Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Svovl fra rensning af biogas er en værdifuld gødning

Effektivt genvundet svovl (S) fra biogasafsvovlingsprocessen kan genbruges som en værdifuld kilde til plante-tilgængeligt svovl i landbruget, viser ny forskning fra Institut for Agroøkologi.

22.10.2020 | Camilla Brodam

Foto: Biogasanlæg ved Foulum.

Svovlmangel i afgrødeproduktion er et tilbagevendende problem og har været det igennem mange år i Danmark såvel som resten af ​​verden. Strengere krav til røgrensning har reduceret luftforureningen og dermed mængden af ​​svovlpartikler i luften markant.

”Hvis man ser på Danmark som et eksempel, er den atmosfæriske svovldeponering faldet fra 20 til 2 kg S/ha/år mellem 1970 og 2016. Og det er virkelig problematisk for dyrkning af afgrøder, fordi mineraliseringen af ​​svovl fra jordens organiske materiale ofte er utilstrækkelig til at imødekomme afgrødens behov. De har brug for mere svovl, og hvor de plejede at få det fra svovl deponeret sammen med nedbøren på grunde af luftforureningen, skal de nu få det på anden vis. Derfor gøder landmanden typisk sine afgrøder med svovl i form af sulfat eller elementært svovl, så planternes behov imødekommes,” forklarer ph.d.-studerende Doline Fontaine fra Institut for Agroøkologi.

Sammen med professor Jørgen Eriksen og seniorforsker Peter Sørensen har hun undersøgt, hvordan svovl, der genudvindes i biogasanlæggets afsvovlingsproces, kan bruges som en plantetilgængelig svovlkilde på landmandens marker. 

Bæredygtighed og bioøkonomi

Der er et voksende fokus på bæredygtighed og bioøkonomi, og dermed kommer der også fokus på genbrug af næringsstoffer i landbrugssystemer. Ved biogas produktion produceres to hovedprodukter: afgasset gødning og biogas. Den afgassede gødning er tilbage efter den iltfrie nedbrydning i biogasanlægget. Tidligere undersøgelser har vist, at nedbrydningen i biogasanlægget bidrager til en signifikant stigning i gødningsværdien af ​​organiske materialer, specielt for kvælstof, men ikke for svovl.

”Faktisk sker det, at noget af svovlet reduceres til svovlbrinte under processen i biogasanlægget, og svovlbrinte er en gasform, der forlader systemet sammen med resten af ​​biogassen. Det er nødvendigt at fjerne svolvbrinten fra biogassen før gassen bruges, for eksempel til opvarmning af huse, til produktion af elektricitet eller i naturgasnettet. Det gør man ved at rense gassen med nogle specielle filtre, der kan fange svovlet. I NutHY-projektet er det netop svovlfilterproduktet, vi er interesseret i. Vi har undersøgt, om det kan bruges i afgrødeproduktion, da det indeholder både sulfat og elementært svovl,” forklarer Doline Fontaine.

Opbevaret i gødning

Når landmanden vil tilføje næringsstoffer til sin mark, skal han sørge for at synkronisere gødningstidspunktet i forhold til afgrødernes behov. Svovl produceret i den såkaldte biogasafsvovlingsproces, som beskrevet tidligere, produceres kontinuerligt og opbevares, indtil den kan bruges på markerne. 

”Svovlfilterprodukterne har generelt en lav S-koncentration og kan være ætsende i ren form; derfor opbevarer landmænd dem normalt opblandet i afgasset gylle i de eksisterende gødningslagre. Når svovlfilterproduktet opbevares i længere tid i en gødningstank i stedet for at blive kørt direkte ud på markerne, forventes det, at der vil være en svovlomsætning. Gødning er et reduktivt miljø, der er meget velegnet til mikrobiel aktivitet, og det kan medføre at svovlen igen omdannes til hydrogensulfid,” forklarer Doline Fontaine.

Med andre ord er der en risiko for, at svovlindholdet reduceres og potentielt fordamper, når det opbevares i gødningen. I projektet gennemførte forskerne en laboratorieundersøgelse af, hvordan svovl kan genudvindes fra filterprodukterne fra biogasafsvovlingsprocessen, hvordan svovl omdannes under opbevaring i ubehandlet eller afgasset gødning og dets efterfølgende plantetilgængelighed.

I alt undersøgte forskerne tre forskellige svovlfilterprodukter fra: 

  1. En biologisk afsvovlingsproces 
  2. En kemisk absorptionsproces med aske fra halm 
  3. En kombination af kemisk absorption og biologisk regenerering (et kommercielt produkt fra Fertipaq)

Resultaterne viste, at de to første filtertyper indeholder en høj andel sulfat, mens den største andel af elementært svovl findes i Fertipaq.

Mindre reduktion af sulfat i fordøjet gødning end i ubehandlet gødning

”Vores undersøgelse viste, at reduktionen af ​​sulfat i ubehandlet gødning startede efter en måneds opbevaring og steg markant efter den anden måned. Efter fire måneder var mere end 50% og efter seks måneder var så meget som 70% af det oprindelige sulfatindhold blevet omdannet til sulfid. Ved opbevaring i afgasset gødning startede reduktionen af ​​sulfat noget senere og i et langsommere tempo end i ubehandlet gødning. Sulfatkoncentrationen ændrede sig ikke i løbet af de første to måneder af opbevaringen, og efter seks måneder var 65% af det originale sulfat stadig i gødningen,” forklarer Doline Fontaine.

Derudover viste laboratorieundersøgelsen, at filtermaterialet lavet af halmaske og blandet med afgasset gødning havde en konserverende effekt på sulfat, selv ved langvarig opbevaring. I skarp kontrast hertil blev rent svovl (Fertipaq) straks omdannet ved opbevaring i alle typer gødning.

Filterprodukter tilsat til gødning øger svovloptagelsen betydeligt

”Vores undersøgelse viste, at den fraktion af tilgængelig svovl, der normalt er omkring 15-19% af den samlede S indeholdt i gødning, steg til 56-90%, når filtermaterialerne blev tilsat gødningen. Det viser os, at svovl fra filtermateriale meget tilgængeligt for planter, når det anvendes som gødning,” siger Doline Fontaine. 

”Det er vigtigt at passe godt på sulfaten og den elementære svovl under opbevaring for at sikre en optimal effektivitet af svovlfilterprodukterne. Der er lav risiko for at reducere sulfat til sulfid, når svovlfilterprodukterne opbevares i afgasset gødning hvis pH-værdien er lig med eller højere end 8,2. Ved en pH på 5,5 til 8,2 er det nødvendigt at holde opbevaringstiden så kort som muligt for alle typer gødning, selvom der kun sker en lille reduktion inden for de første fire til seks uger. For filterproduktet Fertipaq, der indeholder svovl i koncentreret form, anbefaler vi en separat opbevaring under forhold, der forhindrer reduktion, og først tilførsel til en flydende gødning umiddelbart inden det køres ud på marken,” konkluderer Doline Fontaine.

Bag om forskningen

Samarbejdspartnere 

Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet

Finansiering

Projektet er finansieret af Green Development and Demonstration Program (GUDP: NutHY-projekt), der koordineres af International Center for Research in Organic Food Systems (ICROFS)

Interessekonflikter

Ingen

Læs mere

"Sulphur from biogas desulfurization: Fate of S during storage in manure and after applications to plants" er skrevet af Doline Fontaine, Jørgen Eriksen og Peter Sørensen

Kontakt

Ph.d.-studerende Doline Fontaine, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. E-mail: doline.fontaine@agro.au.dk

Forskning, Agro, DCA