• No results found

Phosphorus Footprint Model A Model Development and Application to the Swedish Bovine and Poultry Industries

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Phosphorus Footprint Model A Model Development and Application to the Swedish Bovine and Poultry Industries"

Copied!
64
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Phosphorus Footprint Model

A Model Development and Application to the

Swedish Bovine and Poultry Industries

Kim Dahlgren Strååt

Master of Science Thesis

Stockholm 2013

(2)
(3)

Kim Dahlgren Strååt

Master of Science Thesis

STOCKHOLM 2013

Phosphorus Footprint Model

A Model Development and Application to the

Swedish Bovine and Poultry Industries

PRESENTED AT

INDUSTRIAL ECOLOGY

ROYAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Supervisor:

Monika Olsson, Industriell ekologi, KTH

Jonas Svensson, Senior advisor and Business developer, Atkins

Examiner:

Monika Olsson, Industriell ekologi, KTH

(4)

TRITA-IM 2013:15

Industrial Ecology,

Royal Institute of Technology

www.ima.kth.se

(5)

 

Abstract  

For  this  master’s  thesis  a  Phosphorus  footprint  model  is  developed  for  and  applied  to  the  Swedish   bovine  and  poultry  industries.  The  flows  of  phosphorus  are  identified  and  quantified  to  create  an  input-­‐

output  balance  of  phosphorus  per  single  life  stage  of  a  meat  product.  The  Phosphorus  footprint  model  is   validated  by  applying  it  to  Kronfågel,  part  of  the  food  production  sector  at  Lantmännen.  The  results  are   presented  as  a  “Phosphorus  declaration”  for  one  kg  of  fresh,  boneless  chicken  meat.  The  declaration   shows  potential  for  Kronfågel  to  be  more  effective  in  their  phosphorus  management  by  closing  the  loop   between  their  core  processes  (animal  husbandry  and  livestock  industry)  and  the  upstream  process  (crop   production)  and  re-­‐circulating  manure  plus  slaughter  waste  back  to  agricultural  land.  The  largest  losses   are  identified  in  feed  production  and  animal  husbandry.    

The  conclusion  is  that  the  Phosphorus  footprint  is  the  accounting  methodology  framework  for  creating  a   quantified  flow  chart  and  the  Phosphorus  declaration  illustrates  the  losses  and  management  

improvement  possibilities.  Also  the  declaration  can  be  used  to  label  products,  increase  consumer   awareness,  as  well  as  implement  conscious  consumption  and  a  life  cycle  perspective  on  all  levels  related   to  Swedish  bovine  and  poultry  industries.  

   

(6)

Sammanfattning    

I  denna  master  uppsats  har  en  ”Phosphorus  footprint”  modell  utvecklats  för  och  applicerats  på  svensk   livsmedelsproduktion  med  fokus  på  kött.  Livscykeln  och  flödena  av  fosfor  är  identifierade  och  

konsumtionen  är  kvantifierad  för  att  skapa  en  substansflödesbalans  för  varje  enskilt  livssteg  i  en   köttprodukt.  Phosphorus  footprint  modellen  är  validerad  och  exemplifierad  genom  att  applikation    på   Kronfågel,  som  är  en  del  av  matproduktionssektorn  hos  Lantmännen.  Resultaten  presenteras  som  en  

”Fosfordeklaration”.    

Beräkningsmetodiken  är  retrospektiv  och  konsumtionsbaserad..  De  beräknade  in-­‐  och  utflödena  används   för  att  skapa  ett  kvantifierat  flödesschema  som  illustrerar  var  i  livscykeln  hushållningen  av  fosfor  kan   förbättras.    Genom  att  skapa  ett  flödesschema  över  kända  flöden,  så  kan  förlusterna  identifieras  och   beräknas  som  skillnaden.  Resultatet  presenteras  som  en  fosfordeklaration  för  den  studerade  

köttprodukten,  vilken  kan  användas  som  underlag  för  att  effektivisera  fosforhushållningen.  

Phosphorus  footprint  modellen  är  validerad  på  ett  verkligt  fall  som  är  utvecklat  tillsammans  med  

Lantmännen  och  applicerat  på  Kronfågels  kyckling.  Den  analyserade  produkten  är  ett  kg  av  färsk  och  kyld   kycklingfilé,  det  vill  säga  kött  utan  skinn  och  ben..  Resultaten  visar  att  det  finns  potential  för  Kronfågel  att   bli  bättre  med  avseende  på  deras  fosforhushållning.  Detta  kan  göras  genom  att  sluta  loopen  mellan   deras  kärnproduktioner  som  är  djurhållning  och  livsmedelsproduktion  och  uppströmsprocessen  odlingen   av  grödor  genom  återföring  av  stallgödsel  och  slakteriavfall  till  jordbruksmark.  De  största  förlusterna  är   identifierade  i  odlingen  av  grödor  och  hushållningen  av  djur.  Appliceringen  visar  att  det  är  brist  på   grundläggande  data  för  fosfor,  framförallt  i  konsumtions-­‐  och  slutstegen.  Beräkningarna  har  gjorts   genom  att  använda  statistisk  and  genomsnittliga  värden,  vilket  negativt  påverkar  noggrannheten  i   resultaten.    

Phosphorus  footprint  modellen  är  begränsad  till  att  visa  kvantitativ  och  inte  kvalitativ  data,  alltså  den   beräknar  endast  mängden  fosfor  i  de  identifierade  flödena  utan  att  redogöra  för  detaljer  kring  förening   eller  kvalité.  Modellen  saknar  även  en  koppling  till  de  ekonomiska  och  miljömässiga  fördelarna  av   förbättrad  och  mer  medveten  konsumtion.  Emellertid  resulterar  den  i  ett  illustrativt  och  kvantifierat   flödesschema  där  förbättrings-­‐  och  recirkulationsmöjligheter  enkelt  identifieras.  Dessutom  kan  

fosfordeklarationen  användas  för  att  märka  produkter  och  öka  konsumenters  medvetenhet,  samt  för  att   skapa  en  mer  eftertänksam  användning  och  ett  livscykelperspektiv  på  alla  nivåer  inom  svensk  

köttproduktion.  

Slutsatsen  är  att  Phosphorus  footprint  modellen  bistår  med  beräkningsmetodiken  för  att  skapa  ett   kvantifierat  flödesschema  och  att  fosfordeklarationen  illustrerar  förlusterna  och  möjligheterna  till   förbättrad  hushållning.  Generellt  presenterar  studien  viktiga  insikter  om  användningen  och  förlusterna   av  fosfor,  medan  de  identifierade  begränsningarna  (brist  på  data  och  en  ekonomisk  koppling)  borde   undersökas  för  att  vidare  förbättra  den  värdefulla  Phosphorus  footprint  modellen.      

   

(7)

Acknowledgements  

During  the  process  I  have  had  the  privilege  to  meet  many  talented  people  that  gave  valuable  insights,   guidance  and  advice  along  the  way.  I  would  like  to  thank  my  academic  supervisor  Monika  Olsson,   Director  of  studies  in  the  Industrial  Ecology  department  at  the  Royal  Institute  of  Technology,  which  has   shown  great  patience  and  understanding  throughout  this  process;  without  you  I  would  have  lost  my  way   plenty  of  times.  Also,  I  would  like  to  thank  my  business  contact  and  supervisor  Jonas  Svensson,  Senior   advisor  and  business  developer  at  Atkins,  with  whom  every  meeting  stirred  my  thoughts  around  the   project  mixing  it  with  new  ideas  and  points-­‐of-­‐view;  leaving  it  to  settle  into  something  better  every  time.  

Furthermore,  a  big  thank  you  to  Sofie  Villman  at  Lantmännen  for  believing  in  the  project  by  allowing  me   to  exemplify  and  apply  the  Phosphorus  footprint  model  on  the  Kronfågel  chicken  production.  In  addition,   a  big  thank  you  to  Markus  Hoffman  at  the  Federation  of  Swedish  Farmers  and  Kersti  Linderholm  for  your   time  and  interest  put  into  my  project,  as  well  as  for  your  comments  and  expertise  in  this  field.    

Thank  you  to  all  the  people  at  the  Sweco  Environment  department  in  Stockholm  and  in  particular  Petra   Carlenarson,  head  of  the  Environmental  Strategies  group,  for  having  me  and  for  your  support.  I  would   also  like  to  give  a  special  thank  you  to  Annika  Börje,  Environmental  consultant  at  Sweco,  who  took  an   orphan  under  her  wing  and  showed  her  the  ways  around  the  office.  Without  your  mentoring  I  would   have  missed  out  on  the  all  the  social  pleasures  and  benefits  of  the  everyday  working  life.    

Finally  a  great  thank  you  to  my  family  and  friends,  you  built  me  the  solid  ground  I  needed  to  power   through  until  the  end.  

Kim  Dahlgren  Strååt

(8)

 

Table  of  contents  

Abstract   I  

Sammanfattning   II  

Acknowledgements   III  

1.   Introduction   1  

1.1.   Aim  and  scope  ...  2  

1.2.   System  boundaries  and  limitations  ...  3  

1.3.   Methodology  and  structure  of  report  ...  4  

2.   Literature  background  and  overview  of  phosphorus   6   2.1.   Three  aspects  of  phosphorus  ...  6  

2.2.   Natural  and  anthropogenic  flows  ...  8  

3.   Model  development:  Phosphorus  accounting  and  flow  methodology   10   3.1.   Aims  and  accounting  methodology  ...  10  

3.2.   Phosphorus  flow  chart  ...  12  

3.3.   Phosphorus  declaration  ...  15  

4.   The  Phosphorus  footprint  model   17   4.1.   System  definition  and  setting  the  aim  ...  17  

4.2.   Identification  of  life  stages  and  flows  ...  19  

4.3.   Data  collection  and  calculation  ...  20  

4.4.   Interpretation  and  phosphorus  declaration  ...  22  

5.   Model  validation:  Case  study  -­‐  Kronfågel   23   5.1.   System  definition  and  aim  ...  23  

5.2.   Identification  of  life  stages  and  flows  ...  25  

5.3.   Data  collection  and  calculation  ...  27  

5.4.   Interpretation  and  Phosphorus  declaration  ...  34  

6.   Discussion     38   6.1.   Objectives  of  the  Phosphorus  footprint  model  ...  38  

6.2.   Model  application  ...  39  

6.3.   Final  comments  ...  40  

7.   Conclusions  and  future  recommendations   42  

8.   References   43  

Appendix  1:  The  Phosphorus  Footprint  Manual   48  

Appendix  2:  Model  validation  data  and  calculations   53  

(9)

 

1. Introduction  

The  world’s  population  is  increasing;  in  2011  it  passed  the  seven  billion  mark  and  it  is  predicted  to   continue  to  increase  2.8%  annually  (World  Bank,  2013).  This  puts  pressure  on  our  planet  and  its   resources  and  in  realization  of  this;  the  concept  of  planetary  boundaries  was  introduced  in  2009   (Rockström,  et  al.,  2009).  The  boundaries  identify  and  quantify  the  safe  operating  space  for  humanity   with  respect  to  nine  Earth  System  processes;  climate  change,  ocean  acidification,  stratospheric  ozone   depletion,  atmospheric  aerosol  loading,  biogeochemical  flows  including  interference  with  phosphorus   and  nitrogen  cycles,  global  freshwater  consumption,  land-­‐system  change,  rate  of  bio-­‐diversity  loss  and   chemical  pollution.  Information  on  the  planetary  boundaries  and  the  overshoot  our  consumption  cause   is  spreading  and  initiatives  to  support  the  development  of  sustainable  business  is  increasing  (Stockholm   Resilience  Centre,  2012;  Sustainable  Business,  2013).    Scientists  call  for  a  shift  in  mind-­‐set  from  linear,   command-­‐control  to  an  adaptive  and  more  flexible  approach  as  the  resilience  of  Earth  behaves  in  a  non-­‐

linear  way;  with  dips  and  transition  states  (Rockström,  et  al.,  2009).  

As  globalization  increases,  so  does  the  complexity  regarding  where  in  the  world  the  environmental   effects  connected  to  our  consumption  occur.  This  complexity  makes  it  increasingly  complicated  for   companies,  municipalities  and  consumers  to  investigate  and  identify  the  environmental  consequences   connected  to  the  goods  they  consume.  Still,  there  are  many  positive  incentives,  e.g.  companies  have  the   possibility  to  increase  the  efficiency  in  their  production  chain,  increase  profits  and,  strengthen  its  brand   and  competitiveness  (Wiedmann,  2009).  More  importantly  however  is  the  escalating  pressure  our   consumption  puts  on  our  limited  natural  resources  and  soon  the  peak  will  be  reached  for  many  of  them.  

Phosphorus  is  one  example  where  some  scientists  predict  a  “Peak  Phosphorus”  in  50-­‐100  years  (Cordell,   et  al.,  2009).  Phosphorus  is  a  multifaceted  substance  and  its  inherent  intricacy  is  further  complicated  by   global  market  systems,  which  decouple  source  and  consequence;  geopolitics  that  inevitably  follow   natural  resource  distribution;  and  a  lack  of  information  and  data.    

The  mining  and  search  for  phosphate  rock  is  intensifying  in  order  to  accommodate  the  growing  demand   in  agriculture  and  food  production  and  at  the  same  time  as  the  known  reserves  and  their  quality  are   diminishing  (Cordell,  et  al.,  2009).  But  even  though  phosphorus  is  an  essential  and  finite  resource,  only   about  20%  of  the  mined  phosphorus  ends  up  in  the  goods  we  consume  (Cordell  &  Rosemarin,  2011).  

Large  amounts  are  lost  along  the  chain,  in  waste,  wastewater,  in  surrounding  streams  or  as  store   fertilization  to  soils  causing  disruption  in  the  ecosystems  and  eutrophication,  one  of  today’s  major   environmental  issues.  Municipalities  are  evaluating  their  possibilities  of  becoming  phosphorus  and   nitrogen  neutral  and  actors  within  the  agricultural  sector  are  realizing  the  importance  of  good   management  and  adjust  their  business  accordingly.  The  lens  through  which  we  view  sustainable  

development  is  too  small  and  the  focus  lies  to  a  great  extent  on  reactive,  end-­‐of-­‐pipe  solutions  instead  of   proactive,  circular  system.  For  phosphorus,  a  broader  focus  is  needed  that  includes  not  only  the  

environmental  issues,  but  also  the  scarcity  of  the  resource  (Cordell  &  Rosemarin,  2011).  This  could  help   secure  access  and  availability  of  phosphorus  in  the  future,  along  with  preventing  and  limiting  further   imbalance  of  the  ecosystems.  So  by  dealing  with  this  shortage,  the  imbalance  and  to  improve  the  

(10)

resource  management;  the  environmentally  disruptive  losses  and  leakages  can  be  limited.  For  this  a  shift   in  focus  is  essential;  from  linear  to  looped  systems,  end-­‐of-­‐pipe  to  recirculation  techniques,  reactive  to   proactive  solutions.  The  first  step  towards  doing  this  is  investigating  and  mapping  the  resource  use.  For   this  a  model  needs  to  be  developed.    

Water  footprint,  Carbon  footprint  and  Ecological  footprint  models  have  all  been  developed  to  account   for  consumption,  assess  environmental  impacts  and  to  recognize  other  consequences  connected  to  a   product,  an  industry  or  a  population.  There  are  several  models  for  accounting  the  environmental  impact   caused  by  the  production  of  goods,  e.g.  Life  Cycle  Analysis  (LCA)  measured  in  carbon  dioxide  equivalents,   and  by  the  usage  of  materials  and  substances,  e.g.  Material  Flow  Analysis  (MFA)  and  Substance  Flow   Analysis  (SFA)  (Moberg,  et  al.,  1999).  From  these  concepts  and  this  information,  Environmental  Product   Declarations  (EPD)  and  Climate  Declarations  have  been  developed  to  communicate  the  impact  the  life  of   products  and  services  have  on  the  environment  (International  EPDsystem,  2008;  Swedish  Environmental   Management  Council,  unknown).    Currently  however  there  is  no  “Phosphorus  footprint”  model  to   account  for  the  use  and  “Phosphorus  declare”  products.  As  Peak  Phosphorous  is  approaching  without   the  use  or  need  is  decreasing,  it  is  necessary  to  oversee  the  usage  and  find  the  possible  management   improvements.  As  researchers  submit  that  Sweden  could  reuse  more  phosphorus  (Linderholm,  2012),   improving  its  management  is  not  only  a  necessity  but  also  possible.  

The  phosphorus  flows  through  society  and  nature  due  to  human  activities  in  Swedish  bovine  and  poultry   industries  are  numerous.  One  of  the  purposes  of  the  Phosphorus  footprint  model  and  accounting   framework  developed  in  this  project  is  to  quantify  and  illustrate  these  flows.  The  result  is  a  phosphorus   flow  map  that  can  be  used  to  facilitate  an  optimized  use  of  phosphorus  by  minimizing  losses  and  waste,   as  well  as  illustrate  recirculation  possibilities.    

1.1. Aim  and  scope  

The  aim  of  this  master’s  thesis  project  is  to  develop,  apply  and  analyse  a  Phosphorus  footprint  model  for   Swedish  bovine  and  poultry  industries.  The  specific  aim  and  methodology  will  be  explained  later  in  the   Model  Development  chapter.  The  project  has  four  main  objectives:    

1) Description  of  phosphorus  and  the  concept  of  Phosphorus  footprint,  focusing  on  the  conditions   for  the  Swedish  bovine  and  poultry  industries    

2) Development  of  the  Phosphorus  footprint  model,  aims  and  framework  for  phosphorus   accounting  through  the  whole  life  cycle  of  a  meat  produced,  consumed  and  disposed  of  in   Sweden    

3) Validation  of  the  Phosphorus  footprint  model  by  real  case  application   4) Evaluation  and  critical  analysis  of  the  Phosphorus  footprint  model    

The  first  objective  includes  an  introduction  to  phosphorus  with  respect  to  three  aspects  essential  

nutrient,  environmental  issue  and  finite  resource,  as  well  as  an  account  of  the  natural  and  anthropogenic   phosphorus  flows.  The  second  objective  includes  a  description  of  the  aims  of  the  phosphorus  accounting   model  that  include:  to  provide  a  life  cycle  view  and  show  the  use  of  phosphorus  through  all  the  life   stages  of  a  meat  product;  be  used  as  a  basis  for  improving  phosphorus  management;  highlight  the  

(11)

scarcity  issue;  illustrate  possibilities  for  recycling;  and  be  easy  to  use  and  apply.  Also  included  is  the   development  of  a  phosphorus  flow  chart,  accounting  methodology  and  an  explanation  to  the  concept  of   Phosphorus  declaration.  The  third  objective  includes  application  of  the  Phosphorus  footprint  model  on  a   Kronfågel  fresh  chicken.  Kronfågel  is  part  of  Lantmännen,  a  Swedish  agriculture  and  food  production   company.  The  fourth  objective  includes  an  account  for  the  weaknesses  and  strengths  of  the  

methodology  based  on  the  aims  set  for  the  model,  its  transparency,  applicability  and  accuracy.  

1.2. System  boundaries  and  limitations  

The  report  will  only  briefly  present  the  status  of  the  global  use,  current  policies  and  the  consequences  of   the  environmental  effects  associated  to  phosphorus,  i.e.  the  report  will  not  investigate  nor  explain  these   issues  in  detail.  The  general  system  boundaries  for  the  Phosphorus  footprint  are  illustrated  in  Figure  1.  

The  life  stages  are  divided  into  pre-­‐production,  production,  consumption  and  disposal.  Flows  are  

illustrated  with  arrows  and  those  in  solid  black  are  included  while  those  in  dotted  grey  are  excluded.  The   potential  phosphorus  footprint  for  biofuel  used  for  transportation,  running  machines  and  for  any  bio   packaging  and  so  on  is  excluded  from  the  model.  The  pre-­‐production,  i.e.  the  extraction  of  natural   phosphorus  and  the  production  of  mineral  fertilizers,  is  also  excluded.  

Figure  1:  Illustration  of  the  Phosphorus  footprint  model  boundaries,  flows  in  solid,  black  are  included  while  flows  in  dotted    

grey  are  excluded.  

   

(12)

1.3. Methodology  and  structure  of  report  

The  project  is  performed  at  the  Industrial  Ecology  Department  at  the  Royal  Institute  of  Technology  and   Sweco,  an  international  consulting  company  within  engineering,  environmental  technology  and  

architecture.  The  model  application  and  study  is  developed  in  collaboration  with  Lantmännen,  a  Swedish   agriculture  and  food  production  company,  on  Kronfågel  fresh  chicken.  The  model  is  developed  for   mapping  and  accounting  the  flows  of  phosphorus  through  the  life  cycle  of  a  meat  product  produced  by   Swedish  bovine  and  poultry  industries.  The  foodstuff  meat  was  chosen  after  literature  research  on  the   basis  of  its  relatively  high  Phosphorus  footprint  and  the  increased  consumption  of  meat  following  a   change  in  dietary  trends  and  consumption  patterns.  Methodologies  used  are  literature  studies,  including   background  studies,  model  development  and  phosphorus  flow  analysis,  and  case  application.  The  report   is  divided  into  six  main  chapters  explained  below  and  illustrated  in  Figure  2:  

1) Introduction  to  the  relevance  and  importance  of  the  thesis  project  including  general  aim,   objectives  and  methodology    

2) Background  and  overview  to  the  phosphorus  issue  with  regards  to  its  three-­‐faceted  nature:  

essential  nutrient,  environmental  issue  and  finite  resource  as  well  as  a  study  of  the  natural  and   anthropogenic  phosphorus  flows  

3) Model  development  focusing  on  the  aims,  methodology  and  structure  for  the  Phosphorus   footprint  model.  The  chapter  also  identifies  the  flows  of  phosphorus  specific  to  Swedish  bovine   and  poultry  industries,  in  addition  to  briefly  explaining  the  concept  of  Phosphorus  declaration  as   a  way  of  presenting  the  results  of  phosphorus  accounting  

4) The  Phosphorus  footprint  model  presentation  in  its  completeness  structured  according  to  the   step-­‐wise  accounting  methodology  developed  in  the  previous  chapter  and  that  can  be  directly   applied  to  a  Phosphorus  footprint  study  

5) Model  validation  and  evaluation  through  real  case  application  on  fresh,  boneless  chicken  from   Kronfågel,  part  of  the  food  production  sector  at  Lantmännen  

6) Discussion,  conclusion  and  recommendations  for  future  work  

(13)

Figure  2:  Illutration  of  the  report  structure    

Model  development  

The  Phosphorus  footprint  model  is  a  way  for  agriculture  and  food  production  companies  to  create  a   quantitative  map  of  their  phosphorus  flows  and  identify  losses  on  a  per  life  stage  basis.  Primarily  it  is   developed  for  food  production  companies  in  the  bovine  and  poultry  industries  to  improve  collaborations   between  actors  in  the  food  production  chain.  The  model  is  developed  using  literature  studies  to  

understand  how  the  flows  of  and  politics  around  phosphorus  look  (i.e.  investigate  what  is  being  done   and  is  missing  in  the  field  of  phosphorus  management),  to  understand  the  structure  and  methodology   behind  the  existing  footprint  models,  and  identify  the  life  stages  and  flows  in  meat  production.    

Case  application  

The  Phosphorus  footprint  model  developed  in  this  report  is  applied  on  Kronfågel  chicken  to  quantify  the   phosphorus  flows  through  all  the  life  stages.  For  the  application,  the  Product  Category  Rules  (PCR)  for   meat  of  poultry,  CPC  group  2112  (IVL,  2010)  is  used  along  with  the  developed  accounting  methodology   and  Phosphorus  footprint  model.  Also,  an  LCA  for  Lantmännen  Kronfågel  (Widheden,  et  al.,  2001)  and   the  report  behind  the  Lantmännen  Kronfågel  Climate  declaration  (Tynelius,  2008)  are  used.  

(14)

2. Literature  background  and  overview  of  phosphorus  

This  first  chapter  supplies  a  background  and  an  introduction  to  the  phosphorus  issue  with  regards  to  its   three-­‐faceted  nature  in  addition  to  its  natural  and  anthropogenic  flows.  

2.1. Three  aspects  of  phosphorus  

In  the  middle  of  the  17th  century  the  German  alchemist  Henning  Brand  attempted  to  create  gold  by   condensing  urine  (Söderhäll,  2011).  Instead  Brand  discovered  phosphorus,  named  from  the  Greek  word   phosphoros  meaning,  “light  bearer”  as  it  became  luminous  when  in  contact  with  air.  Phosphorus  was   thus  one  of  the  first  elements  to  be  discovered.  This  section  is  an  introduction  to  the  importance  of  and   the  issues  around  phosphorus  with  respect  to  three  aspects;  it  is  an  essential  nutrient,  an  environmental   issue  and  a  finite  resource.  

Essential  nutrient  

All  living  things  require  phosphorus  (Nationalencyklopedin,  2013).  It  is  a  structure  element  in  DNA  and   RNA,  a  component  in  bones,  teeth  and  cell  membranes,  and  for  several  biological  systems  it  acts  as  a   buffer  and  energy  currency.  Also  it  is  necessary  for  several  essential  biological  processes  and  systems   such  as  photosynthesis,  respiration  and  various  muscle  and  nerve  functions.  In  humans  it  is  the  sixth   most  common  element  in  our  bodies  with  most  of  it  stored  in  our  bones  as  hydroxyapatite  (Söderhäll,   2011).  Plants  take  up  inorganic  phosphate  and  incorporate  it  into  organic  compounds,  and  this  organic   phosphate,  which  is  a  soluble  form,  is  thus  made  accessible  for  humans  and  other  animals  to  consume   (Naturvårdsverket,  2013).  Along  with  nitrogen,  sulphur  and  potassium,  phosphorus  is  one  of  the   elements  that  plants  often  have  a  deficit  of  and  consequently,  is  a  limiting  factor  in  cultivation  

(Nationalencyklopedin,  2013).  Therefore  fertilizers  have  long  since  been  added  in  modern  agriculture  to   ensure  good  cultivation  yields.    

Environmental  issue  

During  the  middle  of  the  20th  century  the  use  of  fertilizers  steadily  increased  and  created  a  phosphorus-­‐

storage  in  soils  (Nationalencyklopedin,  2013)  and,  the  release  from  waste  and  wastewater  treatment   plants  has  created  phosphorus-­‐storage  in  the  sediments  (Linderholm,  2013).  These  anthropogenic   phosphorus  stores  leaks  (mainly  from  sediments  but  to  some  extent  from  agricultural  soils)  causing   disruption  in  the  surrounding  ecosystems,  leading  to  eutrophication  in  waterways  and  putting  pressure   on  the  natural  regenerative  cycle.  Eutrophication  occurs  when  there  is  an  excess  of  nutrients,  which  lead   to  fast-­‐growing  bacteria  and  microorganisms  such  as  cyanobacteria  to  thrive  and  consume  the  oxygen  in   order  to  grow.  This  shakes  the  natural  balance  in  biological  and  hydrological  ecosystems  causing  

eutrophication,  and  in  some  cases  dead  zones  due  to  the  oxygen  deficit  (Blomqvist  &  Gunnars,  2006).  

The  realization  of  the  effects  fertilizers  had  on  the  ecosystems  in  developed  countries  has  led  to  strict   environmental  policies  frameworks,  which  have  contributed  to  food  production  in  industrialized   countries  being  outsourced  to  great  extent  (Cordell,  et  al.,  2009).  The  production  is  thereby  decoupled   from  the  consumption  and  disposal  that  causes  an  imbalance  on  the  global  phosphorus  scale.  Because,   when  food  is  produced,  phosphate  is  incorporated  or  invested,  into  the  good.  The  good  is  then  exported   and  consumed  and  disposed  of  elsewhere.  The  imbalance  is  caused,  as  the  investment  is  never  returned  

(15)

countries  (Cordell,  et  al.,  2009).  The  decoupling,  i.e.  the  separation  of  animal  husbandry  from  feed   production,  spread  after  the  Second  World  War  when  the  use  and  availability  of  mineral  fertilizers   increased  in  response  to  the  population  growth  (Tidåker,  2011)  and  the  accessibility  to  mineral  fertilizers   lessened  the  need  for  organic  fertilizers  (manure)  in  feed  and  feed  production.  Also,  the  separation   further  increased  the  need  for  mineral  fertilizers,  as  manure  was  no  longer  available  to  the  same  extent   locally,  further  tipping  the  regional  and  later  global  imbalance  scale.  This  is  the  case  for  many  other   consumer  goods:  as  the  separation,  globalization  and  expansion  of  markets  increase,  so  does  the   complexity  regarding  where  in  the  world  the  environmental  effects  connected  to  our  consumption   occur.  All  these  factors  make  tracking  and  taking  action  against  the  effects  increasingly  difficult  (Tidåker,   2011).  

Finite  resource  

Being  the  eleventh  most  common  substance  in  the  Earth’s  crust,  phosphorus  can  be  found  all  over  the   world,  but  there  are  only  a  few  places  where  there  are  large  enough  amounts  to  mine  

(Nationalencyklopedin,  2013).  Today  the  largest  reserves  are  in  China,  North  America  and  Western   Sahara  (Steen,  1998).  China  has  limited  their  exports  to  secure  their  own  supplies,  North  America  is   consuming  more  than  they  have  and  the  reserves  in  Western  Sahara  are  a  geopolitically  sensitive  issue   (Cordell,  et  al.,  2009).  Increasing  world  population  along  with  increased  consumption  and  demand  for   goods  and  services  adds  to  the  anthropogenic  pressure  on  nature,  its  reserves  and  services.  Some   scientists  predict  that  Peak  Phosphorus  is  soon  approaching,  if  not  already  passed,  and  that  the  reserves   may  be  depleted  in  50-­‐100  years  (Steen,  1998).  Others  add  that  the  notion  of  depletion  is  an  economic   and  technical  definition,  the  reserves  will  not  run-­‐out,  but  it  will  not  be  economically  viable  or  

technologically  possible  to  extract  them  (Selinus,  2011).  Most  policies  today  are  directed  at  handling  the   leakage  of  nutrients  from  croplands  into  lakes  and  streams,  i.e.  end-­‐of-­‐pipe  solutions,  and  few  mentions   that  phosphorus  is  a  finite  resource  that  has  to  be  managed  more  carefully.  This  is  both  with  regards  to   its  scarcity  and  to  the  negative  environmental  effects.    Nevertheless  the  issue  is  being  investigated  and   discussed  more  frequently  in  academia,  business  and  on  regional  levels.  

Sörenby  (2010)  map  the  flows  of  phosphorus  in  Stockholm,  Sweden  and  conclude  that  there  is  a  lack  of   recirculation  (despite  the  potential),  of  scarcity  related  governmental  policies  and  of  usage  

economization  (Sörenby,  2010).  The  most  interesting  conclusion,  which  highlights  the  relevance  of  this   project,  is  that  the  flows  of  phosphorus  to  lakes,  streams  and  the  Baltic  Sea  are  relatively  small  when   compared  to  flows  within  the  Stockholm  city  area.  These  flows  come  from  food  import,  from  shops  to   households  and  from  households  to  waste.  This  means  that  a  shift  in  mind-­‐set  from  end-­‐of-­‐pipe   solutions  to  recirculation  techniques  is  needed.  Another  example  is  a  project  commissioned  by  the   region  of  Norrköping,  Sweden  (Andersson,  et  al.,  2012).  Its  purpose  was  to  map  the  flows  of  nutrients   through  the  region,  and  propose  technical  solutions  to  obtain  a  better  recirculation  of  phosphorus  and   nitrogen,  in  order  to  evaluate  the  possibility  for  Norrköping  to  be  a  phosphorus  and  nitrogen  neutral   state  (Andersson,  et  al.,  2012).  

(16)

2.2. Natural  and  anthropogenic  flows  

The  world  has  its  natural  regenerative  cycles;  resources  are  shaped,  used  and  disposed  of,  then  broken   down  to  become  new  building  material  and  be  shaped  into  something  else,  ready  to  start  over.  These   cycles  occur  within  and  between  all  the  ecosystems  compartments;  atmosphere,  biosphere,  hydrosphere   and  lithosphere.  Phosphorus  is  part  of  a  land  and  water  based  biological  cycle  (Naturvårdsverket,  2013),   making  the  biosphere  and  the  hydrosphere  its  key  ecosystem  compartments.  Below  is  an  account  for  the   natural  flows  and  anthropogenic  phosphorus  flows,  and  the  human  pressure  on  the  natural  system,  in   order  to  understand  the  system  and  way  that  phosphorus  moves  through  society.  This  is  also  the  basis   for  developing  the  conceptual  phosphorus  flow  chart  under  chapter  Model  development:  Phosphorus   accounting  and  flow  methodology.  

Natural  flows  

Plants  take  up  inorganic  phosphate  (PO43-­‐)  from  the  soil  and  incorporate  it  into  organic  compounds.  

Plants  thus  make  phosphorus  available  for  animals,  fungi  and  bacteria  to  consume  (Naturvårdsverket,   2013).  In  turn,  these  animals  and  decomposers  break  it  down  to  inorganic  phosphate  and  return  it  to  the   soil,  completing  the  biological  phosphorus  cycle.  Phosphorus  is  also  part  of  a  hydrological  cycle  similar  to   the  biological,  and  these  two  are  connected  by  a  much  slower  (millions  of  years  compared  to  months  or   weeks)  geological  cycle.  The  geological  cycle  incorporate  sediments  from  the  hydrosphere,  by  lifting  it  up   into  the  terrestrial  environments,  creating  phosphate  rock.  Through  weathering  of  the  rock,  phosphates   are  released  into  the  soil  and  enter  the  biological  cycle.  (Naturvårdsverket,  2013)  This  is  the  natural   phosphorus  cycle;  see  Figure  3  below  (Selinus,  2011).    

Figure  3:  Illustration  of  the  three  natural  phosphorus  cycles  and  their  respective  time  frames  for  regeneration  without     anthropogenic  pressure  (Source:  Selinus,  2011)  

   

(17)

Anthropogenic  flows  

When  the  athropogenic  pressure  is  considered  as  in  Figure  4,  phosphorus  flows  in  a  different  way.  The   raw  input  of  phosphate  rock  is  mined  and  processed  for  mineral  fertilizer  production,  which  is  used  on   agricultural  land  for  feed  production.  Also  there  is  a  natural  addition  of  phosphorus  to  agricultural  land   as  existing  storage  in  soil  and  atmospheric  deposition.  The  cultivated  crops  are  fed  to  the  animals,  which   proceed  to  food  industry  for  slaughter,  processing  and  packaging.  The  food  industry  produces  waste  and   process  water,  which  goes  to  wastewater  and  water  treatment  respectively.  The  animals  produce   manure  that  is  used  on  agricultural  land  and  thus  part  of  an  internal  cycle.  After  the  meat  products  are   prepared  and  packaged,  they  are  sold  and  distributed  to  the  consumers.  Consumers  produce  household   food  waste,  mainly  organic  waste,  for  waste  treatment  and  toilet  waste  for  wastewater  treatment.  The   waste  is  used  for  biogas  or  energy  production.  Losses  and  waste  production  occur  in  all  stages;  

phosphate  mining  produce  mining  waste,  there  is  leakage  and  losses  from  agricultural  land  in  cultivation   and  animal  husbandry,  food  industry,  consumption  and  waste  management.    

Figure  4:  Phosphorus  flows  induced  by  anthropogenic  use.  Blue  arrow  shows  raw  input  of  phosphate  rock,  black  arrows    

shows  the  direction  of  flows  between  the  life  stages  in  agriculture  and  food  production,  green  arrows  shows  internal   recycling  flows  in  agriculture  and  the  red  arrows  show  outputs  and  losses  to  the  environment  (Source:  Selinus,  2011;  

Bergström,  et  al.,  2012).    

The  inputs  are  in  blue,  outputs  are  in  and  the  internal  flows  are  green.  The  flows  going  through  each  life   stage  and  on  to  the  next,  i.e.  intermediate  products  are  black.  

 

(18)

3. Model  development:  Phosphorus  accounting  and  flow  methodology  

In  the  same  way  as  a  foot  leaves  a  print  when  walking  down  the  beach;  the  life  of  products,  services,   industries,  populations  and  individuals  leave  their  mark  on  the  world.  Each  product  or  service,  similar  as   each  individual  or  population,  has  an  impact  on  the  world,  which  is  often  referred  to  as  its/their  

footprint.  Throughout  a  life  cycle  there  are  stages  of  material  extraction,  production,  usage  and  disposal,   and  during  each  of  these  there  are  inputs,  outputs,  accumulations  and  losses  of  energy  and  resources.  

These  in  turn  affect  the  environment  they  came  from,  are  consumed  in  and  where  they  are  disposed   have,  not  unlike  the  footprint  in  the  sand.  However,  the  consequences  of  these  footprints-­‐of-­‐

consumption  are  more  complex.  The  concept  of  Phosphorus  footprint  in  this  report  is  defined  as  a  way   of  mapping  the  inputs  and  outputs  of  a  phosphorus  during  the  whole  life  cycle  of  a  meat  product.  The   result  is  a  quantification  and  illustration  of  the  amounts  of  phosphorus  used  and  lost  per  life  stage  and  kg   of  meat  produced.  The  assessment  shows  where  in  the  life  stages  improvements  in  management  and  re-­‐

circulation  efforts  can  be  done.  In  this  section  the  development  of  the  Phosphorus  footprint  model  is   accounted  for.  The  development  process  is  divided  into  three  stages:  first  setting  the  aims  and  

accounting  methodology  of  the  Phosphorus  footprint  model,  second  identifying  the  life  stages  of  a  meat   product  and  establishing  a  flow  chart  with  the  inputs,  outputs  and  internal  flows  on  a  per  life  stage  basis,   and  finally  presenting  the  concept  of  Phosphorus  declaration  using  the  PCR  for  meat  of  poultry  and  meat   of  mammals.  

3.1. Aims  and  accounting  methodology  

In  this  report  five  aims  for  the  Phosphorus  footprint  accounting  model  are  set.  First,  the  developed   model  should  provide  a  life  cycle  view  and  show  the  use  of  phosphorus  through  all  the  life  stages  of  a   meat  product.  For  this  purpose  both  the  stages  production,  consumption  and  disposal  are  included.  

Second,  it  should  be  used  as  a  basis  for  improving  the  phosphorus  management  by  using  substance  flows   analysis  on  a  per  life  stage  basis  to  quantify  and  illustrate  the  inputs,  outputs  and  most  importantly   losses.  Third,  it  should  highlight  the  scarcity  issue,  rather  than  the  environmental  issues.  This  is  important   due  to  the  geopolitical  issues  surrounding  phosphorus;  the  increasing  global  necessity  and  approaching   Peak  Phosphorus;  and  the  fact  that  Sweden  has  the  potential  to  reuse  more  and  to  some  extent  be  self-­‐

sufficient.  This  leads  into  the  fourth  aim,  to  illustrate  the  possibilities  for  recycling  by  creating  a  flow  map   based  on  the  usage  in  each  life  stage,  which  is  connected  greatly  to  the  first  and  second  aim,  and  support   the  third.  Fifth  and  last,  the  Phosphorus  footprint  model  developed  during  this  project  should  be  easy  to   use  and  apply.  

The  phosphorus  footprint  model  follows  a  four-­‐step  accounting  methodology  that  results  in  a  flow  chart   and  an  input-­‐output  based  accounting.  The  accounting  methodology  is  based  on  the  methodology  of   substance  flow  analysis  as  described  by  Moberg,  et  al.,  1999  and  of  the  “Footprint  family”  that  integrates   the  Water,  Carbon  and  Ecological  footprint  approaches  (Galli,  et  al.,  2011).  The  aim  is  to  illustrate  where   there  are  possibilities  for  recirculation,  improved  management  or  closing  loops  between  life  stages.  

Below  is  an  illustration  (Figure  5)  and  a  brief  explanation  of  the  step-­‐wise  accounting.  The  accounting   methodology  is  clarified  further  for  direct  application  in  the  next  chapter  The  Phosphorus  footprint   model.  

(19)

Figure  5:  An  illustration  of  the  Phosphorus  footprint  accounting  methodology  (Based  on:  Moberg,  et  al.,  1999  and  Galli,  et  al.,    

2011)  

Definition  of  the  system  and  the  aim  

Here  the  scope  and  purpose  of  the  study  is  set.  Besides  the  inherent  boundaries  of  the  model,  by  being   developed  for  phosphorus  and  the  Swedish  bovine  and  poultry  industries,  there  are  other  

considerations.  These  include  setting  the  functional  unit,  system  boundaries,  methodology,  assumptions,   allocations  and  data  quality  coverage.  Other  considerations  are  type  of  meat  studied,  the  geographical   boundaries  and  the  temporal  boundaries.  Also  where  there  are  PCR  (Product  Category  Rules)  developed   for  the  product,  these  are  considered  and  included.  The  considerations  of  the  first  step  will  lay  the  base   for  the  entire  study  and  in  the  end  the  final  result.  

Identifying  life  stages  and  flows  

In  this  stage  a  flow  chart  is  produced  showing  the  life  stages  of  the  chosen  meat  product  and  the  flows   through  each  stage  that  is  to  be  included  in  the  study.  The  Phosphorus  footprint  model  provides  a   guideline  with  the  accounting  model  and  identifies  the  life  stages  and  flows.  However,  these  can  be   added  to  or  changed,  depending  on  the  level  of  detail  or  specific  inputs/outputs  for  the  study.  This   identification  stage  sets  the  scope  of  the  data  collection  and  in  the  end  the  footprint  account.  Hence  it  is   important  to  be  as  inclusive  as  possible  with  regards  to  data  availability  and  as  needed  with  regards  to   the  aim  and  scope  of  the  analysis.  

Data  collection  and  calculation    

Here  the  goal  is  to  put  numbers  on  each  of  the  flows  by  doing  an  inventory  analysis.  The  numbers  should   preferably  come  from  direct  measurement  by  the  investigator,  the  concerned  company  or  third  party   research.  Some  numbers  are  “set”  such  as  atmospheric  deposition,  which  is  considered  a  national  value.  

When  direct  measurement  is  unavailable,  data  from  commonly  available  sources  is  used;  this  is  in   accordance  to  the  PCR  meat  of  poultry  (IVL,  2010)  and  meat  of  mammals  (Boeri,  et  al.,  2012).  The  PCR   are  helpful  by  supplying  allocation  rules  for  when  the  production  of  meat  generates  more  than  one   product,  and  how  the  in-­‐  and  outputs  of  those  stages  should  be  divided  (IVL,  2010).  The  PCR  also  supply   a  standardised  format  for  how  the  result  of  the  data  should  be  presented.  

Interpretation  and  phosphorus  declaration  

Here  the  results  are  evaluated,  analysed  and  formulated  into  recommendations  or  indicators  if  the   accounting  is  done  frequently  and  a  trend  can  be  produced.  The  result  is  a  quantified  flow  chart  and   identification  of  losses  on  a  per  life  stage  basis.  Losses  are  accounted  as  the  difference  between  the  sums   of  all  outflows  per  single  stage  minus  the  sum  of  all  inflows  for  that  stage;  see  Equation  below.  

     𝐿𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠!= 𝑜𝑢𝑡𝑓𝑙𝑜𝑤𝑠

!

−   𝑖𝑛𝑓𝑙𝑜𝑤𝑠      (1)      

!

  Definimon  of  

system  and  the   aim  

Idenmfy  the  life  

stages  and  flows   Data  collecmon  

and  calculamon   Interpretamon  of   results  

(20)

The  internal  flows  do  not  affect  the  overall  footprint,  i.e.  for  the  entire  life  cycle,  but  they  are  essential   for  the  construction  of  a  complete  life  cycle  analysis,  give  valuable  information  on  possible  

improvements  and  indicate  where  efforts  are  needed.  

3.2. Phosphorus  flow  chart  

There  are  several  examples  of  substance  flow  analysis’  done  for  phosphorus.  Sörenby  (2010)  map  the   total  flows  of  phosphorus  through  and  in  the  Stockholm  County,  Linderholm  et.al.  (2012)  account  the  in-­‐  

and  outputs,  and  internal  flows  of  phosphorus  for  the  Swedish  agriculture  and  food  chain,  and  Cordell   et.al.  (2009)  highlights  the  issues  of  phosphorus  scarcity  for  global  food  security.  Based  on  their  results   and  on  the  flows  illustrated  in  Figure  4  above;  a  general  flow  chart  adapted  to  the  aim  and  boundaries  of   this  report  is  developed  and  illustrated  in  Figure  6,  explained  below.  

Figure  6:  General  flow  chart  illustrating  the  phosphorus  flows  in  Swedish  agriculture  and  food  production    

   

(21)

Inputs    

Below  is  an  account  of  the  flows  of  phosphorus  entering  the  system  as  raw  phosphorus  input,  i.e.  does   not  go  through  the  use  of  recycled  source,  these  internal  flows  are  discussed  together  with  the  outputs   at  the  end  of  this  section  under  Outputs  and  internal  flows.  

• Fertilizer:    

To  help  farmers,  there  are  plenty  of  self-­‐monitoring  tools  available  to  calculate  the  flows  of  fertilizers  on   agricultural  soils  as  a  way  of  optimizing  the  use.  These  include  taking  soil  concentrations,  kind  of  crop   produced  and  the  foodstuff  security  into  account  when  distributing  fertilizers  on  agricultural  land,   keeping  livestock  or  producing  meat  products  (Lantbrukarnas  Riksförbund,  2012).  Also,  there  are  yearly   fertilization  guidelines  published  by  the  Swedish  Board  of  Agriculture  (Albertsson,  2012);  information   from  “Focus  on  Nutrients”  (Greppa  Näringen,  2011);  and  a  self-­‐supervision  checklist  by  the  Federation  of   Swedish  Farmers  and  the  Swedish  Board  of  Agriculture  (Miljöhusesyn,  2013).  For  this  project,  mainly   information  from  SIK  -­‐  the  Swedish  Institute  for  Food  and  Biotechnology  is  used.  They  have  collected   lifecycle  analysis  (LCA)  data  for  feed  and  feed  ingredients  commonly  used  in  Swedish  animal  feed  (SIK,   2011).  The  LCA  data  is  prepared  by  SP  Technical  Research  Institute  of  Sweden,  funded  by  the  Swedish   Farmer´s  Foundation  for  Agricultural  Research  and  SIK.  The  purpose  is  to  present  information  on  the   environmental  issues  related  to  feed  from  a  lifecycle  perspective  until  feed  factory.  All  the  data  is  public,   the  system  boundaries  and  sources  used  are  clearly  stated,  and  can  be  found  on  the  website:  sikfoder.se  

• Atmospheric  deposition:  

Phosphorus  deposition  was  officially  monitored  until  the  early  1990s,  but  due  to  low  concentrations  and   data  measuring  and  analysing  difficulties,  this  is  no  longer  done  (Linderholm,  et  al.,  2012).  The  most   commonly  used  value  is  0.3  kg  phosphorus  year-­‐1  ha-­‐1  of  land  (Bergström,  et  al.,  2012).  

• Phosphorus  storage  in  soil:    

There  are  large  differences  in  phosphorus  concentration  depending  on  the  ground  hydrology,  soil  type   and  agricultural  production  (Börling,  et  al.,  1999).  In  Sweden,  the  total  phosphorus  content  in  agricultural   soils  can  vary  between  200-­‐800  mg  phosphorus  year-­‐1  kg-­‐1  of  soil  (Bergström,  et  al.,  2012).  However   these  amounts  are  not  equal  to  the  amount  available  for  the  plants.  The  phosphorus  in  soils  exists  in   bound  and  soluble  form,  and  only  the  soluble  phosphorus  is  available  for  plants  to  take  up  (Linderholm,   2011).  This  is  about  0.1-­‐1  mg  of  phosphorus  year-­‐1  liter-­‐1  of  soil  or  approximately  1  kg  of  phosphorus  year-­‐

1  ha-­‐1  of  agricultural  land  (Bergström,  et  al.,  2012).  Soil  mapping  is  a  way  for  farmers  to  get  valuable,   direct  and  site-­‐specific  information  when  accounting  for  the  phosphorus  flows  on  their  land  and  to  help   optimize  the  use  of  fertilizers.  The  results  are  accounted  for  on  a  map  or  within  a  protocol  (Albertsson,   2012).  

• Import  of  feed  and  feed  minerals:    

In  Sweden,  the  majority  of  dietary  fibre  and  grain  needed  for  animal  production  is  produced  nationally   (Linderholm,  et  al.,  2012).  LCA  results  on  most  of  these  can  be  found  on  sikfoder.se  (SIK,  2011).  However,   a  lot  of  minerals  and  concentrates  are  imported.  The  phosphorus  content  of  these  imports  can  be   calculated  using  information  from  the  Swedish  Board  of  Agriculture  and  Statistics  Sweden  (Linderholm,   et  al.,  2012).  Also,  at  sikfoder.se  LCA  results  from  some  common  minerals  and  supplements  is  available.  

(22)

Outputs  and  internal  flows  

Below  is  and  account  of  the  flows  of  phosphorus  leaving  the  system  and  the  internal  flows.  

• Manure:    

Manure  is  both  an  input  and  an  output,  and  thus  it  does  not  affect  the  overall  balance  of  phosphorus  in   Sweden.  It  is  excreted  by  the  livestock  in  the  breeding  phase  and  used  as  fertilizer  in  the  cultivation  of   feed.  Today  7  kg  manure  year-­‐1  ha-­‐1  is  added  to  the  Swedish  arable  soils  (Bergström,  et  al.,  2012).  In  a   study  by  Wivstad,  et.al,  (2009),  which  discusses  the  possibilities  to  decrease  eutrophication  through   ecological  production,  the  phosphorus  flows  is  identified  and  quantified.  The  study  shows  that  the   amount  of  recirculation  within  the  agricultural  sector  in  the  form  of  manure  is  larger  than  the  addition  of   mineral  fertilizers.    

• Leakage  and  losses:    

The  magnitude  of  the  leakage  from  arable  lands  depends  on  soil  composition,  topography  and  type   (Linderholm,  et  al.,  2012).  The  leakage  is  larger  in  the  north  of  Sweden  due  to  soil  freezing,  but  on   average  the  leakage  are  0,  4  kg  phosphorus  year-­‐1  ha-­‐1  from  arable  land  to  water  (Bergström,  et  al.,   2012).  In  each  stage  losses  occur  and  for  this  Phosphorus  footprint  model  is  used.  As  explained  under   section  Aims  and  accounting  methodology,  the  losses  for  each  life  stage  are  calculated  as  the  difference   between  the  inputs  and  the  outputs  for  that  stage.  This  is  based  on  substance  flow  analysis  where  the   flows  entering  a  system  should  be  equal  to  the  amount  leaving  the  system,  and  thus  the  difference  in   this  report  is  considered  as  losses.    

• Food  industry  waste:    

In  the  food  industry  stage  the  livestock  is  slaughtered  and  the  meat  is  processed  and  prepared  for   wholesale.  This  includes  removing  feathers,  intestines,  head,  and  bone  etcetera,  the  amount  and  extent   of  removal  depend  on  the  end  product,  and  also  packaging.  Most  of  the  low-­‐risk  organic  waste  from  the   food  processing  industry,  e.g.  from  slaughterhouses,  is  used  as  fertilizers  or  pet  and  mink  feed  

(Linderholm,  et  al.,  2012;  Wivstad,  et  al.,  2009),  and  some  goes  to  waste  treatment  facilities.  The  high-­‐

risk  waste  and  discard  goes  to  destruction  (Villman,  2013).    

• Sludge  and  ashes:  

Sludge  is  a  by-­‐product  from  the  wastewater  treatment  process.  The  more  effective  the  treatment  is,  the   more  sludge  is  produced  and  the  more  unwanted  substances  and  organisms  ends  up  in  the  sludge   (Johansson,  2011).  Sludge  is  also  produced  in  waste  treatment  when  the  waste  is  biologically  treated  to   produce  biogas.  When  the  waste  is  incinerated  for  energy  production,  ash  is  the  by-­‐product.  Returning   the  phosphorus  from  the  waste  treatment  system  to  productive  land  can  be  done  in  three  ways;  sludge   spreading,  sorting  toilet  systems  and  extraction  from  wastewater,  using  sludge  or  ashes  after  sludge   incineration  (Holm  &  Staaf,  2011).  The  use  of  sludge  on  agricultural  land  as  a  source  of  nutrients  has   decreased  from  40  %  in  the  1980s  to  about  25  %  today  (Johansson,  2011)  and  through  nutrient  flow   analysis  it  is  shown  that  little  of  the  phosphorus  in  food  stuff  is  returned  to  agricultural  land.  Each  year   approximately  6  150  tons  of  phosphorus  in  feedstuff  is  consumed  (Wivstad,  et  al.,  2009),  from  this  most   ends  up  as  toilet  waste,  4  730  tons  or  77  %  and  goes  to  wastewater  treatment.  The  residual  1  420  tons  or   23  %  ends  up  as  household  waste  that  goes  for  waste  treatment.  Out  of  the  yearly  flows  into  wastewater  

References

Related documents

KEYWORDS: privatization, individualization, competition, Social Democracy, Scandinavian welfare model, institutional change, trade unions, competition policy, car- tel legislation,

Key words: business model, market based instruments, cleantech, stakeholder inclusion, sensemaking, narratives, district heating, pragmatism, communicative theory of

Kumulativ ammoniakavgång efter spridning av flytgödsel i vall med tre olika tekniker: bandspridning, täckt ytmyllning med tubulerare utan respektive med tryckhjul.. Avgång av

(i) The trend of DDS was examined against the TRS scores over the course of the test occasions from before medication up to 15 times after the medication; (ii) individual

också mot tyska flyktingar - i berörda skrift karakteriserad som en krigföring mot franska folket i stället för mot den nazistiske fienden - var dock ej något

The study uses the Multi-Level Perspective framework to analyze the emerging business model innovations within the clothing resale markets, incumbent fashion retailers’

As the intervention time in our study was unusually long, four years, and the study pop- ulation consisted of elderly individuals with a relatively low basal selenium status (41),

The India, Brazil and South Africa (IBSA) Dialogue Forum is a trilateral development initiative to promote South-South cooperation and exchange.. The forum was launched with the