Växtnäringsbalans

När vi använder råvaror från jordbruk och skog, sker en bortförsel av näringsämnen vilket

kan ha betydelse för den framtida produktiviteten. Förlusten av näringsämnen kan

kompenseras genom tillförsel av ny näring, men med risk för näringsläckage till omgivande

miljöer. Vissa näringsämnen är dessutom begränsade resurser, t ex fosfor som bryts från

gruvor kan ta slut. Vissa forskare hävdar att fosfor kommer att bli en bristvara inom 50-100

år (Cordell et al., 2009), medan andra hävdar att reserverna är minst 10 gånger större (Elser,

2012). Vissa näringsämnen som till exempel kväve är inte begränsade (luften vi andas består

av runt 78% kväve) men är förknippade med hög fossil energianvändning i tillverkningen.

Med andra ord är näringsämnen viktiga resurser och näringsbalansen i biodrivmedelskedjan

är viktiga att studera

Vissa biodrivmedelssystem möjliggör recirkulation av bortförda näringsämnen, t ex i en

biogasprocess utvinns metan men all näring finns kvar i rötresten. För etanol baserad på

grödor återfinns all näringen i dranken (Lory et al., 2008), som ofta används som djurfoder

och därefter hamnar i gödsel och kan återföras till åkermark. I andra processer så som

förbränning och förgasning försvinner allt kväve till atmosfären, men kalium och fosfor

återfinns i askan. Eventuellt kan en del av kvävet fångas in i förgasningsprocessen (s k

ammonia recovery). I en studie av Anex et al. (2007) fann man att i en kombinerad

etanol-förgasningsanläggning baserad på switchgrass (panicum vigatum), kunde 78% av kvävet

f3 2013:13 33

återföras till odlingen. I övrigt finns inte mycket litteratur kring näringsbalanser för hela

biodrivmedelssystem, men väl för enskilda grödor eller biprodukter från jord- och

skogsbruk vilket beskrivs i de följande avsnitten.

2.3.1 Näringsbalans för jordbruksråvaror

Att beräkna näringsbalans innebär att studera flöden av näring in och ut ur ett system.

Systemet kan till exempel vara Sverige, en gård eller ett enskilt fält. I det svenska jordbruket

som helhet användes under odlingsåret 2010/11 169 800 ton kvävegödsel, 10 300 ton fosfor

och 23 100 ton kalium (SCB, 2012). Samtidigt förs växtnäring bort från gårdarna genom att

mycket av den växtnäring som finns i mat kommer aldrig tillbaka till jordbruket. Växtnäring

försvinner också via läckage och erosion. Näringsläckage uppkommer vid överskott av

näring som växterna inte kan ta upp. Gödslingen tillför mer vattenlösligt kväve och fosfor,

som kan föras med regnen nedåt i marken. Det mesta tas upp av grödorna, men en del

hamnar nedanför rotdjupet där den inte kan nås av växtrötterna. Den näringen förs istället

vidare till grundvatten, diken och vattendrag och i slutänden hamnar den i haven. Även

omrörning i marken genom plöjning, harvning och sådd, gör att omsättningen i jorden ökar

och näringsämnen frigörs. Av de mänskligt påverkade utsläppen av kväve och fosfor i

Sverige, står jordbruket för ungefär 43 respektive 44 procent. Resten av utsläppen kommer

från punktkällor, d v s reningsverk, enskilda avlopp och industrier (SJV, 2013).

För ettåriga grödor, som spannmål och oljeväxter, finns mycket litteratur kring

växtnäringsbalanser, då det är viktigt för produktiviteten och lönsamheten med en

välbalanserad näringsgiva. På till exempel Greppa Näringens hemsida (www.greppa.nu)

finns växtnäringsbalansverktyg och kvävesimulator att ladda ner som hjälp till lantbrukare.

Mängden tillförd näring handlar om förväntad avkastningsnivå, pris på näringsämnena och

vilket pris man kan förvänta sig att få för produkten.

Med ett biodrivmedelsperspektiv kan det vara intressant att fundera på näringsbalans för

enskilda typer av grödor eller biprodukter från jordbruket som kan användas som råvaror.

Det är dock stora geografiska skillnader mellan odling i södra och norra Sverige, mellan

djur- och växtodlingsgårdar, konventionell och ekologisk odling, mm. Därför blir den

följande diskussionen väldigt övergripande.

De flesta grödor som används för biodrivmedel är inte odlade specifikt för ändamålet.

Studier visar dock att det kan finnas stora fördelar med att anpassa odlingen, t ex kan

kvävegivan till vete som ska användas till etanol minskas rejält eftersom lägre givor inte

nödvändigtvis ger lägre avkastning, men sammansättningen i spannmålskärnan ändrar sig så

att det blir mer stärkelse och mindre protein (hög proteinhalt är viktig om man odlar vete till

bröd). För etanolprocessen är dock en hög stärkelsehalt bra för utbytet. Det kan alltså ge

stora miljövinster att odla vete anpassad till etanolproduktion (Ahlgren et al., 2009;

Gunnarsson et al., 2008). Nackdelen med anpassad odling är att det blir en mindre marknad

och därmed mindre flexibelt för lantbrukaren att sälja till andra ändamål. Proteinhalten i

dranken kan också bli lägre vilket minskar värdet som djurfoder.

Halm pekas ofta ut som ett lovande material för biodrivmedelsproduktion. Hur påverkar då

skörd av halm näringsbalansen i marken? Skörd av halm från spannmålsodling kan märkligt

f3 2013:13 34

nog öka mängden växttillgängligt kväve i marken, åtminstone i ett kortare tidsperspektiv.

Detta eftersom halm som lämnas kvar på fält kan immobilisera annat mineraliserat kväve

när det bryts ner. Dock leder halm som lämnas kvar till ökad mängd organiskt kväve i

marken, vilket är viktigt för den långsiktiga bördigheten (Powlson et al., 2011). Skillnad i

skördenivå hos efterföljande grödor mellan att lämna kvar eller föra bort halm är dock svåra

att avgöra, det är mer än bara kvävet som ingår i samspelet. Vi kan dock konstatera att

mängden kväve i exempelvis vetehalm är ca 25 kg N per hektar (SJV, 2008a) med

antagandet av en skörd på tre ton halm jämfört med ca 110 kg N per hektar i

spannmålskärnorna vid en skörd på 6 ton (Greppa Näringen, 2010).

Flera olika typer av fleråriga energigrödor och energigräs kan också användas som

råmaterial till biodrivmedel. Ofta behöver dessa typer av grödor mindre gödsling än ettåriga

växter. Det finns också större möjligheter att använda rötslam och vatten från reningsverk,

då biomassan inte går in i livsmedelsystemet.

2.3.2 Näringsbalans för skogsbränslen

Skogsmarken beräknas stå för en stor del av den totala tillförseln av kväve och fosfor till

hav (40 resp. 35%) i Sverige. Av de mänskligt påverkade utsläppen (d v s från hyggen) av

kväve och fosfor i Sverige till havet, står skogen dock enbart för ungefär 4 resp. 1 procent

av utsläppen av kväve och fosfor i Sverige (Naturvårdsverket, 2008).

Att samla in skogsrester påverkar näringsbalansen genom att näringsämnen förs bort från

systemet, men också p g a påverkan på omsättningen i marken och jordpackning som

orsakas av skogsmaskiner. I de flesta studier kring näringsbalanser i skog är kväve

huvudfokus; många skogsmarker i Sverige har brist på tillgängligt kväve (Höglund et al.,

2013). Det finns dock stora geografiska variationer i kväveinnehåll i skogsmark. Dessa

orsakas huvudsakligen av variation i atmosfäriskt nedfall av kväve som härrör från

förbränningsrelaterade utsläpp från t.ex. kraftverk och vägtrafik, samt från ammoniakutsläpp

från t.ex. djurstallar (Bertills & Näsholm, 2000). Utländska källor beräknas bidra till över 90

procent av nedfallet av kväveoxider och 70 procent av ammoniaknedfallet över Sverige

(Miljömålsportalen, 2013). Alltså kan bortförsel av näringsämnen vara positivt i områden

med hög kvävebelastning (de Jong, 2012). Generellt sett har södra Sverige större nedfall av

kväve och bortförsel av rester kan minska kvävebelastningen, vilket ger miljöfördelar. I

områden med lägre kvävenedfall är bortförsel negativt genom att skogsproduktionen kan

minska på kort sikt efter GROT-uttag, om inte näringskompensation sker med i första hand

kväve (Energimyndigheten, 2006).

Återföring av aska är ett sätt att kompensera för de bortförda näringsämnena. Aska från

biobränslen innehåller alla näringsämnen som fanns i veden, förutom kvävet. Utöver att

aska är en källa till näringsämnen, så kan även askan påverka markens pH vilket har

betydelse för förmågan att ta upp näringsämnen (Löbermann, 2012). Ökat pH minskar även

försurningen av marken och de vattendrag som påverkas av markens vatten som annars blir

följden av uttag av biobränsle från skogen. En vanlig mängd som kan spridas är två till tre

ton torr aska per hektar beroende på trädslag och förutsättningar (Skogsstyrelsen, 2013b).

f3 2013:13 35

Påverkan på skogsproduktionen från askåterföring är dock inte helt klargjorda (de Jong,

2012). Enligt Skogforsk (2013) kan marker med hög andel kväve i förhållande till kol (låg

kol-kvävekvot) få en produktionsökning efter askåterföring. Marker med hög kol-kvävekvot

kan däremot få en produktionsminskning efter askåterföring. Det behövs mer forskning för

att bringa klarhet i på vilka marker det finns risk för skogsproduktionsnedsättningar vid

askåterföring, och på vilka marker en tillväxtökning kan väntas (de Jong, 2012).

Potentiella miljörisker med askåterföring hänger samman med varierande innehåll av

tungmetaller, organiska miljögifter och radiocesium. Askåterföring som baseras på enbart

skogsbränslen (GROT, spån, bark, stubbar) innebär ingen nettotillförsel av tungmetaller och

cesium till skogsmarken givet att den inte är kontaminerad, men kan möjligen påverka dessa

gifters biologiska tillgänglighet. Markskador orsakade av skogsavverkning och särskilt

stubbrytning anses också kunna leda till ökad metylering av kvicksilver (de Jong, 2012).

In document Dagens och framtidens hållbara biodrivmedel: Underlagsrapport från f3 till utredningen om FossilFri Fordonstrafik (Page 32-35)