Ammonia reduction effect by acidification and application by trailing shoe of liquid fraction of digested slurry (in Danish)

Full text

Ammoniakreduktionseffekt ved forsuring og udbringning
ved slæbesko af væskefraktion fra separeret afgasset
husdyrgødning
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: Ammoniakreduktionseffekt ved forsuring og udbringning ved slæbesko af
væskefraktion fra separeret afgasset husdyrgødning
Forfattere: Post Doc Johanna Pedersen, Seniorforsker Anders Peter Adamsen, Institut
for Bio- og Kemiteknologi, AU. Lektor Sasha D Hafner, Hafner Consulting
LLC.
Fagfællebedømmelse: Post Doc Jesper Nørlem Kamp, Institut for Bio-og Kemiteknologi, AU
Kvalitetssikring, DCA: Specialkonsulent Johanna Höglund, DCA Centerenheden, AU
Rekvirent: Fødevareministeriet FVM, Departementet
Dato for bestilling/levering: 04.02.2022 / 04.03.2022
Journalnummer: 2022-0338417
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-P3-35-06
”Ydelsesaftale Planteproduktion 2022-2025”.
Ekstern kommentering: Nej
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.
Kommentarer til besvarelse: For uddybning, se metodeafsnit (2 Metode).
Desuden præsenterer denne rapport resultater, som ved rapportens udgi-
velse 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. Ammoniakreduktionseffekt
ved forsuring og udbringning ved slæbesko af væskefraktion fra separe-
ret afgasset husdyrgødning. 9 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Natio-
nalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret:
04.03.2022.
Rådgivning fra DCA: Læs mere på https://dca.au.dk/raadgivning/

3
Indholdsfortegnelse
1 Baggrund ......................................................................................................................................................................... 3
2 Metode .............................................................................................................................................................................. 4
3 Resultater og diskussion ............................................................................................................................................ 4
4 Referencer ...................................................................................................................................................................... 8
1 Baggrund
Bestillingen er fra Fødevareministeriet, Departementet (FVM) med følgende tekst:
Formålet med bestillingen er, at FVM får et foreløbigt grundlag til at vurdere, om udbringning af separeret
afgasset husdyrgødning kan indarbejdes i gødningsanvendelsesbekendtgørelsen som en tilladt ammoni-
akreducerende udbringningsteknik, jf. § 7.
Bestillingen skal ses i sammenhæng med ”Vurdering af separation af flydende husdyrgødning som ny am-
moniakreducerende udbringningsteknik”.
Der ønskes en foreløbig vurdering af, i hvilket omfang forsuring og udbringning via slæbesko vil bidrage til
en reduktion i ammoniakemissionen ved udbringning af væskefraktionen fra separeret afgasset husdyr-
gødning.
Den foreløbige vurdering udarbejdes via modellering i ALFAM2, hvor der foretages beregning af emissi-
onsfaktorerne ved udbringning af væskefraktionen, hvor væskefraktionen har følgende karakteristika og
forhold:
Tørstofindhold: 3,9 og 3,7 og 3,5 og 3,3 og 3,1 %
pH: 8,3 og 8,1 og 7,9 og 7,7 og 7,5 og 7,3 og 7,1
Udbringningsmetode: Slæbeslange og slæbesko
Udbringningsperiode April (temp 8,2 C, vind 3.8 m/s og regn 0,055) og Sommer (temp 17 C, vind
3.2 m/s og regn 0,11)

4
2 Metode
Emissionsfaktorerne for ammoniak beregnes med ALFAM2-modellen med parametersæt 2 (v2.0 fra AL-
FAM2 R-pakken
1
) som beskrevet i Hafner et al. (2021).
Inputdata for tørstofindhold og pH-niveauer i den afgassede biomasse samt vejrforhold og udbringnings-
teknik fremgår af bestillingen.
Inputdata og beregningsformler, der er brugt til at lave beregningerne i nærværende notat, er tilgængelige
på https://github.com/sashahafner/AU-myndighedsbetjening
2
.
Kommentar til besvarelsen
Tørstofindholdet og pH niveauerne i den separerede afgassede biomasse baserer sig på antagelser fra
tidligere notat ”Vurdering af separation af flydende husdyrgødning som ny ammoniakreducerende ud-
bringningsteknik” (Pedersen et al., 2022), hvori der også findes en diskussion af usikkerheden af disse anta-
gelser. Beregninger af emissionsfaktorer fra ALFAM2 modellen er behæftet med usikkerheder, hvilket er
beskrevet detaljeret i tidligere rapport (Hafner et al., 2021). Data i nærværende rapport skal derfor betragtes
som bedste bud og ikke endelige konklusioner, og bør tolkes med dertilhørende forsigtighed.
3 Resultater og diskussion
De modellerede resultater er vist i Figur 1 og Tabel 1. Emissionsfaktoren stiger med stigende pH og tørstof-
niveau i den afgassede biomasse. Højere tørstofniveauer i den afgassede biomasse formodes at reducere
infiltrationshastigheden ned i jorden, hvilket forlænger perioden, hvor der er potentiale for afgasning af
ammoniak til luften (Sommer & Olesen, 1991). Ligevægten imellem ammoniak (NH3, gasform) og ammo-
nium (NH4+, væskeform) afhænger af biomassens pH. En højere pH vil betyde at en større andel af total
ammonium nitrogen (TAN) er på ammoniakform, hvilket resulterer i en øget fordampning.
1
https://github.com/sashahafner/ALFAM2/releases/tag/v2.0
2
Resultaterne i dette notat svarer til “release 2022-0338417_v1”, "https://github.com/sashahafner/AU-
myndighedsbetjening/releases” eller direkte fra
https://github.com/sashahafner/AU-myndighedsbetjening/releases/tag/2022-0338417_v1

5
Figur 1. Estimerede emissionsfaktorer (% af udbragt total ammonium nitrogen (TAN)) for ammoniak ved
udbringning af afgasset biomasse efter separation med slæbeslange eller slæbesko i henholdsvis april eller
sommer ved forskellige pH og tørstofniveauer i biomassen.

6
Tabel 1. Estimerede emissionsfaktorer (% af udbragt total ammonium nitrogen (TAN)) for ammoniak ved
udbringning af afgasset biomasse efter separation med slæbeslange eller slæbesko i henholdsvis april eller
sommer ved forskellige pH og tørstofniveauer i biomassen.
Tørstof = 3,9%
April
Sommer
Gennemsnit
pH
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
8,3
26
26
26
27
26
26
8,1
24
25
25
25
25
25
7,9
22
24
24
24
23
24
7,7
21
22
23
23
22
23
7,5
19
21
21
22
20
22
7,3
18
20
20
21
19
21
7,1
16
19
19
20
17
19
6,9
14
17
18
19
16
18
Tørstof = 3,7%
April
Sommer
Gennemsnit
pH
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
8,3
25
25
26
26
25
26
8,1
23
24
24
24
24
24
7,9
22
23
23
23
22
23
7,7
20
22
22
22
21
22
7,5
19
20
21
21
20
21
7,3
17
19
19
20
18
20
7,1
16
18
18
19
17
19
6,9
14
17
17
19
16
18
Tørstof = 3,5%
April
Sommer
Gennemsnit
pH
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
8,3
24
25
25
25
24
25
8,1
23
23
23
24
23
24
7,9
21
22
22
23
22
22
7,7
20
21
21
21
20
21
7,5
18
20
20
21
19
20
7,3
17
19
19
20
18
19
7,1
15
17
18
19
16
18
6,9
14
16
17
18
15
17

7
Tørstof = 3,3%
April
Sommer
Gennemsnit
pH
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
8,3
24
24
24
24
24
24
8,1
22
23
23
23
22
23
7,9
21
21
22
22
21
22
7,7
19
20
20
21
20
21
7,5
18
19
19
20
19
19
7,3
16
18
18
19
17
18
7,1
15
17
17
18
16
17
6,9
13
16
16
17
15
16
Tørstof = 3,1%
April
Sommer
Gennemsnit
pH
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
Slæbesko
Slæbeslange
8,3
23
23
23
24
23
23
8,1
22
22
22
22
22
22
7,9
20
21
21
21
21
21
7,7
19
20
20
20
19
20
7,5
17
19
19
19
18
19
7,3
16
17
18
18
17
18
7,1
15
16
16
17
16
17
6,9
13
15
15
16
14
16
Generelt er de modellerede emissionsfaktorer fra slæbesko lavere eller lig med de modellerede emissions-
faktorerne for slæbeslange (Figur 1 og Tabel 1). Effekten af slæbesko varierer meget i litteraturen, men
gennemsnitligt vurderes det, at ammoniakemissionerne efter udbringning med slæbesko er lavere eller på
niveau med udbringning med slæbeslange (Häni et al., 2016; Webb et al., 2010).
Den ammoniakreducerende effekt ved brug af slæbesko sammenlignet med slæbeslange skyldes to ting,
(i) gyllen placeres under afgrøden og optimalt set direkte på jordoverfladen, og (ii) slæbeskoen kan i visse
tilfælde lave en rille i jorden, hvilken reducerer gyllens overfladeareal. Vi kender ikke betydningen af hver-
ken den individuelle eller kombinatoriske effekt af disse. Praktisk erfaring viser, at slæbeskoens konstruktion
og materiale har en stor betydning for dens kontakt med jorden/afgrøden under udbringning og dermed
potentialet for at reducere ammoniakfordampningen i forhold til slæbeslange.
Tidligere studier har vist, at effekten af slæbesko er meget afhængig af jordtypen (Pedersen et al., 2020),
hvor effekten aftager med stigende indhold af ler i jorden ved udbringning i kornafgrøder, da et højt indhold
af ler kan forhindre skoen i at skabe den rende gyllen optimalt set skal placeres i, og dermed mister slæ-
beskoen en del af sin effekt. Ved brug af slæbesko til udbringning på græs varierer effekten ligeledes me-
get og formodes at være afhængig af afgrødens tæthed og højde ved udbringning, hvor højere og tættere

8
græsmåtter resulterer i lavere emissioner (Andersson et al., under udarbejdelse; Misselbrook et al., 2022;
Pedersen et al., 2020; Schmidt og Bicudo, 2002).
Tilstedeværelsen af afgrøder påvirker sandsynligvis ammoniaktabet, men effekterne er svære at kvantifi-
cere og er ikke inkluderet i estimeringen af emissionsfaktorer i nærværende notat. Tidligere estimater af
danske emissionsfaktorer inkluderer en reducerende effekt af græs- eller kornhøjde (Hansen et al., 2008),
baseret på ligninger fra et sammenligningsstudie (Thorman et al., 2008). Da slæbeskoen optimalt set pla-
cerer gyllen direkte på jordoverfladen, reduceres mængden af gylle på afgrøden tilsvarende, hvilket gør
det rimeligt at antage at en emissionsreducerende effekt af afgrødehøjder vil være større for slæbesko end
slæbeslange. Til trods for ovenstående er afgrødeeffekter ikke inkluderet i de seneste estimater af emissi-
onsfaktorer i Danmark, som er beregnet ud fra den seneste version af ALFAM2-modellen (Hafner et al.,
2021; Adamsen og Hafner, 2021). Analyse af de emissionsdata, der blev brugt til parameterestimering, viste
kun tegn på en effekt af afgrødens højde ved udbringning med slæbesko på kornafgrøder, denne effekt
var større end effekten afrapporteret af Thorman et al. (2008). Der var ingen evidens for en effekt af afgrø-
dehøjde ved slæbeslangeudlægning eller udbringning med slæbesko på græs. I Danmark vil gylle blive
udlagt på græs kort efter et slæt, og dermed på græs med lav højde, hvilket vil reducere effekten af afgrø-
dehøjden.
Vi vil understrege, at data for estimering af emissionsfaktorer for slæbesko er mindre sikker end for slæbes-
lange (se Figur 3 i Hafner et al. (2021)). Vi kan konkludere, at ud fra den nuværende viden bliver ammoni-
akfordampningen ikke signifikant reduceret efter udbringning med slæbesko sammenlignet med slæbes-
langeudbringning. Der er behov for mere forskning på området før vi kan komme en kvantificering af slæ-
beskoens effekt nærmere.
4 Referencer
Adamsen, A. P., Hafner, S. D. (2021). Emissionsfaktorer for ammoniak fra ALFAM2 for ammoniakreducerende
udbringningsteknikker. 6. sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug,
Aarhus Universitet, leveret: 17.11.2021.
Andersson, K., Delin, S., Pedersen, J., & Nyord, T. (n.d.). Ammonia emissions from spreading of cattle slurry -
effects of slurry type and application method. In Preparation.
Hafner, S., 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 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Na-
tionalt Center for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret: 23-09-2021.

9
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. https://doi.org/10.1016/j.at-
mosenv.2015.10.069
Misselbrook, T. H., Smith, K. A., Johnson, R. A., & Pain, B. F. (2002). Slurry application techniques to reduce
ammonia emissions: Results of some UK field-scale experiments. Biosystems Engineering, 81(3), 313–321.
https://doi.org/10.1006/bioe.2001.0017
Pedersen, J., Feilberg, A., Kamp, J. N., Hafner, S., & Nyord, T. (2020). Ammonia emission measurement with
an online wind tunnel system for evaluation of manure application techniques. Atmospheric Environment,
230 (December 2019). https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117562
Pedersen, J., Hafner, S. D., & Adamsen, A. P. S. (2022). Vurdering af separation af flydende husdyrgødning
som ny ammoniakreducerende udbringningsteknik. 17 sider. Rådgivningsrapport fra DCA – Nationalt Cen-
ter for Fødevarer og Jordbrug, Aarhus Universitet, leveret: 02-02-2022
Schmidt, D. R., & Bicudo, J. R. (2002). Using a wind tunnel to determine odor and gas fluxes from manure
surfaces. Paper No. 024083p, January 2002. https://doi.org/10.13031/2013.10481
Sommer, S. G., & Olesen, J. E. (1991). Effects of dry matter content and temperature on ammonia loss from
surface-applied cattle slurry. Journal of Environmental Quality, 20, 679–683.
https://doi.org/doi:10.2134/jeq1991.00472425002000030029x
Thorman, R. Hansen, M. N., Misselbrook, T. H., Sommer, S. G. (2008). Algorithm for estimating the crop height
effect on ammonia emission from slurry applied to cereal fields and grassland. Agronomy for Sustainable
Development, 28(3), 373-378. 10.1051/agro:2008013
Webb, J., Pain, B., Bittman, S., & Morgan, J. (2010). The impacts of manure application methods on emissions
of ammonia, nitrous oxide and on crop response-A review. Agriculture, Ecosystems and Environment,
137(1–2), 39–46. https://doi.org/10.1016/j.agee.2010.01.001