SO 2 ). Endvidere kræves derpræstationskontrol for tungmetaller, dioxiner og furaner (Miljøstyrelsen, 2008). 1 Biosecurity dækker over smittebeskyttelse. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 2
Tekniske forudsætninger Inden for de sidste år har flere firmaer startet udviklingen af afbrændingsanlæg, der kan håndtere husdyrgødning. Nogle af firmaerne har også indstillet udviklingen og produktionen, da lovgivningen har stået i vejen for ibrugtagning. Samson-Bimatech er et firma, som har udviklet et forbrændingsanlæg, der er designet til at afbrænde separeret og tørret gylle, men som har stoppet aktiviteten grundet lovgivningen. Kemira Agro Solution har også designet et anlæg til separation, tørring og afbrænding af gyllefiber fraktion. Anlægget er ikke sat i produktion grundet lovgivningen. Derudover findes der biomassefyrende anlæg, der også vil kunne udnyttes til afbrænding af fjerkrægødning. Der er ikke foretaget afprøvninger af forbrændingsanlæg baseret på fjerkrægødning. Til gengæld er der udført et forsøg med separeret husdyrgødning, der forbrændes i et 200 kw REKA stokerfyr. Det separerede husdyrgødning der blev afbrændt var tørstoffraktionen af slagtesvinegylle hvor tørstofindholdet var mellem 23 35 %. Den separerede gylle blev i forsøget afbrændt sammen med halm. Forbrændingsprocessen udviklede støv, der blev udledt gennem skorsten. Der blev fundet stor variation af forbrændingsegenskaberne for forskellige typer af fibre, hvorfor det argumenteres, at der bør foretages nærmere undersøgelser af, hvad der giver en effektiv forbrænding (Kristensen, et al., 2009). Fælles for forbrændingsanlæggende er, at der arbejdes på at få øget forbrændingstemperaturen. Alternativ mulighed Fjerkrægødning kan alternativt udnyttes som et næringsstofsubstrat i planteproduktionen eller som et substrat til at øge biogasproduktionen i biogasanlæg. Utilsigtede effekter For at der opnås en så effektiv og dermed så fuldstændig forbrænding som muligt, er det centralt, at gødningen er så tør som muligt. Vand i materialet, der afbrændes, vil medføre ufuldstændig forbrænding, lavere forbrændingstemperatur og dermed emission af bl.a. NO x og andre forurenende stoffer som dioxin og PAH. Det er derfor vigtigt, at gødningen er tør inden den afbrændes. Ifølge REKA bør gødningen før afbrændingen have en tørstofprocent over 72 %. Afbrændingen af husdyrgødningen vil betyde, at husdyrgødningens indhold af kulstof og kvælstof ikke tilføres landbrugsjorden. Udnyttes gødningen derimod til biogasproduktion, vil gødningens indhold af kvælstof og dele af kulstoffet kunne tilbageføres til landbrugsjorden. Fosfor Rubæk et al. (2010) fandt, at afbrænding markant begrænsede plantetilgængeligheden af fosfor i husdyrgødning. Samme konklusion er angivet i et udarbejdet notat om konsekvenser for fosfor ved forbrænding af biomasse (Elmholt et al., 2009). I en udredning foretaget af Birkmose & Zinck (2008) indikeres det, at fosfor i afbrændt fjerkrægødning er lige tilgængeligt for planterne som fosfor i handelsgødning. Dette er dog i modstrid med, hvad der generelt er fundet i undersøgelser. Lugt Der er ikke dokumenteret noget i forhold til lugt. Dyrevelfærd Afbrænding af fjerkrægødning har ikke indvirkning på dyrevelfærden. Energi og ressourceforbrug Der er ikke gennemført undersøgelser, som dokumenterer energi- og ressourceforbruget ved afbrænding af fjerkrægødning. Via teoretiske beregninger er det fundet, at energiproduktionen ved afbrænding af fjerkrægødning kan dække energiforbruget ved slagtekyllingeproduktion. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 3
Udbredelse af teknikken Der findes i dag ingen anlæg i Danmark der afbrænder usepareret husdyrgødning. I Sverige har REKA solgt 3-4 forbrændingsanlæg via en underleverandør til afbrænding af fjerkrægødning (REKA, pers. Kom., 2010). Derudover er der solgt ca. 8-9 forbrændingsanlæg til hestegødning i Sverige. REKA har afprøvet et forbrændingsanlæg i en fjerkræproduktion i 1990- erne, hvor der blev afbrændt fjerkrægødning. Ifølge REKA oplevede de problemer med afbrændingen af fjerkrægødningen i tilfælde, hvor gødningen var for våd. I dag er anlægget taget ud af drift og REKA ser ikke umiddelbart muligheder for at kunne komme til at afbrænde fjerkrægødning. I England afbrændes fjerkrægødning på kraftvarmeanlæg. Der er ikke etableret afbrænding på gårdniveau (Mikkelsen & Bahrndorff, 2009). Der foreligger ingen tilgængelige undersøgelser eller erfaring fra afbrænding af fjerkrægødning i udlandet. Helhedsvurdering af teknikken Løbende afbrænding af gødning med strøelsesrester må forventes at have en positiv effekt på ammoniakfordampningen, da gødningen fjernes fra lageret og lageret af gødning dermed bliver mindre end ellers. Det forudsætter dog, at gødningen fjernes med en hyppigere frekvens end ved anvendelse som gødningsmiddel eller ved afsætning til biogasanlæg. Der er dog ikke foretaget undersøgelser, som dokumenterer dette. Endvidere vurderes det, at afbrænding af gødning kan fungere, som en attraktiv teknologi til at dække varmebehovet i slagtekyllingeproduktionen såfremt, fjerkrægødning i fremtiden betegnes som biomasse frem for affald ved afbrænding. Potentialet i at afbrænde fjerkrægødning betegnes som særlig interessant, da tørstofindholdet er mellem 60-70 %. Teknologien kræver mere udvikling før den kan anvendes i praksis. Etableringsomkostninger Der er forøgede omkostninger til etablering af forbrændingsanlæg og gødningshåndteringssystem. Driftsøkonomi Der er forøgede omkostninger til drift af anlæg og analyseomkostninger. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 4
Litteratur Birkmose, T.S. (2009) Afgifter ved forbrænding af husdyrgødning [Online] http://www.landbrugsinfo.dk/planteavl/goedskning/goedningsplanlaegning-ogregler/sider/afgifter_ved_forbraending_af_husdyrgoedn.aspx Besøgt 28. juni 2009 Kristensen, E.F., Kristensen, J.K., Sørensen, P. & Hansen, M.N. (2009) Forbrænding af separeret husdyrgødning i mindre fyringsanlæg Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, DJF Husdyrbrug nr. 50 juni 2009 Mikkelsen & Bahrndorff (2009) Afbrænding af fjerkrægødning Dansk Erhvervsfjerkræ nr. 9, 2009 Miljøstyrelsen (2008) Præcisering af lovgrundlaget og afklaring af en række fortolkningsspørgsmål vedr. afbrænding og forarbejdning af husdyrgødning [Online] http://www.mst.dk/virksomhed_og_myndighed/affald/vejledende_udtalelser/husdyrgoedning/ Besøgt 31. maj 2010 REKA (2010) Pers. Komm. Direktør Kristian Larsen, REKA Sommer, S.G. & Møller, H.B. (Udat.) Gylle til energi og gødning Statoil (2010) http://www.statoil.dk/file_archive/fuel_datablade/simplusx_db_06052010.pdf Besøgt 28. Juni 2010 Sørensen, O.H.(2008) Masser af grøn energi i fjerkrægødning [Online] http://www.danishmeat.dk/forside/publikationer/nyhedsbrevet_danishmeat/2008/nr 3/Masser_af_g ro.aspx Besøgt 31. maj 2010 Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 5