Rörflen som biogassubstrat

(1)

Thomas Prade

Institutionen för biosystem och teknik

Rörflen som biogassubstrat

Vad påverkar hållbarheten när biogasen används som fordonsgas?

Aktuella användningsområden för rörflen?

Nya rörflenaffärer?

Örebro Universitet

2013-04-18

(2)

Thomas Prade

Sven-Erik Svensson, Thomas Prade, Georg Carlsson Sveriges lantbruksuniversitet (SLU)

Biosystem och teknologi Box 103

23053 Alnarp

Rörflen som biogassubstrat

Vad påverkar hållbarheten när biogasen används som fordonsgas?

(3)

Metanpotential hos rörflen vid olika skörde- tider i 1 och 2-skördesystem på Jylland

– Chemical composition and methane yield of reed canary grass as influenced by harvesting time and harvest frequency

– Bioresource Technology, Volume 130, February 2013, Pages 659–666

– Tanka P. Kandel, Sutaryo Sutaryo, Henrik B. Møller, Uffe Jørgensen, Poul E. Lærke

– http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2012.11.138

(4)

Metanpotential hos rörflen vid olika skörde- tider i 1 och 2-skördesystem på Jylland

– Bamse

– NPK 60-13-77 kg per ha, 4 april

– Biomassaskörd, var 14:e dag maj – sept i 1-skördesystemet

– Biomassaskörd den 15 juni och 22 sept i 2-skördesystemet

– Gödsling ytterligare en gång med NPK 60-13-77 kg

efter skörden den 15 juni i hälften av försöksrutorna

(TC-F resp. TC-U)

(5)

Slutsatser från denna artikel

– Tvåskördesystem med 2 x NPK 60-13-77 kg per ha gav 15 - 17 ton ts per ha

– Enskördesystemet med 1 x NPK 60-13-77 kg per ha gav max 12 ton ts per ha

– 5430 m ³ jfr 3735 m ³ CH ₄ per ha för

tvåskördesystemet resp. enskördesystemet (+45%)

– Liknande skördenivåer, ca 12 ton ts per ha, för gödslad rörflen i enskördesystem, 2010-09-20, på SLU Alnarp, och med samma avkastning för saltelm, Szarvasi-1.

(LTJ-Rapport 2013:12, Växtnäring från trekammarbrunnar till energigräs)

(6)

Slutsats från denna artikel

– Tvåskördesystem med 2 x NPK 60-13-77 kg per ha gav 15 - 17 ton ts per ha

– Enskördesystemet med 1 x NPK 60-13-77 kg per ha gav max 12 ton ts per ha

– 5430 m ³ jfr 3735 m ³ CH ₄ per ha för

tvåskördesystemet resp. enskördesystemet (+45%)

Hur hållbart är då rörflen som substrat vid

produktion av fordonsgas (biogas)?

(7)

Varför energigräs i renbestånd?

(8)

Proceedings of the 20th General Meeting of the European Grassland Federation, Luzern, Switzerland, 21-24 June 2004, pp 183-185.

Försöksodlingar på åkermark (Röbäcksdalen, Umeå)

4 gräsarter (fårsvingel, hundäxing, rörflen, timotej); 4 baljväxter (alsikeklöver,

käringtand, rödklöver, vitklöver); 4 örter (prästkrage, rölleka, smörblomma, ängssyra) Etablering 1996, skörd en gång per år i augusti

Ingen gödsling mellan 1996 och 2001

50 kg N (ammoniumnitrat) till halva rutorna 2002 och 2003

(9)

Biomass from marginal land

- EU project ”GrassMargins”, 2012-2015

Effects of plant species composition, fetilization and harvest regime on biomass production and nitrogen fixation.

Genomförs i Sverige på Alnarp och Götala

(10)

0 2 4 6 8 10

B io m ass yi e ld , t o n D M p e r h a

Mean +/-SD, n=4

Biomass yield 17 Sep Biomass yield 26 June

Ellinge…

(11)

http://agrotech.dk/projekter/biom-projektet

Studiebesök till Nörreådalen och Foulum den 10 juni 2013!!

(12)

Inst. för biosystem och teknologi, SLU Alnarp

http://agrotech.dk/sites/agrotech.dk/files/projekt/biom-projektet/hanne-bang-bligaardkonklusioner.pdf

Produktion av biogas och

ekologisk biogödsel samt

renare vatten

(13)

Odlingssystem för produktion av biogassubstrat på marginaljord

Projektdeltagare

Maria Berglund, HS Halland Charlott Gissén, SLU Alnarp Ida Helander, Falköpings kommun

Sven-Erik Svensson, SLU Alnarp

Redovisning vid BioM:s avslutningskonferens i Viborg

2012-11-27

Sven-Erik Svensson SLU Alnarp

sven-erik.svensson@slu.se

+ 46 40 41 51 34

(14)

Odlingssystem för produktion av biogassubstrat på marginaljord

1. Utvärdera grödor via odlingsförsök på marginaljordar med

något högre mullhalt, med syfte att ge förslag på odlings-

system för produktion av biogassubstrat på kantzoner

och andra marker.

(15)

Field experiment at Jättene, Falköping, 2011-2013

Photos: Georg Carlsson

(taken in July 2012)

(16)

Biogasgrödor på kantzon

1. Rörflen Bamse 100 %

2. Rörflen Bamse 50%, Timotej Switch 25% och Rörsvingel Swaj 25%

3. Rörflen Bamse 100 % + N-fix*

4. Rörflen Bamse 50%, Timotej Switch 25% och Rörsving. Swaj 25%+N-fix*

5. Biogasvall; SW 979

**N-fix*= bottengröda med baljväxter bestående av:**

Alsikeklöver, Blålucern, Kärringtand och Vitklöver

Gödsling: 0 resp. 60 + 40 kg N per ha samt

PK efter markkartering (har ej behövts hittills)

Skörd: 2 gånger per år; före 1 juli och efter 15 sept (justerat 2013)

(17)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

kg DM per ha Mean +/-SE, n=4

Plant species composition

Biomass yield in 2012 (total of 2 harvests, July and October)

0N 60+40N

0 1000 2000 3000 4000 5000

Plant species composition Biomass yield 5 October 2012

0N 60+40N 0

2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Plant species composition

Biomass yield in 2011 (one harvest in September)

0N 30N

0 2000 4000 6000 8000 10000

Plant species composition Biomass yield 6 July 2012

0N 60N (+40)

Field experiment at Jättene, Falköping, 2011-2012

(18)

(19)

http://miljo.lth.se/forskning/completed_research_projects/crops_for_biogas/

(20)

CO ₂ -emissioner - odling

0 500 1000 1500 2000 2500

Mineralgödsel

CO

2

-e mis s ion e r [k g h a

-1

]

Ha mp a

Be tor Ma js

Rå gve te Va ll

(21)

CO ₂ -emissioner - odling

0 500 1000 1500 2000 2500

Mineralgödsel Rötrest + mineralgödsel

CO

2

-e mis s ion e r [k g h a

-1

]

Ha mp a

Be tor Ma js

Rå gve te Va ll

-56% -37% -53% -36% -49%

(22)

0 500 1000 1500 2000 2500

Mineralgödsel Rötrest + mineralgödsel

CO

2

-e mis s ion e r [k g h a

-1

]

Ha mp a

Be tor Ma js

Rå gve te Va ll

-56% -37% -53% -36% -49%

CO ₂ -emissioner - odling

Hela kedjan

till fordonsgas 62% 75% 64% 68% 93%

(23)

En CO ₂ reduktion på ca 5 till ca 10 ton per ha och år beroende på gröda

ATL, 9 november 2012

(24)

Vall som biogassubstrat

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Biogasproduktion Lagring och transport Biogen lustgas

Odling och skörd Markkolsförändring

Nettoemissioner av CO

₂

-ekv.

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

bensin

Källa: Prade, T., et al., EU sustainability criteria for biofuels potentially restrict ley crop production on marginal land for use as biogas substrate. Grassl Sci Eur, 2013. 18.

(25)

Vall som biogassubstrat

rötrest + mineralgödsel NPK 140-22-50 kg/ha

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

(26)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

rötrest + mineralgödsel

(27)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

rötrest + mineralgödsel

(28)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

rötrest + mineralgödsel

(29)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

mineralgödslad NPK 140-22-50 kg/ha

(30)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

ogödslad marginalmark

(31)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

CO

2

-e kvi va le n ti n te n si te t [kg GJ

-1

]

Biomassaavkastning [ton TS ha

^-1

a

^-1

]

-35 % -50 % -60 %

Vall som biogassubstrat

Högre produktivitet vid 160 kg N (100 kg N som biogödsel)

(32)

Thomas Prade

Rörflen som biogassubstrat

Rörflen som biogassubstrat

Vad påverkar hållbarheten när biogasen används som fordonsgas?

Aktuella användningsområden för rörflen?

Nya rörflenaffärer?

Örebro Universitet

2013-04-18

Sven-Erik Svensson, Thomas Prade, Georg Carlsson Sveriges lantbruksuniversitet (SLU)

Biosystem och teknologi Box 103

23053 Alnarp

Rörflen som biogassubstrat

Vad påverkar hållbarheten när biogasen används som fordonsgas?

Metanpotential hos rörflen vid olika skörde- tider i 1 och 2-skördesystem på Jylland

– Chemical composition and methane yield of reed canary grass as influenced by harvesting time and harvest frequency

– Bioresource Technology, Volume 130, February 2013, Pages 659–666

– Tanka P. Kandel, Sutaryo Sutaryo, Henrik B. Møller, Uffe Jørgensen, Poul E. Lærke

– http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2012.11.138

Metanpotential hos rörflen vid olika skörde- tider i 1 och 2-skördesystem på Jylland

– Bamse

– NPK 60-13-77 kg per ha, 4 april

– Biomassaskörd, var 14:e dag maj – sept i 1-skördesystemet

– Biomassaskörd den 15 juni och 22 sept i 2-skördesystemet

– Gödsling ytterligare en gång med NPK 60-13-77 kg

efter skörden den 15 juni i hälften av försöksrutorna

(TC-F resp. TC-U)

Slutsatser från denna artikel

– Tvåskördesystem med 2 x NPK 60-13-77 kg per ha gav 15 - 17 ton ts per ha

– Enskördesystemet med 1 x NPK 60-13-77 kg per ha gav max 12 ton ts per ha

– 5430 m 3 jfr 3735 m 3 CH 4 per ha för

tvåskördesystemet resp. enskördesystemet (+45%)

– Liknande skördenivåer, ca 12 ton ts per ha, för gödslad rörflen i enskördesystem, 2010-09-20, på SLU Alnarp, och med samma avkastning för saltelm, Szarvasi-1.

(LTJ-Rapport 2013:12, Växtnäring från trekammarbrunnar till energigräs)

Slutsats från denna artikel

– Tvåskördesystem med 2 x NPK 60-13-77 kg per ha gav 15 - 17 ton ts per ha

– Enskördesystemet med 1 x NPK 60-13-77 kg per ha gav max 12 ton ts per ha

– 5430 m 3 jfr 3735 m 3 CH 4 per ha för

tvåskördesystemet resp. enskördesystemet (+45%)

Hur hållbart är då rörflen som substrat vid

produktion av fordonsgas (biogas)?

Varför energigräs i renbestånd?

Proceedings of the 20th General Meeting of the European Grassland Federation, Luzern, Switzerland, 21-24 June 2004, pp 183-185.

Försöksodlingar på åkermark (Röbäcksdalen, Umeå)

4 gräsarter (fårsvingel, hundäxing, rörflen, timotej); 4 baljväxter (alsikeklöver,

käringtand, rödklöver, vitklöver); 4 örter (prästkrage, rölleka, smörblomma, ängssyra) Etablering 1996, skörd en gång per år i augusti

Ingen gödsling mellan 1996 och 2001

50 kg N (ammoniumnitrat) till halva rutorna 2002 och 2003

Biomass from marginal land

- EU project ”GrassMargins”, 2012-2015

Effects of plant species composition, fetilization and harvest regime on biomass production and nitrogen fixation.

Genomförs i Sverige på Alnarp och Götala

B io m ass yi e ld , t o n D M p e r h a

Ellinge…

http://agrotech.dk/projekter/biom-projektet

Studiebesök till Nörreådalen och Foulum den 10 juni 2013!!

http://agrotech.dk/sites/agrotech.dk/files/projekt/biom-projektet/hanne-bang-bligaardkonklusioner.pdf

Produktion av biogas och

ekologisk biogödsel samt

renare vatten

Odlingssystem för produktion av biogassubstrat på marginaljord

Projektdeltagare

Maria Berglund, HS Halland Charlott Gissén, SLU Alnarp Ida Helander, Falköpings kommun

Sven-Erik Svensson, SLU Alnarp

Redovisning vid BioM:s avslutningskonferens i Viborg

2012-11-27

Sven-Erik Svensson SLU Alnarp

sven-erik.svensson@slu.se

+ 46 40 41 51 34

Odlingssystem för produktion av biogassubstrat på marginaljord

1. Utvärdera grödor via odlingsförsök på marginaljordar med

något högre mullhalt, med syfte att ge förslag på odlings-

system för produktion av biogassubstrat på kantzoner

och andra marker.

Field experiment at Jättene, Falköping, 2011-2013

Photos: Georg Carlsson

(taken in July 2012)

Biogasgrödor på kantzon

1. Rörflen Bamse 100 %

2. Rörflen Bamse 50%, Timotej Switch 25% och Rörsvingel Swaj 25%

3. Rörflen Bamse 100 % + N-fix*

4. Rörflen Bamse 50%, Timotej Switch 25% och Rörsving. Swaj 25%+N-fix*

– 5430 m ³ jfr 3735 m ³ CH ₄ per ha för

– 5430 m ³ jfr 3735 m ³ CH ₄ per ha för

**N-fix*= bottengröda med baljväxter bestående av:**

CO ₂ -emissioner - odling

CO ₂ -emissioner - odling

CO ₂ -emissioner - odling

En CO ₂ reduktion på ca 5 till ca 10 ton per ha och år beroende på gröda