Content uploaded by Johanna Pedersen
Author content
All content in this area was uploaded by Johanna Pedersen on Sep 19, 2023
Content may be subject to copyright.
Vurdering af separation af flydende
husdyrgødning som ny
ammoniakreducerende udbringningsteknik
Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug
Johanna Pedersen
1
, Sasha D. Hafner
2
og Anders Peter S. Adamsen
1
1
Institut for Bio- og Kemiteknologi
2
Hafner Consulting LLC
2
Datablad
Titel: Vurdering af separation af flydende husdyrgødning som ny ammoniakre-
ducerende udbringningsteknik
Forfattere: Post Doc Johanna Pedersen, Seniorforsker Anders Peter Adamsen, Institut
for Bio- og Kemiteknologi. Lektor Sasha D Hafner, Hafner Consulting LLC.
Fagfællebedømmelse: Post Doc Jesper Nørlem Kamp, Institut for Bio-og Kemiteknologi, Aarhus
Universitet
Kvalitetssikring, DCA: Specialkonsulent Johanna Höglund, DCA Centerenheden
Rekvirent: Fødevareministeriet FVM, Departementet
Dato for bestilling/levering: 22-11-2021/02-02-2022
Journalnummer: 2021-0313846
Finansiering: Besvarelsen er udarbejdet som led i ”Rammeaftale om forskningsbaseret
myndighedsbetjening” indgået mellem Ministeriet for Fødevarer, Land-
brug og Fiskeri (FVM) og Aarhus Universitet under ID nr. 21-P3-35-05
”Ydelsesaftale Planteproduktion 2021-2024”.
Ekstern kommentering: Se link https://bit.ly/3IUqUmO
Eksterne bidrag: Forfatteren Sasha D. Hafner er adjungeret lektor på Aarhus Universitet,
men driver en konsulentvirksomhed; Hafner Consulting LLC i Virginia, USA.
Der foreligger en samarbejdskontrakt mellem Hafner Consulting LLC og
Aarhus Universitet som løb frem til 31-12-2021. Bestillingen er kommet i
2021 og hovedparten af arbejdet med denne rapport er udført i 2021.
Kommentarer til besvarelse: Rapporten præsenterer resultater, som ved rapportens udgivelse ikke har
været i eksternt peer review eller er publiceret andre steder. Ved en evt.
senere publicering i tidsskrifter med eksternt peer review vil der derfor
kunne forekomme ændringer.
Citeres som: Pedersen J, Adamsen AP, Hafner SD. 2022. Vurdering af separation af fly-
dende husdyrgødning som ny ammoniakreducerende udbringningstek-
nik. 17 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer
og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret: 02-02-2022.
Rådgivning fra DCA: Læs mere på https://dca.au.dk/raadgivning/
3
Indholdsfortegnelse
1 Baggrund ......................................................................................................................................................................... 4
2 Introduktion .................................................................................................................................................................... 4
2.1 Ammoniaktab i forbindelse med separation af gylle .............................................................................................. 4
2.2 Data fra litteraturen og valg af beregningsmetode .................................................................................................. 6
3 Typiske tørstofprocenter for forskellige husdyrgødningstyper og afgassede husdyrgødninger 8
4 Beregninger og antagelser ...................................................................................................................................... 9
4.1 Gylleparametre efter separation .......................................................................................................................................... 9
4.2 Scenarier ............................................................................................................................................................................................ 12
4.3 Emissionsfaktorer under lagring .......................................................................................................................................... 12
4.4 Emissionsfaktorer ved udbringning ................................................................................................................................... 13
4.5 Samlet ammoniaktab ................................................................................................................................................................ 15
5 Resultater af samlede ammoniaktab............................................................................................................... 15
6 Miljømæssige sideeffekter .................................................................................................................................... 16
6.1 Ammoniaktab under selve separationsprocessen ................................................................................................. 16
6.2 Ændring i gødningsvirkning og emission af klimagasser .................................................................................... 17
7 Referencer ................................................................................................................................................................... 17
4
1 Baggrund
Bestillingen er fra Fødevareministeriet, Departementet (FVM) med følgende tekst:
Der ønskes en vurdering af den opnåede reduktion i ammoniakemission ved separation af flydende hus-
dyrgødning og afgasset husdyrgødning i en tynd fraktion og en fiberfraktion.
1. Der ønskes indledningsvist en redegørelse for typiske tørstofprocenter for forskellige husdyrgød-
ningstyper og afgassede husdyrgødninger, og hvilke niveauer i tørstofindhold man normalt vil
opnå ved separation i den separerede fraktion.
2. Herefter ønskes en vurdering af emissionsfaktorer ved udbringning af den tynde fraktion fra
forskellige typer af husdyrgødning og afgasset husdyrgødning ved forskellige niveauer af tør-
stofindhold.
3. Der ønskes en vurdering af tabet af ammoniak ved håndtering af fiberfraktionen i forhold til de
to scenarier skitseret neden for. Herunder bør redegøres for forudsætninger, som lægges til
grund, for at effekten sikres opnået ved udbringning:
a) Separering af gylle, hvor den faste fraktion udnyttes som gødning i planteproduktio-
nen. Her bør der vurderes både i forhold til at fiberfraktionen nedbringes på sort jord,
og hvis fiberfraktionen udbringes i etablerede afgrøder.
b) Separering af afgasset husdyrgødning, hvor den faste fraktion udnyttes som gødning i
planteproduktionen. Her bør vurderes både i forhold til at fiberfraktionen nedbringes
på sort jord, og hvis fiberfraktionen udbringes i etablerede afgrøder.
4. Der ønskes en beskrivelse af de forudsætninger, som AU finder der skal være opfyldt under
separationsprocessen mv. for at undgå betydelige tab af ammoniak til omgivelserne.
5. Slutteligt ønskes en vurdering af eventuelle øvrige miljømæssige sideeffekter (positive og ne-
gative) ud over ammoniakemission, som virkemidlet eventuelt kunne foranledige.
2 Introduktion
2.1 Ammoniaktab i forbindelse med separation af gylle
Ammoniaktabet (udledning af ammoniak til luften) efter udbringning af husdyrgødning stiger ved stigende
tørstofindhold i gyllen (f.eks. Häni et al., 2016; Misselbrook et al., 2005; Sommer og Olesen, 1991). Et højere
tørstofindhold i gylle formodes at reducere infiltrationshastigheden af gyllen ned i jorden, hvorved afgas-
ning af ammoniak til luften kan finde sted over en længere periode.
5
Formålet med separering af gylle er at lave to eller flere fraktioner, hvor tørstof og næringsstoffer er mere
eller mindre opkoncentreret i en eller flere fraktioner. Hensigten med gylleseparering er typisk at lave to
fraktioner, hvor en kan behandles som gylle, og en anden som fast gødning. Fraktionen med højere indhold
af tørstof benævnes her fiberfraktionen, og den tyndere fraktion benævnes her væskefraktion.
Andelen af eksempelvis tørstof, kvælstof eller fosfor der ender i fiberfraktion benævnes separationseffekti-
vitet og kan beskrives som forholdet mellem massen af det pågældende emne i fiberfraktionen divideret
med dets masse i den ubehandlede gylle (Pedersen et al., 2014). Typisk vil tørstof, organisk kvælstof og
fosfor opkoncentreres i fiberfraktionen, hvorimod vandopløselige stoffer som ammonium og kalium forbli-
ver i væskefasen.
Undersøgelser har vist at udbringning af væskefraktionen kan reducere ammoniaktabet sammenlignet
med udbringning af den ubehandlede fraktion (Owusu-Twum et al., 2017; Pedersen et al., 2021a; Vandre
et al., 1997). Denne effekt afhænger af reduktionen i tørstof, hvilket kan variere betydeligt (Hjorth et al.,
2010). Der er også tilfælde, hvor udbringning af væskefraktionen resulterer i en øget ammoniakemission
sammenlignet med den ubehandlede gylle (Bhandral et al., 2009; Chantigny et al., 2009; Pedersen et al.,
2021b) under forhold der er ugunstige for infiltration, såsom højt vandindhold i jorden.
For at kunne vurdere en samlet effekt af separation som ammoniakreducerende teknologi er det nødven-
digt at medregne et evt. øget ammoniaktab fra fiberfraktionen efter udbringning, samt eventuelle ændrin-
ger i ammoniakemissionerne under lagring af væske- og fiberfraktionen sammenlignet med lagring af
ubehandlet gylle. Emissioner fra stalde påvirkes ikke af separation, derfor kan emissionerne herfra undlades
i kædebetragtningen.
I en kædebetragtning af ubehandlet gylle kan ammoniaktabet kvantificeres med to emissionsfaktorer: én
for lagring og én for udbringning, begge udtrykt som fraktionen af TAN (total ammonium nitrogen) ved
starten af processen (lagring og udbringning). For et scenarie med gylleseparation skal fire emissionsfakto-
rer medregnes: emissionsfaktorer for væske- og fiberfraktionen under lagring og emissionsfaktorer for væ-
ske- og fiberfraktionen efter udbringning (Figur 1). For at muliggøre en sammenligning af ammoniakemis-
sionerne ved separering af gylle med ubehandlet gylle skal man ud over emissionsfaktorerne have kend-
skab til separationseffektivteten af TAN, dvs. hvor stor en del af TAN, der er i fiberfraktionen og i væskefrak-
tionen. En høj emissionsfaktor vil ikke nødvendigvis påvirke den samlede ammoniakemission betydeligt,
hvis TAN indholdet i den pågældende fraktion er lavt.
6
Figur. 1. De væsentligste og medregnede kilder til emission af ammoniak (NH3), lattergas (N2O) og frit
kvælstof (N2) ved lagring og udbringning af ubehandlet gylle og ved lagring og udbringning af separeret
gylle.
2.2 Data fra litteraturen og valg af beregningsmetode
For at vurdere effekten af gylleseparation på ammoniakemissionerne har vi udført et litteraturstudie. Krite-
rierne var, at der skulle fremgå emissionsfaktorer for lagring eller udbringning af væske- og/eller fiberfrak-
tion efter separering samt den tilsvarende emissionsfaktor for ubehandlet gylle. Derudover skulle der være
informationer om gyllens sammensætning, som minimum tørstofindholdet. Da nærværende notat efter af-
tale med FVM omhandler slæbeslangeudbringning blev data med nedfældning frasorteret. Da antallet af
studier med slæbeslangeudbringning af væskefraktion efter separering er stærkt begrænset, blev det valgt
at inkludere studier med bredspredning af væskefraktionen. Det antages, at mekanismerne (påvirkningen
af infiltrationshastigheden) er ens ved overfladeudbringning (slæbeslangeudbringning og bredspredning)
uden manipulation af jordoverfladen uanfægtet det større overfladeareal af gyllen. Derfor formodes de
relative reduktioner at være sammenlignelige. Litteraturstudiet resulterede i 26 internationale fagfællebe-
dømte artikler, som vil blive sammenskrevet til en oversigts artikel til udgivelse i et fagfællebedømt tidsskrift.
For udbringning af væskefraktionen kunne der findes 86 emissionsreduktioner i litteraturen (86 emissions-
faktorer for ubehandlet gylle og 86 emissionsfaktorer for væskefraktionen), med en stor overvægt af data
for kvæggylle (Figur 2). For udbringning af fiberfraktionen efter separering fandtes kun ganske få studier.
Det er kun data fra et enkelt af studierne, der kan antages at have absolutte emissioner, da der blev målt
med mikrometerologiske metoder fra en mark efter udbringning med maskine. Resten af data stammer fra
laboratorieforsøg eller markforsøg, hvor omgivelserne manipuleres (forskellige kammerteknikker), hvilket
7
gør, at data ikke kan betragtes som korrekte absolutte værdier, men kan bruges til relative sammenlignin-
ger inden for samme studie. Der er stor variation i data, hvilket formodentligt skyldes forskellige omstæn-
digheder under forsøgene (jord-, gylle- og klimatiske forhold) samt de forskellige målemetoder.
Figur 2. Emissionsfaktorer af ubehandlet gylle og den separerede væskefraktion efter udbringning i forhold
til gyllens tørstofindhold. Pilene forbinder datapunkter fra samme forsøg.
Der er kun to datapunkter der er repræsentative for afgasset biomasse under danske forhold
.
De resterende
datapunkter med afgasset biomasse stammer fra et laboratoriestudie med afgasset svinegylle. I laborato-
riestudiet er der ikke tilsat andre organiske materialer til gyllen, hvilket ellers er standard i Danmark (Olesen
et al., 2020). Tilsætning af andre biomasser end gylle til biogasprocessen ændrer den fysiske og kemiske
karakteristik af den afgassede gylle (Olesen et al., 2020). Derfor vurderer vi, at laboratorieforsøgene ikke er
repræsentative for danske forhold.
Grundet den lille mængde data og den store variation i forsøgsforhold og målemetode vurderes det, at der
ikke er data nok til at beregne sikre emissionsfaktorer efter udbringning af væske- og fiberfraktionen efter
separering af gylle. Men generelt ses der en reduktion i emissionsfaktorerne fra væskefraktioner ved at se-
parere gylle.
8
Det blev derfor besluttet at fortsætte den videre vurdering ved at anvende ALFAM2-modellen (Hafner et
al., 2019) til at beregne emissionsfaktorerne efter udbringning. ALFAM2-modellen anvendes i forvejen til at
beregne emissionsfaktorer i Danmark (Hafner et al., 2021).
I modelberegninger indgår tørstof som en vigtig parameter til beregning af emissionsfaktorerne. I model-
lens datagrundlag er der kun få tilfælde, hvor tørstofværdierne skyldes separation. I de andre tilfælde er
der tale om almindelig variation af tørstofindholdet i gylle. Derfor skønnede vi, at det var nødvendigt at lave
ovenstående litteraturundersøgelse for at kunne fastslå, at sammenhængen imellem tørstofindhold og am-
moniakemissionsfaktorer efter udbringning også er gældende for væskefraktioner efter gylleseparation.
Beregningerne vil være behæftet med de usikkerheder, der er knyttet til modellen og beskrevet detaljeret
i tidligere rapport (Hafner et al., 2021). Data fremlagt i nærværende rapport skal derfor ikke ses som ende-
lige konklusioner, men som tilnærmelser og bedste bud med det data, der er til rådighed og ALFAM2-mo-
dellen.
Beregningsformler og inputdata, der er brugt til at beregningerne i dette notat, er tilgængelige på:
https://github.com/sashahafner/AU-myndighedsbetjening
1
. Data fra litteraturstudiet bliver offentliggjort
efter udgivelse af planlagt oversigtsartikel.
3 Typiske tørstofprocenter for forskellige husdyrgødnings-
typer og afgassede husdyrgødninger
En vurdering af typiske tørstofprocenter og pH-værdier i kvæg- og svinegylle blev foretaget og afrapporte-
ret i tidligere notat og rapport (Adamsen og Hafner, 2021a; Hafner et al., 2021). Værdierne for tørstofind-
holdet i afgasset biomasse blev vurderet i tidligere notat (Adamsen og Hafner, 2021b), det samme datasæt
blev brugt til at beregne pH for afgasset gylle til nærværende notat. Da det ikke er ny data, der giver an-
ledning til at genberegning bliver de samme værdier brugt i nærværende notat (Tabel 1 og Figur 3).
Tabel 1. pH og tørstofindhold af ubehandlet gylle og afgasset biomasse. Original afrapportering af data for
svine- og kvæggylle findes i Adamsen og Hafner (2021a) og Hafner et al. (2021). Original afrapportering
af data for afgasset gylle findes i Adamsen og Hafner (2021b).
pH
Tørstof (%)
n1
Svinegylle
7,2
3,9
105
Kvæggylle
7,0
6,5
67
Afgasset biomasse
7,9
5,9
26
1 Antallet af prøver anvendt i beregningerne.
1
Resultaterne i dette notat svarer til “release 2021-0313846_v1”, "https://github.com/sashahafner/AU-
myndighedsbetjening/releases” eller direkte fra
https://github.com/sashahafner/AU-myndighedsbetjening/releases/tag/2021-0313846_v1
9
Figur 3. Tørstofindhold i svine- og kvæggylle samt afgasset biomasse. De tykke linje viser medianen, kas-
sernes øvre og nedre grænser viser øvre og nedre kvartil, og de vertikale streger illustrerer de ydre obser-
vationer. De to punkter uden for den vertikale linje ved kvæggylle er outliers. Original afrapportering af data
for svine- og kvæggylle findes i Adamsen og Hafner (2021a) og Hafner et al. (2021). Original afrapportering
af data for afgasset gylle findes i Adamsen og Hafner (2021b).
4 Beregninger og antagelser
4.1 Gylleparametre efter separation
Separationseffektiviteten af en komponent defineres som procentdelen af komponenten tilbageholdt i en
af fraktionerne (normalt fiberfraktionen) efter separationen. Separationseffektiviteten af TAN er essentiel for
at kunne beregne en samlet emissionsfaktor af ammoniak efter separation. Desværre er det yderst sjældent
at denne er opgivet i litteraturen. Kendes TAN-koncentrationen i væske- og fiberfraktionen samt masserne
af disse er beregningen triviel under antagelse af masse og TAN-bevaring under separationsprocessen.
Mens TAN koncentrationerne typisk afrapporteres, undlades massefraktionerne ofte, hvilket giver et spinkelt
datagrundlag for separationseffektiviteten.
10
I litteraturundersøgelsen fandtes det, at separationseffektiviteten er lav (høj genfinding af TAN i væskefrak-
tionen) for både svine- og kvæggylle med 4 fuldskalaobservationer for hver type (Tabel 2). Resultater fra
studier med separation i laboratoriet angiver en meget højere variation.
Tabel 2. Gennemsnitlig separationseffektivitet (procent af ammoniumkvælstof (TAN) fra ubehandlet gylle i
fiberfraktionen) for TAN.
Gennemsnit og
standardafvigelse
n1
Svinegylle
9,7 ± 8,2
4
Kvæggylle
8,6 ± 12,6
4
1 Antallet af eksperimenter til beregning af forskellen.
For ændringer i tørstofindholdet efter fuldskalaseparation er der flest observationer tilgængelig for kvæg-
gylle, hvor den gennemsnittelige tørstofreduktion (fra ubehandlet gylle til væskefraktion) var over 55 pro-
cent, hvorimod reduktionen var lavere end 30 procent for afgasset biomasse (Tabel 3). Tilsvarende er der
kun begrænset data med pH-værdier efter fuldskalaseparation tilgængelig, men de viser, at pH værdierne
i gennemsnit er højere i væskefraktionen sammenlignet med ubehandlet (Tabel 4). For beregningerne i
nærværende notat antages en pH stigning på 0,2 i væskefraktionen sammenlignet med ubehandlet gylle,
hvilket er gennemsnittet af ændringerne i litteraturen for kvæg- og svinegylle (Tabel 4). Da der kun er to
målinger for afgasset biomasse, vurderes datagrundlaget at være for lille til at det kan inkluderes.
Tabel 3. Oversigt over ændringerne i tørstof fra ubehandlet gylle til væskefraktion.
Gennemsnitlig tørstofindhold (%)
Relativ ændring i tørstof for væskefraktio-
nen (% ubehandlet tørstof)
Ubehandlet
Væskefraktion
Fiberfraktion
Gennemsnit og standardafvigelse
n1
Svinegylle
3,9
1,9
22,3
-49,1 ± 16,5
4
Kvæggylle
7,1
3,2
25,6
-55,2 ± 19,9
22
Afgasset
biomasse
4,2
3,2
-
-26,3 ± 8,9
3
1 Antallet af eksperimenter til beregning af forskellen.
Tabel 4
.
Oversigt over ændringerne I pH fra ubehandlet gylle til væskefraktion.
Gennemsnitlig pH
Ændring i pH for væskefraktionen
Ubehandlet
Væskefraktion
Fiberfraktion
Gennemsnit og standardafvigelse
n1
Svinegylle
7,72
7,89
8,18
0,17 ± 0,14
4
Kvæggylle
7,19
7,39
8,60
0,23 ± 0,23
17
Afgasset
biomasse
7,15
7,95
-
0,80 ± 0,57
2
1 Antallet af eksperimenter til beregning af forskellen.
Grundet en høj variation i resultaterne samt mangel på målinger under danske forhold og mangelfuld do-
kumentation af de grundlæggende ændringer i gylleparametre ved separation i fuld skala, er det ikke
11
muligt at estimere gennemsnitlige tørstofindhold i væskefraktionen eller separationseffektiviteten med no-
gen sikkerhed.
En sammenligning af data fra litteraturstudiet og forudsigelserne i ALFAM2-modellen er vist i Figur 4. Forud-
sigelserne er dem, der bliver brugt til beregning af samlet ammoniakemission for de forskellige scenarier,
der præsenteres i afsnit 4.2. En beskrivelse af emissionsfaktorberegningerne kan findes i afsnit 4.4. I figuren
er der med en tyk grå linje vist en regressionslinje for alle data, og med grøn er der vist estimerede data
udført med ALFAM2-modellen. Figuren viser, at de estimerede emissionsfaktorer og reduktioner ligger in-
den for emissionsfaktorerne og reduktionerne fra litteraturen, og effekten af tørstofreduktion (hældningerne
på regressionslinjerne) er sammenlignelige. Derfor vurderer vi, at estimaterne fra ALFAM2-modellen er bed-
ste bud på emissionsfaktorer efter udbringning.
Figur 4. Sammenligning af ALFAM2 emissionsfaktorer med data fra litteraturstudiet. De røde punkter angiver
data fra litteraturen (se afsnit 2.2) og de røde linjer er lineær regression på data fra de enkelte studier. Den
grønne linje er den lineære regression fra ALFAM2 data (afsnit 4.4 og Figur 5). Den grå linje er gennemsnittet
af alle data fra litteraturstudiet. Ved en ens reduktionseffekt vil hældningen på regressionslinjen fra littera-
turdata (grå) være lig med hældningen fra ALFAM2 estimerede data (grøn).
12
4.2 Scenarier
For at vurdere effekten af separation som ammoniakreducerende teknologi har FVM bedt om beregninger
af emissionsfaktorer for referencesituationen (ubehandlet gylle), samt emissionsfaktorer efter separering af
kvæg- og svinegylle og afgasset biomasse, hvor fiberfraktionen kan håndteres ved udbringning på sort jord
med efterfølgende nedpløjning eller udbringning i voksende afgrøder uden nedpløjning (afsnit 1, punkt 2
og 3) for at dække de mulige danske scenarier. Det giver følgende:
1. Reference: Lagring af ubehandlet gylle og udbringning med slæbeslange.
2. Separation: Gylleseparering og lagring af væske- og fiberfraktion, udbringning af væskefraktion
med slæbeslange og udbringning af fiberfraktion med bredspredning.
a. Nedpløjning
2
af fiberfraktionen 4 timer efter udbringning.
b. Ingen nedpløjning af fiberfraktionen.
For hver af ovenstående scenarier beregnes emissionsfaktorerne for perioderne: marts, april, maj, sommer
og efterår, baseret på hvornår gylle bliver udbragt i Danmark.
For at kvantificere effekten af usikkerheden af tørstofindholdet i væskefraktionen (se afsnit 4.1) samt sepa-
rationseffektiviteten af ammoniumkvælstof (TAN) (se afsnit 4.1) for hver af scenarierne (2a og 2b) er der for
hver af disse opstillet fire scenarier, som der er lavet beregninger på (Tabel 5).
Tabel 5
.
Separationseffektivitetsværdierne anvendt til emissionsberegninger.
Scenarie
Tørstofreduktion (% af ubehandlet tørstof)
TAN-separationseffektivitet (% of ubehandlet
TAN)1
i.
60
2
ii.
40
10
iii.
20
25
iv.
20
2
1 % af TAN i ubehandlet gylle der ender i fiberfraktionen.
Scenarie 2.a.ii repræsenterer bedste bud på en gennemsnittelig separationseffektivitet, men med meget
begrænset data er det behæftet med en meget høj usikkerhed. De øvrige scenarier er lavet med henblik
på at opnå den variation, der kan være på emissionsfaktorer i Danmark, og er baseret på en tilnærmelse
af observeret variation af resultater fra fuldskalaseparation.
4.3 Emissionsfaktorer under lagring
Standardværdierne fra Hansen et al. (2008) (Tabel 1 og 3 i Hansen et al. (2008)) blev brugt som emissions-
faktorer ved lagring (Tabel 6). Værdierne for ammoniak- og denitrifikationstab fra fiberfraktionerne blev
omregnet fra fraktion af total-N til fraktion af TAN med samme omregningsfaktor som brugt af Hansen et
2
Svarende til ‘deep incorporation’ i ALFAM2-modellen (Hafner et al., 2019).
13
al. (2008) (Tabel 1 i Hansen et al. (2008)). Værdierne for fast staldgødning med overdækning blev brugt.
Det antages, at denitrifikation er et tab af TAN fra lagret fiberfraktion (men ikke fra ubehandlet gylle eller
væskefraktionen) før udbringning i marken.
Tabel 6. Emissionsfaktorer ved lagring af ubehandlet gylle samt væske- og fiberfraktionen efter separation.
Data fra Hansen et al. (2008), Tabel 1 og 3.
Ammoniaktab (% TAN ved start)
Ammoniak + denitrifikationstab fra fi-
berfraktionen
Ubehandlet
Væskefraktion
Fiberfraktion
(% TAN ved start)
Svinegylle
1,3
1,3
16,5
35,4
Kvæggylle
1,7
1,7
5,2
22,4
Afgasset
biomasse
2,6
2,6
16,9
36,4
4.4 Emissionsfaktorer ved udbringning
For at sammenligne potentielle ammoniaktab fra ubehandlet og separeret gylle anvendes ALFAM2-mo-
dellen til at beregne emissionsfaktorerne efter udbringning. Emissionsfaktorerne er modelleret med para-
metersæt 2 (v1.5.1 fra ALFAM2 R-pakken
3
) som beskrevet i Hafner et al. (2021).
For ubehandlet gylle blev tørstof- og pH-værdierne i Tabel 1 anvendt og tørstofværdierne for væskefrakti-
onen blev beregnet ud fra scenarierne i Tabel 5.
ALFAM2-modellen er parametriseret til gylle med et tørstofindhold på under 15 procent og er ikke testet på
fast gødning. En stigning i tørstof kan både reducere infiltrationen ned i jorden (hvilket medfører en øget
ammoniakfordampning, da gyllen bliver liggende længere tid på jordens overflade) og øge masseover-
førselsmodstanden (hvilket reducerer ammoniakfordampningen) (Pedersen et al., 2021b). Dette medfører,
at modellen har en tendens til at forudsige et maksimalt ammoniaktab ved et tørstofindhold under 15 pro-
cent. Derfor kan brugen af modellen til at forudsige emissionsfaktorer af udbragt fiberfraktion både under-
og overestimere ammoniaktabet. Modellen bliver benyttet på trods af denne usikkerhed, da den giver mu-
lighed for en simpel og plausibel estimering af effekten af nedpløjning, og det vurderes, at modellens esti-
mater er det bedst tilgængelige data. Fiberfraktioner, der lagres i markstakke i Danmark, skal have et højere
tørstofindhold end 26 procent og skal straks overdækkes med et tætsluttende og vandtæt materiale efter
udlægning ifølge MIM (2021).
Vejrdata input til ALFAM2-modellen er angivet i Tabel 7. Som ved tidligere arbejde (Hafner et al., 2021)
antages vejrforholdene at være konstante, og små justeringer blev foretaget af vindhastigheden og luft-
temperaturen for at modvirke den underestimering konstante forhold giver. Det er de justerede værdier der
er angivet i Tabel 7.
3
https://github.com/sashahafner/ALFAM2/releases/tag/v1.5.1
14
Tabel 7. Valgte forudsætninger for perioder, lufttemperaturer og vindhastigheder for modellering af emis-
sionsfaktorer i ALFAM2-modellen. Det er forudsat, at der udbringes 30 tons gylle per hektar.
Marts
April
Maj
Sommer
Efterår
Perioder
marts
april
maj
juni-juli og august
september¹
Lufttemperatur2 (°C)
4,4
8,2
12
17
14
Vindhastigheder3 (m/s)
4,1
3,8
3,5
3,2
3,3
Regn4 (mm/h)
0,060
0,055
0,070
0,11
0,13
¹ Tidligere har man også medregnet oktober måned, men dette gøres ikke længere, da det som hovedre-
gel ikke er tilladt at udbringe flydende organisk gødning efter 1. oktober (FVM, 2021).
² Gennemsnitlig temperatur i perioden.
³ Gennemsnitlig vindhastighed i 2 meters højde over jordoverfladen.
⁴ Gennemsnitlig nedbør per måned. Er beregnet ud fra 7 vejrstationer som beskrevet i Hafner et al. (2021),
da regn ikke tidligere er beregnet på månedsbasis.
De beregnede emissionsfaktorer efter udbringning ved de forskellige scenarier (afsnit 4.2) vises i Figur 5.
Figur 5. Estimerede emissionsfaktorer for ammoniak ved udbringning af ubehandlet gylle samt væske- og
fiberfraktion efter separation. Ubehandlet gylle samt væskefraktionen er udbragt med slæbeslange. Fiber-
fraktionen er udbragt med bredspredning, uden nedpløjning og med nedpløjning efter 4 timer. Fejlbjælker
viser intervallet mellem maksimum og minimum fra scenarierne givet i Tabel 5, med scenarie ii vist som
punkter.
15
4.5 Samlet ammoniaktab
Det samlede ammoniaktab blev beregnet for de forskellige scenarier som summen af individuelle termer,
som vist nedenfor.
For reference-scenariet (ubehandlet gylle):
Og for separations-scenarierne
:
Hvor
EF
= emissionsfaktor (udtrykt som fraktion af TAN ved starten af lagring eller udbringning),
NH3
= am-
moniak,
total-N
= total Nitrogen (her: NH3, N2O og N2),
s
= separationseffektivitet af TAN som fraktion af TAN
i ubehandlet gylle, og
U
,
VF
og
FF
repræsenterer ubehandlet gylle, væskefraktion og fiberfraktion og
t
,
l
og
m
står for total, lager og markudbringning.
5 Resultater af samlede ammoniaktab
Emissionsestimater blev brugt til at vurdere de potentielle effekter ved separation på det samlede ammo-
niaktab ved lagring og udbringning og til at vurdere om usikkerheden i separationseffektiviteten forhindrer
en valid estimering af emissionsfaktorerne. Det manglende datagrundlag for separationseffektiviteten og
tørstofindholdet i væskefraktionen samt usikkerheden af ALFAM2-modellens brugbarhed til at beregne
emissionsfaktorer efter udbringning af fiberfraktionen betyder, at resultaterne i dette notat er behæftet med
en ukendt, men stor, usikkerhed og bør fortolkes med forsigtighed (Figur 6).
Resultaterne viser, at separation af gylle efterfulgt af lagring og slæbeslangeudlægning af den flydende
fraktion samt udbringning og nedpløjning af fiberfraktionen reducerer det samlede ammoniaktab for af-
gasset biomasse og kvæggylle, hvorimod effekten er mindre og muligvis ikke til stede for svinegylle (Figur
6). Størrelsen af en eventuel reducerende effekt kan dog ikke estimeres med større nøjagtighed uden en
bedre forståelse af separationens ydeevne under danske forhold. For svinegylle er den samlede ammoni-
akreduktion efter separation lille, og i nogle tilfælde negativ. For kvæggylle og afgasset gylle er der en risiko
for en lille eller negativ effekt af separation ved udbringning af fiberfraktionen uden efterfølgende nedpløj-
ning.
Separation af gylle kan reducere ammoniaktabet i marken efter udbringning af den flydende fraktion sam-
menlignet med ubehandlet gylle. Det er ikke muligt at give et kvantitativt estimat af effekten i Danmark
pga. manglende datagrundlag for de mest kritiske parametre, herunder tørstofindholdet i væske- og fiber
aktionerne og TAN-separationseffektiviteten.
16
Figur 6. Estimerede samlede emissionsfaktorer for lager og udbringning. Fejlbjælker viser intervallet mellem
maksimum og minimum fra scenarierne givet i Tabel 5, med scenarie ii vist som punkter.
6 Miljømæssige sideeffekter
6.1 Ammoniaktab under selve separationsprocessen
Generelt kan man sige, at separatorer helst skal være lukkede, og lagrene for væske- og fiberfraktioner
skal være overdækkede. Hvis der er større koncentrationer af ammoniak i et rum med en separator, kan
det overvejes at opsamle ventilationsluften og frarense ammoniak i en syreskrubber. Det kan især være
relevant for afgasset biomasse, der ofte har højere pH-værdier end gylle.
Ved midlertidig oplagring af fiberfraktion kan der ske en betydelig fordampning af ammoniak. Betydelige
mængder ammoniak kan fordampe inden for den første uge (Hansen et al., 2006; Owens et al., 2020).
Tildækning af markstakke med plastik har en betydelig reducerende effekt på fordampning af ammoniak,
men også metan og lattergas (Hansen et al., 2006). Det er derfor vigtigt, at fraktionerne så vidt muligt, op-
bevares tildækkede.
17
6.2 Ændring i gødningsvirkning og emission af klimagasser
Der kan være store fordele ved at separere gylle, idet de to fraktioner kan udnyttes på forskellige lokaliteter
med forskellige kvælstof- og fosforbehov. Men den overordnede gødningsvirkning for kvælstof før og efter
gylleseparering er ikke signifikant forskellig i forhold til ikke-separeret gylle (Sørensen & Thomasen, 2005).
Under lagring og ved udbringning af gødning kan der dannes betydelige mængde af lattergas og frit kvæl-
stof ved en dinitrifikationsproces. Overdækning af fiberfraktionen med tætsluttende og lufttæt plastik redu-
cerer omsætning af organisk stof og denitrifikation betydeligt, da ilt ikke så let diffunderer ind i fiberfaktio-
nen (Hansen et al., 2006). Som før nævnt, så forudsætter det en tætsluttende og lufttæt overdækning som
etableres umiddelbart efter oplagring.
I en LCA-undersøgelse af gylleseparation med skruepresser og dekantercentrifuge under forhold som i
dette notat konkluderes det, at samlet set er der ikke negative sideeffekter og faktisk små positive sideef-
fekter ved at separere gylle (ten Hoeve et al., 2014).
7 Referencer
Adamsen, A. P. S., Hafner, S. D. (2021a) Emissionsfaktorer for ammoniak fra ALFAM2 for ammoniakreduce-
rende udbringningsteknikker. 6 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jord-
brug, Aarhus Universitet, leveret: 17.11.2021.
Adamsen, A. P. S., Hafner, S. D. (2021b). Emissionsfaktorer for ammoniak fra ALFAM2 for afgasset biomasse.
6 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leve-
ret: 16.12.2021.
Bhandral, R., Bittman, S., Kowalenko, G., Buckley, K., Chantigny, M. H., Hunt, D. E., Bounaix, F., Friesen, A.
(2009). Enhancing soil infiltration reduces gaseous emissions and improves N uptake from applied dairy
slurry. Journal of Environmental Quality, 38(4), 1372-1382. 10.2134/jeq2008.0287
Chantigny, M. H., MacDonald, J. D., Beaupré, C., Rochette, P., Angers, D. A., Massé, D., Parent, L.-É. (2009).
Ammonia volatilization following surface application of raw and treated liquid swine manure. Nutrient Cy-
cling in Agroecosystems, 85(3), 275-286. 10.1007/s10705-009-9266-7
FVM (2021). Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri. 2021. Bekendtgørelse om anvendelse af gød-
ning. BEK nr 1551 af 02/07/2021.
Hafner, S. D., Pacholski, A., Bittman, S., Carozzi, M., Chantigny, M., Génermont, S., Häni, C., Hansen, M. N.,
Huijsmans, J., Kupper, T., Misselbrook, T., Neftel, A., Nyord, T., Sommer, S. G. (2019). A flexible semi-empirical
model for estimating ammonia volatilization from field-applied slurry. Atmospheric Environment, 199, 474-
484. 10.1016/j.atmosenv.2018.11.034
18
Hafner, S. D., Nyord, T., Sommer, S. G., & Adamsen, A. P. S. (2021). Estimation of Danish emission factors for
ammonia from field-applied liquid manure for 1980 to 2019. 138 pages. Rådgivningsrapport fra DCA –
Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret: 23-09-2021.
Hansen, M. N., Sommer, S. G., Hutchings, N. J., Sørensen P. (2008) Emission factors for calculation of ammonia
volatilization by storage and application of animal manure. DJF Husdyrbrug nr. 84, Aarhus University. ISBN
978-87-91949-33-3
Häni, C., Sintermann, J., Kupper, T., Jocher, M., Neftel, A. (2016). Ammonia emission after slurry application
to grassland in Switzerland. Atmospheric Environment, 125, 92-99. 10.1016/j.atmosenv.2015.10.069
Hjorth, M., Christensen, K. V., Christensen, M. L., Sommer, S. G. (2010). Solid-liquid separation of animal slurry
in theory and practice. Sustainable Agriculture, 30(2), 153-180. 10.1051/agro/2009010
MIM (2021). Bekendtgørelse om miljøregulering af dyrehold og om opbevaring af gødning. BEK nr 2243 af
29/11/2021.
Misselbrook, T. H., Nicholson, F. A., Chambers, B. J. (2005). Predicting ammonia losses following the applica-
tion of livestock manure to land. Bioresource Technology, 96(2), 159-168. 10.1016/j.biortech.2004.05.004
Olesen, J., Møller, H., Petersen, S., Nyord, T., Sommer, S. G. (2020). Bæredygtig biogas – Klime og miljøefekter
af biogasproduktion. Rådgivningsrapport fra DCA, DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aar-
hus Universitet, Nr. 2245-1684.
Owens, J. L., Thomas, B., Stoeckli, J. L., Beauchemin, K. A., McAllister, T. A., Larney, F. J., & Hao, X. Y. (2020).
Greenhouse gas and ammonia emissions from stored manure from beef cattle supplemented 3-nitrooxy-
propanol and monensin to reduce enteric methane emissions. Scientific Reports, 10(1).
https://doi.org/ARTN 19310
Owusu-Twum, M. Y., Polastre, A., Subedi, R., Santos, A. S., Ferreira, L. M. M., Coutinho, J., Trindade, H. (2017).
Gaseous emissions and modification of slurry composition during storage and after field application: Effect
of slurry additives and mechanical separation. Journal of Environmental Management, 200, 416-422.
10.1016/j.jenvman.2017.06.004
Pedersen, C., Hjorth, M., Hutchings, N. (2014). Effect of livestock slurry ozonation and separation on pH, par-
ticles, and phosphate. Journal of Environmental Quality, 43(3), 1043-1049. 10.2134/jeq2013.06.0247
Pedersen, J., Nyord, T., Feilberg, A., Labouriau, R., Hunt, D., Bittman, S., (2021a). Effect of reduced exposed
surface area and enhanced infiltration on ammonia emission from untreated and separated cattle slurry.
Biosystems Engineering, 211, 141-151. 10.1016/j.biosystemseng.2020.12.005
19
Pedersen, J., Andersson, K., Feilberg, A., Delin, S., Hafner, S., Nyord, T., (2021b). Effect of exposed surface area
on ammonia emissions from untreated, separated, and digested cattle manure. Biosystems Engineering,
202, 66-78. 10.1016/j.biosystemseng.2020.12.005
Sommer, S. G., Olesen, J. E., (1991), Effects of dry matter content and temperature on ammonia loss from
surface-applied cattle slurry. Journal of Environemntal Quality, 20, 679-683.
doi:10.2134/jeq1991.00472425002000030029x
Sørensen, P., & Thomsen, I. K. (2005). Separation of pig slurry and plant utilization and loss of nitrogen-15-
labeled slurry nitrogen. Soil Science Society of America Journal, 69, 1644-1651.
ten Hoeve, M., Hutchings, N. J., Peters, G., Svanström, M., Jensen, L. S., & Bruun, S. (2014). Life cycle assessment
of pig slurry treatment technologies for nutrient redistribution in Denmark. Journal of Environmental Man-
agement, 132, 60-70. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.10.023
Vandre, R., Clemens, J., Goldbach, H., Kaupenjohann, M. (1997). NH3 and N2O emissions after landspreading
of slurry as influenced by application technique and dry matter-reduction. I. NH3 emissions. Zeitschrift für
Pflanzenernåahrung und Bodenkunde, 160(2), 303-307. 10.1002/jpln.19971600226
