Drænfilterteknologier til lokal reduktion af næringstoftab Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Aarhus Universitet, Videnskab og Teknologi, Institut for Agroøkologi SUPREME-TECH, Det Strategiske Forskningsråd, 2010-2015 IDRÆN, Grønt Udviklings og Demonstrations Projekt, 2011-2015
Kvantitativ betydning af drænafstrømning Estimeret >60% af landbrugsareal drænet Estimeret næringsstoftab via dræn 45-60% of total N (~ 22.000 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
www.supremetech.dk Strategisk Forskningsrådsprojekt (2010-2015), 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.)
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
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 3- + 10e - + 12H + N 2(g) + 6H 2 O N-fjernelse: 0.001-0.48 g N /m 2 /dag
Hvor skal drænfiltre implementeres? Implementering af drænfilterløsninger
Konstrueret vådområde ved Rodstenseje www.dlmo.dk August 2011 Marts 2011 Foto Flemming Gertz, VFL
Erfaringer med simple konstruerede vådområder? Svenske erfaringer Høje årlige fjernelsesrater 400-2500 (900) kg N/ha vådområde 18-48 (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 44 40 to 88 New Zealand 21 to 79-101 to 80 Norge 3 to15 16 to 83 Sverige 2 to 70 1 to 38
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
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
Kvælstoffjernelse New Zealandsk vejledning Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø
Hvor meget vand strømmer i dræn fra danske marker? Foto Flemming Gertz, VFL
Implementering af drænfilterløsninger (IDRÆN) Grønt Udviklings og Demonstrations Program, 2011-2015, 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
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
AFSTRØMNING FRA DRÆN DRAINAGE FLOW (mm day -1 ) 20 15 10 5 0 0 20 40 60 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 ) 15 10 5 20 40 60 PRECIPITATION (mm day -1 ) 0
HYDRO-TOPOGRAFISK GRADIENT
FENSHOLT DELOPLAND TIL NORSMINDE FJORD Typisk østjysk drænet moræneopland Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø
KORTLÆGNING OG MONITERING
Er drænfilterteknologier omkostningseffektive løsninger? Nuværende næringsstofudvaskning via dræn Kvælstoftab: 18.000-25.200 t N/år Fosfortab: 400 t P/år Potentiel filter reduktionseffektivitet: 30-80% Potentiel næringsstofreduktion Kvælstofreduktion: 5400-20.000 t N/år Fosforreduktion: 120-320 t P/year Drænfilterteknologier er kvantitativt relevante løsninger Estimerede omkostninger og omkostningseffektivitet Antagelse drænopland med belastning på 500-2000 kg/n år Omkostninger på drænfilter: 150.000-300.000kr Drænfilter reduktionseffektivitet: 30-80% Seniorforsker Omkostningseffektivitet: Charlotte Kjærgaard 5-100 Kr/kg N Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø Drænfilterteknologier er potentielt omkostningseffektive løsninger
Tak for opmærksomheden