Erfaringer med Vandmiljøplan III herunder en vurdering af miljøteknologier

Erfaringer med Vandmiljøplan III

herunder en vurdering af miljøteknologier

Svend Christensen, Svend G. Sommer,

Henrik Wenzel og Anya B. Vinstrup

Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

2

Disposition VMP I-III Den globale udfordring Kædebetragtninger Livscyklus analyse

S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

3

VMP I: 1987-1998 Målet med planen var, at reducere den samlede kvælstoftilførsel til vandmiljøet med 50 % og fosfortilførslen med 80 %. Reduktionsmålet for markbidraget var 100.000 tons N pr år, mens den øvrige reduktion skulle komme fra stop for direkte udledninger. Resultat 1998: Mål for landbruget blev ikke nået


4

VMP II: 1998-2003 Reduktionsmålet for landbruget på 49% blev opretholdt. Usikkerhed omkring ”baseline” i VMP I Resultat 2003: Den samlede effekt af vandmiljøplanerne viser en reduktion i kvælstofudvaskningen fra landbruget på ca. 48 %.


5

VMP III: 2005-2015 (evaluering 2008 og 2011) Landbrugets overskud af fosfor skal halveres – reduktion på ca. 25% frem til 2009 og yderligere 25% frem til 2015 Udledningen af fosfor skal reduceres – der etableres 50.000 ha randzoner langs vandløb og søer Udvaskningen af kvælstof fra landbruget skal reduceres – med minimum 13% frem til 2015 Sårbar natur beskyttes – stop for udvidelse af husdyrbrug indenfor 180.000 ha nye beskyttelseszoner Vandmiljøplan III forskningsprogram – 155 mio. kr. Styrkelse af økologien – 200 mio. kr. Gyllehandlingsplan – skærpede afstandskrav Forsøgsprojekter – med balancemodeller


6

VMP III forskningsprojekter1. Bedre biologiske luftfiltre til staldene, Aarhus Universitet 2. Mindre fosfor i husdyrgødning, Aarhus Universitet 3. Sammenhængen mellem miljøets tilstand i danske fjorde og tilførslen af kvælstof og

fosfor, Aarhus Universitet 4. Best management af vandløb og nærliggende områder, Aarhus Universitet 5. Mindre fosfor-udskillelse fra kvæg, Aarhus Universitet 6. Bedre kvælstofudnyttelse i kvægbruget, Aarhus Universitet 7. Optimeret nedbrydning af fytat som erstatning for foderfosfat, Aarhus Universitet 8. Dyrkningspraksis og mobilitet af fosfor i jord, Aarhus Universitet 9. Strategier til reduktion af lugtgener fra svinebesætninger og gylleudbringning,

Aarhus Universitet 10. Omkostninger og gevinster ved reduktioner af næringsstoffer til danske,

vandområder, Aarhus Universitet 11. Geologisk variation og transportprocesser i forbindelse med risikokortlægning af

fosfortab, Aarhus Universitet 12. Mindre lugt fra svinestalde, Aarhus Universitet 13. Bedre kompost fra gylle, Københavns Universitet14. Separation af husdyrgødning, Aarhus Universitet


Udredningsrapport for teknologier med særligt henblik på

miljøeffektive teknologier til husdyrproduktionen

Søren A. Mikkelsen (formand) ogSvend Christensen (Danmarks JordbrugsForskning), Peter H. Schaarup (Skov- og Naturstyrelsen),

Lene Vejbæk (Direktoratet for FødevareErhverv), Ivar Ravn og Niels Lundgaard (Landscentret),Ole Aaes (Dansk Kvæg, Landscentret), Merete Lyngbye (Landsudvalget for Svin, Danske

Slagterier), Rene Damkjer (Agro Business Park), Brian Jacobsen (Fødevareøkonomisk Institut),Morten Qwist og Ellis Sommer (Plantedirektoratet) og Finn Larsen (Amtsrådsforeningen).

Udredningsgruppen har endvidere modtaget bidrag fra Preben Bach Holm, Svend Morsing, PeterKai, Sven G. Sommer, Henrik B. Møller, Claus G. Sørensen, Martin N. Hansen, Søren O. Pedersen

og Hanne Damgaard Poulsen (Danmarks JordbrugsForskning), Per Tybirk og Niels Morten Sloth(Landscentret, Landsudvalget for Svin). Anya Bjørn Vinstrup (Danmarks JordbrugsForskning) har

været faglig sekretær for udredningsgruppen.


8

Uddrag fra sammendrag

Der er et stort antal teknologier til rådighed i de enkelte led i kæden planter til foder – fodring –stalde – lagre – behandling – udbringning. Disse teknologier har en varierende grad af modenhed mht. anvendelse i praksis. Viden om den miljømæssige effekt, produktions- og miljøøkonomien er i mange tilfælde usikker eller manglende. Ideelt set er der behov for at anlægge kædebetragtninger eller systemanalyser for at kunne optimere den samlede teknologikæde i produktionssystemet.


9

Principskitse for systemanalyse vedr. omsætningskæden for

husdyrgødning ved anvendelse af forskellige teknologier.

S1 L1 B1

System grænse

T1

Fodring

Miljøteknologier

Stald Lagring Behandling Transport/udbringning

F2 S2Overdækning

lagerDecanter

centrifugeT2

F3 L3 B3

Funktionel enhed

T3

F4 S4 L4 B4 Nedfældning

F5 S5 L5 B5 T5

Fn Sn Ln Bn Tn

Reduceret Pved fordervalg

Kemiskeluftvaskere

Aggregeretmiljøpåvirkning

S1 L1 B1

System grænse

T1

Fodring

Miljøteknologier

Stald Lagring Behandling Transport/udbringning

F2 S2Overdækning

lagerDecanter

centrifugeT2

F3 L3 B3

Funktionel enhed

T3

F4 S4 L4 B4 Nedfældning

F5 S5 L5 B5 T5

Fn Sn Ln Bn Tn

Reduceret Pved fordervalg

Kemiskeluftvaskere

Aggregeretmiljøpåvirkning


10

Stald

2.9556.542Lager

1.618

Mark

1.970

Stald

7.26512.790Lager

1.875

Mark

3.650

Redu. råprotein

-1.235

Redu. spalteareal

-3.075

Nedfældning

-1.060

KædebetragtningerEksempel på en samlet vurdering af miljøeffekten af flere teknologier til en

slagtesvinebesætning på 500 DE


• Øverst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark med de miljøteknologier, der var i anvendelse i 2004. • Midten: Effekten af miljøteknologier • Nederst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark efter anvendelsen af miljøteknologier.

11

Stald

3.3557.125Lager

1.195

Mark

2.595

Stald

1.6164.391Lager

1.040

Mark

1.735

Tilpas. AAT og PBV

-500

Skaber og dræn

-1.219

Nedfældning

-934


KædebetragtningerEksempel på en samlet vurdering af miljøeffekten af flere teknologier til en

stald med 500 DE køer

• Øverst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark med de miljøteknologier, der var i anvendelse i 2004. • Midten: Effekten af miljøteknologier • Nederst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark efter anvendelsen af miljøteknologier.

12

Landbrugets udfordringer• Biomasseproduktion

• Foder og Fødevarer• Bioenergi

• El• Varme• Transport

• Andre produkter• Plastik• Basis kemikalier• Øvrige bioprodukter

• Klimaændringer (drivhusgasemission)• Næringsstofhusholdning • Vandhusholdning• Arealanvendelse og Biodiversitet


13

Næringsstoffernes kredsløb i husdyrproduktionen

Ammoniak- og drivhusgasser

Planternes optagelse

Staldanlæg

Gødning

Handels-gødning

Opbevaringog teknik

Afgrøder

Udbringning

Marken

Udsivning: Nitrat ogfosfor

Fodring


14

EI P E T

x x

100 %

200 %

now in 50 years now now nowin 50 years in 50 years in 50 years

100 %

200 %

100 %

200 %

100 %

200 %

Scenarios of human environmental impact

∑EI Total environmental impact of human origin P PopulationE Economy per person (e.g. Gross Domestic Product/person)T An indicator for eco-efficiency of technology, i.e. environmental impact per unit

of economy (e.g. impact/GDP unit)Dash line Best estimates of future development in P and EFull line Scenario of unchanged Eco-efficiency of technologyDot line Scenario of Eco-efficiency increase by a factor of 10 over 50 years


EI P E T

15

Miljøeffektivitet


∑EI Total environmental impact of human origin P PopulationE Economy per person (e.g. Gross Domestic Product/person)T An indicator for eco-efficiency of technology, i.e. environmental impact per unit

impacttalenvironmen

demandsatifiedefficiencyEco

impacttalenvironmen

demandsatifiedefficiencyEco

satified demandEco efficiency

environmental impact

1 P EEco efficiency T

EI

16

Miljøeffektive teknologier

Skruepresse

Ammoniak stripper

Forsuring af gylle

Luftrenser

Biogasanlæg

Kilde separation

IonbytningKompostering

Termisk forgasning

Forbrænding

Kemisk fældning

Driftsplanlægning

Miljøhensyn Ressource hensyn

Foder og føde-varer

Næringsstof-og vandhus-holdning

Arealanvendelse og biodiversitet

Andre produkter

BioenergiGlobal opvarmning


Afgrøde- og sortsvalg

Maskinteknik

Dyrkningsteknik

Høst og lagringsteknik

17

Level 0. The human need/demand

Level 1. The product (i.e. the product chain or supply chain of the product)

Level 2. The production (i.e. the individual production facilities in the supply chain of the product)

Level 3. The process (i.e. the individual process or unit operation within the production facility)

Level 4. The input/output to/from the process – at the end of the chain resulting in the final draw on resources and emission of pollutants)

The Hierarchy of tools for eco-efficiency improvements


18

Life Circle Analyses (LCA) værktøjer,der anvendes på ”Level 1-4”LCM = Life Cycle ManagementEMS = Environmental Management Systems BREF documents = BAT reference documentsBAT = Best Available TechnologyLCA = Life Cycle AssessmentPFD = Process Flow Diagrams SFA = Substance Flow Analysis MFA = Material Flow AnalysisRA = Risk AssessmentERA = Environmental Risk AssessmentQFD = Quality Function DeploymentCBA = Cost/Benefit AnalysisLCC = Life Cycle CostingCEA = Cost/Effectiveness Analysis LCE = Life Cycle EngineeringDFE = Design for Environment EPD = Environmental Performance DeclarationEPI = Environmental Performance Indicators


19

Nogle udfordringer CO2 akkumulering/nettoenergi-produktion pr. ha i forskellige produktionssystemer, afgrøder, sorter mm..Konverteringseffektivitet fra planter til

foder- og fødevarer energi andre produkter

Effektiv udnyttelse af næringssalte pr. ha. Forebyggelse af drivhusgasemissioner Naturarealer

20

Konklusion VMP I-III målsætninger er realistiske VMP inddrager ikke afvejninger i forhold til landbrugets ”globale” udfordringer VMP er fokuseret på ”level 3-4” i LCA hierarkiet Kædebetragtninger er ”level 2-3” i LCA hierarkiet Hvordan samles resultater fra VMP III forskningsprojekter m.h.t. miljøeffektivitet?

Documents

Erfaringer med Vandmiljøplan III herunder en vurdering af miljøteknologier