|
Vurdering af muligheder og begrænsninger for 2. Næringsstofpotentiale
På mange måder fungerer samfundets håndtering af spildevand og fast affald overordentligt godt. De fleste danskere tænker slet ikke over hvordan systemerne fungerer og de kan slet ikke forestille sig at det kan være anderledes. Men der er miljømæssige ulemper ved de eksisterende systemer. En ulempe er, at næringsstoffer som kvælstof og kalium, tabes fra de endelige affaldsprodukter ved den nuværende håndtering. En anden ulempe er tilstedeværelsen af stoffer i spildevandsslammet som man ikke ønsker at bringe ud på marken. Hvis samfundet i fremtiden skal håndtere organiske affaldsstoffer på en måde, således at disse ikke længere har status af affald men ressourcer, er der behov for at undersøge hvilket potentiale der er for indsamling af næringsstofferne og hvordan det kan gøres. Rapporten fokuserer på næringsstoffer i spildevand, fra toiletter og køkkener, og på fast organisk husholdningsaffald dvs. organisk køkkenaffald. I det følgende vil potentialet pr. person, potentialet i boligtyperne, potentialet regionalt og potentialet på landsplan blive opgjort. 2.1 Potentialet pr. personI det følgende gennemgås de standardmængder af affaldsprodukter der produceres i husholdningerne pr. person. Disse udgør en del af datagrundlaget for beregningerne af de lokale, regionale og nationale næringsstof potentialer. De affaldsformer der medtages er fast organisk køkkenaffald og husholdningers spildevand. Spildevandet omfatter toiletspildevand også kaldet sort spildevand, urindelen heraf kaldes gult spildevand, derudover er der det grå spildevand fra køkken, bad og vask. Spildevand fra bad og vask kaldes desuden lysegråt spildevand. I tabel 2.1.1 er angivet den daglige mængde af næringsstoffer produceret pr. person. De næringsstoffer der er medtaget i tabellen, er de tre makronæringsstoffer kvælstof, fosfor og kalium der anvendes i jordbruget, samt mængden af organisk stof målt som COD og BOD. Desuden er vægten i tørstof og vådvægt angivet. I tabellen er affaldsmængderne opdelt efter produktionskilden i husholdningen. Af tabellen ses det at næringsstofferne N, P og K hovedsageligt findes i urin og fækalier, mens det organiske stof findes i køkkenaffaldet og i fækalier. Sammenligner man BOD og COD værdierne for køkkenaffaldet ses det at, størsteparten af det organiske stof i det vandbårne køkkenaffald er letomsætteligt, mens størsteparten af det organiske stof i det faste affald omsættes langsommere. De affaldsprodukter der vil være de mest interessante ud fra et recirkuleringssynspunkt er urin, fækalier og fast organisk køkkenaffald. Det grå spildevand er af marginal interesse. Tabel 2.1.1
(baseret på data fra : Dahi (1990); Henze (1998); Miljøstyrelsen (1993); Miljøstyrelsen (1994); Miljøstyrelsen (1997); Naturvårdsverket (1995)). Figur 2.1.1
I figur 2.1.1 er vist bidraget af N, P, K og BOD fra urin, fækalier og fast og vandbåren køkkenaffald i procent af det totale bidrag fra en husholdning. Her fremgår det tydeligt at hovedandelen af N,P og K findes i urinen, mens det organiske stof findes i køkkenaffaldet og fækalier. Fra et recirkulering synspunkt er man således interesseret i urin som en kilde til N, P og K, og køkkenaffald og fækalier som kilde til organisk stof. Når disse affaldsprodukter skal håndteres med henblik på senere genanvendelse, er man desuden interesseret i hvor stort et volumen der skal transporteres og behandles. Hvor fortyndede bliver stofferne af vandværksvand, og er der mulighed for at mindske fortyndingen ? Figur 2.1.2
Vandforbruget i en husholdning ligger på omkring 150 liter i døgnet pr. person. Af figur 2.1.2 ses at forbruget fordeler sig med en tredjedel på bad og vask, en tredjedel for køkken, mens den sidste tredjedel af vandforbruget anvendes til toiletskyl. Det vandbårne affald fortyndes op i meget store mængder vandværksvand, således at det samlede volumen, der skal håndteres, er betydeligt større end volumenet af affaldsprodukt alene.Fast affald fra køkkenet kan enten håndteres lokalt eller transporteres bort fra kilden med lastbil. I tabel 2.1.2 er vægte og volumener af de enkelte affaldsprodukter angivet, sammen med det volumen af vandværksvand der anvendes til håndtering af disse produkter. Der er et tydeligt behov for at reducere vandmængden til transport af toiletaffald. Af hensyn til miljøet og vandresourcen vil det være oplagt at reducere vandforbruget til skyl for urin, og måske også for fækalier. Et reduceret vandforbrug vil desuden forbedre økonomien og fjerne fysiske begrænsninger for recirkulering af N, P og K fra by til land. Tabel 2.1.2
Data er genereret på baggrund af følgende kilder: Christensen og Jacobsen (1998); Christensen og Tønning (1998); Dahi (1990); Dahlhammar (1997); Eilersen et al. (1998); Henze (1997); Miljøstyrelsen (1993); Miljøstyrelsen (1994); Miljøstyrelsen (1997); Naturvårdsverket (1995); Sandström (1999); Sonessen og Jönsson (1996); Sørensen (1999). 2.2 Potentialet i forskellige boligtyperPå det lokale niveau afhænger potentialet for recirkulering af næringsstoffer bl.a. af antallet af beboere og boligområdets fysiske indretning, derfor arbejdes der i det følgende med forskellige typer af boliger. De valgte boligtyper er:
Ovennævnte boligtyper er valgt med henblik på at de hver især har særlige betingelser for valg af teknologi, at de tilsammen er repræsentative for den danske boligmasse og at der er tilgængelige oplysninger om de valgte boligtyper. Parametre til vurdering af recirkuleringspotentialerFor at fastlægge den gødningsmængde der potentielt kan indsamles pr. bolig i de pågældende boligtyper, og muligheden for implementering af alternative teknologier må en række forhold belyses: Forhold som har betydning for mængden af næringsstoffer der er til stede:
Forhold som har betydning for etablering af indsamlingssystem, opbevaring og evt. behandling:
Forhold som har betydning for mulighederne for lokal genanvendelse·
Dertil kommer en række holdningsmæssige og økonomiske forhold, der har betydning for om recirkulering af næringsstoffer vurderes at være en god ide for samfundet generelt. Disse forhold behandles ikke i dette kapitel. I stedet henvises til resultaterne fra dialogværkstedet, som er refereret i kapitel 8. I den følgende beskrivelse af boligtyperne er karakteriseringen begrænset til den gennemsnitlige:
Disse parametre anses som de væsentligste inden for rammerne for dette projekt. Definitioner AM = martrikkelareal ABebyg = bebygget areal AUbebyg = ubebyggede areal ABefæs = befæstet areal AUbefæs = ubefæstet areal APlante = plantedækket areal (ubefæstet) AUplante = ikke plantedækket areal (ubefæstet) AUbefæs = APlante + AUplante AM = ABebyg + AUbebyg = ABebyg + ABefæs + AUbefæs Øvrige definitioner: P = plantedækket areal i procent af matrikkel areal Uddybning af de valgte parametre Karakteriseringen af de 6 boligtyper bygger på forenkling af en typologi med 11 bebyggelsestyper udviklet af Gitte Marling og Mary Ann Knudstrup til beskrivelse af bymiljøindikatorer (Marling og Knudstrup, 1998). Desuden er anvendt supplerende litteratur ((Jönsson et al. 1998), (Persson et al. 1999), (Eiris et al. 1999), (Bygningsreglementet, 1995), (Andersen, 2000) og (Linde, 2000). Antal beboere i husstanden. Antallet af beboere i en bebyggelse har betydning for produktionen af næringsstoffer til recirkulering. Da antallet af beboere er forskellig og varierer over tid anvendes et gennemsnitstal, n. Det gennemsnitlige antal beboere skønnes på baggrund af (Marling og Knudstrup, 1998). Da Marling og Knudstrups typologi ikke rummer oplysninger for kolonihavebebyggelser, anvendes en undersøgelse af 42 kolonihaver i Ballerup Kommune, der er udført af Eiris et al. (1999). Hvor meget bygødning der produceres i en bolig afhænger af beboernes toiletvaner samt hvornår og hvor længe beboerne opholder sig i boligen. Marling og Knudstrup (1998) skønner procentdelen af voksne beboere der er hjemme i dagtimerne. Tallene skønnes på baggrund af husstandstype (børn/voksne), aldersfordeling og beskæftigelsesforhold. Andelen af voksne der er hjemme i dagtimerne varierer fra 34%-63%. Disse tal kan ikke bruges direkte til at bestemme hvor lang tid beboerne opholder sig i deres bolig, da tallene kun inkluderer de voksnes opholdstid i hjemmet og ikke børns opholdstid. Håkan Jönsson et al. (1998) har registreret opholdstiden i boligen i deres målinger på to urinseparerende toiletsystemer i to svenske økobyer. Her var beboerne i gennemsnit hjemme hhv. 14 og 16 timer pr. dag eller 58-67% af døgnet. Resultaterne fra undersøgelsen kan ikke siges at være generelt gældende, idet der er tale om såkaldte økologiske bebyggelser, hvor der er en relativ høj andel af børn og hjemmegående voksne. I denne rapport skønnes det at beboerne i gennemsnit opholder sig i hjemmet 337 dage om året, og at de i disse dage i gennemsnit er hjemme i 13 timer pr. døgn. Dette anses at gælde uanset hvilken type helårsbolig der er tale om. Er der derimod tale om kolonihaver, antages det at beboerne opholder sig 16 timer i døgnet i boligen i de ca. 90 dage kolonihaven anvendes. Anvendelsen af boligen som sommerbolig eller som helårsbolig har væsentlig betydning for opsamlingspotentialet. Af de bytyper som er relevante for dette projekt er det kun kolonihaverne som ikke har helårsstatus. I denne rapport antager vi, at de anvendes 90 dage/år i 16 timer/døgn. Antal etager, E.Antallet af etager i en boligbebyggelse har betydning for design af opsamlingssystemet og derfor indgår denne oplysning i karakteriseringen af bebyggelserne. Marling og Knudstrup (1998) angiver etagehøjden for alle bebyggelsestyper på nær kolonihaveboliger, som bygges i én etage. Matrikelareal pr. person, AM/n. Matrikelarealet er udtryk for hvor stort et areal, der udgøres af en bebyggelses grundareal og udearealer. Bebyggelsesprocent, B. Bebyggelsesprocenten er udtryk for tætheden af et boligområde. Dette har betydning for etablering af nye anlæg samt for arealer til lokal udnyttelse af bygødningen. Ved bebyggelsesprocenten forstås etagearealets procentvise andel af martrikkelarealet.
B=Abebyg· E / AM En bebyggelses etageareal beregnes ved
sammenlægning af bruttoarealerne af samtlige etager, herunder kældre og udnyttelige
tagetager. For bebyggelser fra før 1977 medregnes vejstykker ofte som del af
martrikkelarealet (Bygningsreglementet 1995). Bebygget areal pr. person, Abebyg/n. Det bebyggede areal beregnes påbaggrund af bebyggelsesprocenten, matrikelarealet, antal beboere og antal etager. Ubebygget areal pr. person , Aubebyg/n.Det ubebyggede areal er udtryk for hvor stor en del af matriklen der er friholdt for bygninger. Arealet beregnes som forskellen mellem matrikelarealet og det bebyggede areal. Plantedækket areal pr. person, APlante = (AM x P/100)/n. For at skønne det lokale potentiale for udnyttelse af næringsstofferne vurderes hvor stor en andel af en matrikel, der er plantedækket areal. Persson et al (1999) har kortlagt de vegetationsbærende arealer i bymæssig
bebyggelse. Ved hjælp af orthofotos og GIS skønner de, at boligområder generelt har et
plantedækket areal på 55% og bykerneområder har et på 10%. Oversigt over boligtypernes karakteristika I tabel 2.2.1. sammenfattes ovennævnte beskrivelse af de 6 boligtyper som grundlag for en generel vurdering af potentialet for recirkulering af næringsstoffer. Ved brug af tallene fra tabellen skal man være opmærksom på at tallene dækker over variationer og det derfor er nødvendigt at anvende faktiske oplysninger for konkrete bebyggelser, hvis man ønsker at skønne potentialet mere præcist. Tabel 2.2.1.:
(1): Marling og Knudstrup (1998). (2): Marling og Knudstrup (1998); Jönsson et al. (1998) og Eiris et al. (1999). (3): Linde (2000). 2.3 Opsamling og anvendelse af næringsstoffer i boligtyperneFor at vurdere hvor stor en del af bygødningen der kan anvendes lokalt er i dette afsnit estimeret hvor stor en del af affaldet der afleveres i husstanden, og hvor stor en del af affaldsprodukterne der kan anvendes i de forskellige boligtyperne. Opsamling i husstanden Ved fastlæggelse af affaldsproduktionen i boligen, er der taget udgangspunkt i antal døgn pr. år og antal timer pr. døgn der tilbringes i husstanden, angivet i tabel 2.2.1. For urinen antages det at 50% afleveres i husstanden, da den del der afleveres i husstanden stort set er ækvivalent med, det antal timer i døgnet beboerne tilbringer i husstanden. For fækalierne antages det at 75% afleveres i husstanden da defækation fortrinvis foretages i husstanden om morgenen og om aftenen. For køkkenaffaldet antages det at 90 % afleveres i husstanden, da aften og morgenmåltider primært indtages i husstanden, mens frokosten i hverdage indtages på arbejdspladsen, men ofte tilberedes i hjemmet. For det grå spildevand antages det at 90 % afleveres i husstanden, da næsten alt tøjvask, opvask og bad foregår i husstanden. Det antages at nedenstående procentvise andel af affaldet afleveres i husstanden: 50 % af urinen Genanvendelse af næringsstoffer i boligtyperne Den mængde næringsstof der kan genanvendes på ejendommen, er afhængig af boligtypens plantedækkede areal, og hvor stor en mængde gødning der anvendes pr. arealenhed. Det er her antaget at der anvendes gødning svarende til 150 kg N / hektar pr. år i private haver. De enkelte affaldsfraktioner opsamlet i husstanden fra en person kan da gøde et areal fra 18 til 133 m2 se tabel 2.3.1. Tabel 2.3.1
Det plantedækkede areal i de forskellige boligtyper, der blev opgjort i tabel 2.2.1 anvendes i tabel 2.3.2 til at beregne den andel af de forskellige affaldstyper, der kan recirkueleres i boligtyperne. Tabel 2.2.2
Som det ses af tabel 2.2.3 kan op til 89% af den potentielle produktion af bygødninger recirkuleres lokalt i villa-områder, hvorimod kun 2 % kan recirkuleres i bykernen. Der mangler imidlertid eksakt viden om det nuværende forbrug af gødning i private haver. 2.4 Bygødnings potentialet i amterneI det følgende afsnit vil fordelingen af bygødningspotentialet i amterne blive opgjort. Det vil blive beskrevet hvor stort potentialet er i den nuværende landbrugssituation og i et senarie hvor landbruget er omlagt til økologisk jordbrug. Bygødnings potentialet i den nuværende landbrugs situation. I det følgende undersøges hvor stor en del af handelsgødningen der kan erstattes af bygødning i de enkelte amter. Beregningen er foretaget på baggrund af den gennemsnitlige mængde handelsgødningen der gødskes med pr. ha. på landsplan (Pedersen ,1999), befolkningstallet i amterne (Amtsrådsforeningens, 2001) og landbrugsarealet i amterne (Larsen, 2000). Bygødningspotentialet er opgivet som den andel af landbrugsareal i det pågældende amt hvor bygødning kan erstatte handelsgødning. Opgørelserne er foretaget for henholdsvis kvælstof, fosfor og kalium. Figur 2.4.1 Se her! Af figur 2.4.1 ses at potentialet på landsplan er 10 %, mens det i amterne afhængigt af lokaliteten, er muligt at erstatte fra 5 – 79 % af kvælstof forbruget. Som det ses af figuren, er den andel af landbrugsjorden der kan gødes med bygødning størst i de tættest befolkede områder, hvilket samtidig er de områder hvor der er færrest husdyr, og mest pres på grundvandsressourcen bl.a. på grund af toiletskyl. Figur 2.4.2 Se her! Af figur 2.4.2. ses det at potentialet for recirkulering af P på landsplan er 22 %, mens det i de enkelte amter variere mellem 10 og 172 %. Fosfor fra bygødning kan altså gøde et dobbelt så stort areal som kvælstof og kalium hvilket hænger sammen med at der i dag er så store mængder af P i husdyrgødningen at det kan dække det indenlandske forbrug. Da alle ejendomme ikke har adgang til husdyrgødning anvendes der stadig handelsgødnings P på deciderede planteavlsbrug (Pedersen, 1999)det generelle forbrug dækker altså over store regionale variationer. Recirkuleringen af fosfor er væsentligt i en bæredygtigheds betragtning da der kun er kendte råfosfat reserver til de næste 100 -200 års forbrug. (Frederikson, 1994) og (Bøchermann, 1991). Figur 2.4.3. Se her! Af figur 2.4.3 ses det at potentialet på landsplan er 11 %, mens det i de enkelte amter varirerer fra 5 til – 89 %. Ved sammenligning af figur 2.4.3. for kaliumgødskning med figur 2.4.1. for kvælstofgødning ses at det stort set er samme andel af landbrugsarealet hvor bygødning kan erstatte handelsgødningen. Bygødnings potentialet i et økologisk scenarie for dansk landbrug Ved omlægning af jordbruget til økologisk jordbrug vil bygødning spille en væsentlig rolle i det bynære jordbrug. I figur 2.4.4 er det illustreret hvor stor en andel af kvælstofforbruget bygødningen kan bidrage med i Bichel udvalgets 0-scenarie for dansk landbrug omlagt til økologisk jordbrug.I 1998 blev Bichel udvalget oprettet af Miljø og energiministeren for at se se på konsekvenserne af afvikling af pesticid anvendelsen. Udvalget blev anmodet om at inkludere en vurdering af de samlede konsekvenser af en total omlæggelse til økologisk jordbrug. Der blev lavet 6 økologiske scenarier, 3 med det nuværende udbytte niveau i økologisk jordbrug og 3 med et forbedret udbytteniveau med forskellige niveauer af foderimport. Beregningen er baseret på det mest konservative bud, ingen import af foder og med det nuværende udbytte niveau. (Bichel, et al. 1999). Figur 2.4.4 Se
her! I figur 2.4.4. angives hvor stort et areal i Bicheludvalgets økologiske 0 scenarie hvor man kan ersattte N tilførslen med bygødning. Bygødningen kan f.eks. reducere arealet med kløvergræs eller øge udbyttet ved en øget kvælstoftilførsel. I modsætning til figur 2.4.1, er det her den samlede N mængde som bygødningen erstatter mens det i figur 2.4.1. kun var handelsgødning N. I Bicheludvalgets økologiske scenarier er tidshorisonten sat til 30 år bl.a. fordi det anses for nødvendigt at husdyrene og dermed husdyrgødningen fordeles jævnt over hele landet. Af figur 2.4.4 fremgår det at hvis man vil transportere husdyr fra Jylland til Sjælland kan det også blive nødvendigt at flytte mennesker fra Sjælland til Jylland. 2.5 Potentialet på landsplanI dette afsnit vil de potentielle mængder af næringsstoffer der kan indsamles fra de forskellige kilder fra alle danske husholdninger blive opgjort. Ligesom der vil blive set på disse affaldsprodukters potentiale for at erstatte handelsgødning. Her anvendes tal for det totale forbrug af handelsgødning i Danmark, og ikke kun landbrugets handelsgødningsforbrug. Der er ikke taget højde for tab af næringssalte under håndteringen af affaldsprodukterne. For affaldsprodukterne urin, fækalier og fast organisk køkkenaffald er den årlige potentielle produktion på landsplan beregnet, se tabel 2.5.1. Desuden er der angivet en mere detaljeret beskrivelse af produkterne med hensyn til vægt, samt indhold af organisk stof og næringssalte. Tabel 2.5.1.
For at vurdere gødningsprodukters potentiale for at erstatte en del af jordbrugets forbrug af handelsgødning, opgøres i tabel 2.5.2 den årlige produktion af næringssalte i husholdningerne og forbruget af handelsgødning i tons pr år. I tabel 2.5.3 angives hvor mange procent næringsstofferne i affaldsprodukterne udgør af forbruget af handelsgødning. Tabel 2.5.2
Tabel 2.5.3
Som det fremgår af tabel 2.5.3 kan affaldsprodukter fra husholdninger potentielt erstatte 7-10 % , 12-22 % og 5-10 % af landbruget forbrug af handelsgødning i form af N, P og K. Potentielt kan affald fra husholdninger kun dække 3-6 % af det nuværende landbrugs samlede behov for disse næringsstoffer (Eilersen et al. 1999). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
