Biomasse og produktion af bioenergi i økologisk jordbrug

Formålet med dette tværfaglige projekt er at udvikle nye metoder og processer til samproduktion af bioethanol, biogas og dyrefoder baseret på organiske råvarer fra økologisk jordbrug. Vi vil ud fra resultaterne skitsere et økologisk gårdfællesanlæg til samproduktion baseret på ca. 1000 ha økologisk jordbrug. Vi vil samtidigt designe og teste et nyt dyrkningskoncept (stribe-samdyrkning baseret på planlagt afgrødediversitet) til produktion af biomasse, som kan anvendes til produktion af biogas og bioethanol, og hvor det i udformningen af systemet prioriteres at vedligeholde jordens frugtbarhed/kvalitet.

I projektet er det desuden et højt prioriterede mål at bestemme effekterne af at producere bioenergi i økologisk jordbrug på jordens frugtbarhed/ kvalitet, emission af drivhusgasser og nitrat og på bedrifts- og samfundsøkonomien. Projektet er organiseret i 6 delprojekter med stor indbyrdes interaktion. Delprojekt 6 omhandler projektets koordination.

Formålet med delprojekt 1 er at konvertere kløvergræs, husdyrgødning, energiafgrøder (majs og vinterrug) samt valle fra økologiske jordbrug til biogas, bioethanol og proteinrigt dyrefoder. Der vil blive udviklet en "easy to handle" metode til at omdanne disse afgrøder til bioethanol med fokus på fermentering med bagergær og produktion af enzymer ved spiring af korn.

Der udvikles en optimeret biogasproces, hvor restprodukter fra bioethanolproduktionen anvendes sammen med husdyrgødning og valle. Biogasoptimeringen vil blive udført i laboratorieskala, pilotskala samt på et "full scale" anlæg. Desuden udvikles en biogasproces, hvor vallepermeat og kløvergræs omdannes til energi og foder. Der vil blive foretaget en evaluering af økonomi og energibalancer for denne samproduktion af biogas, bioethanol og proteinrigt dyrefoder i et økologisk gårdfællesanlæg.

I delprojekt 2 designes et stribedyrkningssystem, som består af en flerårig artsrig "frugtbarhedsstribe" og en enårig "bioenergi-stribe", som enten er samdyrket vinterrug+vintervikke eller majs. Interaktioner mellem systemets striber, som kan føre til en potentiel bedre udnyttelse af vækstressourcer, afdækkes, og stribedyrkning sammenlignes med dyrkning af de sammen afgrøder i renbestand. Funktionen af den flerårige frugtbarhedsstribe i henhold til jordens frugtbarhed, N₂-fiksering, udnyttelse af vand og næringsstoffer vil ligeledes blive bestemt. Herunder værdien som grøngødskning for bioenergistriben og som slet for konvertering til bioenergi. Effekten af næringsstoffer og procesrester recirkuleret fra bioforgasning (delprojekt 1) på plantevækst og udbytte i stribedyrkningssystemet belyses ligeledes.

I delprojekt 3 undersøges hvilke effekter affaldsmateriale fra bioenergiproduktion har på jordkvaliteten i sammenligning med tilbageførsel af ubehandlet og komposteret udgangsmateriale (fortrinsvis husdyrgødning) til jorden. Fokus er rettet mod mikroorganismernes genetiske og funktionelle diversitet samt deres rolle i omsætningen af plantenæringsstoffer i landbrugsjord. Inaktivering af parasitter (Ascaris suum som indikatororganisme) og ukrudtsfrø i husdyrgødning og energiafgrøder ved behandling i biogasreaktor undersøges også.

Lattergas (N₂O) er en kraftig drivhusgas, som udledes ved afgrødedyrkning. I delprojekt 4 måles størrelsen af udledningen af lattergas i et sædskifte etableret i stribesystem med optimeret ressourceudnyttelse. Lattergas og metan (biogas; CH₄) kan også udledes ved lagring og genanvendelse af produkter fra bioethanol og biogasfremstillingen. Som lattergas er metan også en uønsket drivhusgas, og de mulige tab i forbindelse med bioethanol og biogasfremstillingen undersøges. Endelig gennemføres der analyser af restprodukternes stabilitet i jorden med henblik på vurdering af jordforbedringsevnen.

Hovedformålet i delprojekt 5 er at vurdere eksternaliteter samt at gennemføre udvidede samfundsøkonomiske analyser med inddragelse af eksternaliteter i kombination med de respektive selskabsøkonomiske analyser af udnyttelsen af biogasanlæg og anlæg for produktion af bioethanol integreret i økologisk landbrug i Danmark.

Det er yderligere målet at analysere energimæssige, miljømæssige og økonomiske konsekvenser af resultater opnået i arbejdspakkerne delprojekt 1-4 samt af resultater opnået i FØJO projektet CROPSYS vedrørende afgrøderotation med basis i dyrkning af kløvergræs. Målet er at identificere og kvantificere de potentielle synergistiske fordele, som disse alternativer kunne indebære, hvad angår udbytte, recirkulering af næringsstoffer, spredning af parasitter, reduceret emission af drivhusgasser samt energibalancen i dansk økologisk landbrug. Desuden modelleres effekterne af bioenergiproduktion fra kløvergræsbaserede sædskifter. Produktion og udledning af kvælstof og drivhusgasser simuleres for de relevante produktionssystemer på forskellige jordtyper som baggrund for konsekvensanalyser på gård- og oplandsniveau.


Projekt titel
Biomasse og produktion af bioenergi i økologisk jordbrug

Biomass and bioenergy production in organic agriculture consequences for soil fertility, environment, spread of animal parasites and socio-economy (BioConcens)


Projektleder

Erik Steen Jensen, Danmaks Tekniske Universitet, Forskningscenter Risø, BIO-301, 4000 Roskilde. Tlf.: 4677 4108; Fax: 4677 4260. E-mail: erik.s.jensen@risoe.dk


Projektdeltagere

Per Ambus, Henrik Hauggaard-Nielsen, Lars Henrik Nielsen, Klaus Skytte, Anne Belinda Thomsen, Mette Hedegaard Thomsen, Anders Michael Nielsen, Mette Sustmann Carter (Risø, DTU), Anders Johansen (DMU, Aarhus Universitet),Tommy Dalgaard, Uffe Jørgensen, Jørgen E. Olesen, Henrik B. Møller (DJF, Aarhus Universitet), Allan Roepstorff (Det Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet), Jens Ejbye Smith (DTU)