Erfaringer med Vandmiljøplan III herunder en vurdering af miljøteknologier

1. Erfaringer med Vandmiljøplan IIIherunder en vurdering af miljøteknologier Svend Christensen, Svend G. Sommer, Henrik Wenzel og Anya B. Vinstrup Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

2. Disposition • VMP I-III • Den globale udfordring • Kædebetragtninger • Livscyklus analyse S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

3. VMP I: 1987-1998 • Målet med planen var, at reducere den samlede kvælstoftilførsel til vandmiljøet med 50 % og fosfortilførslen med 80 %. • Reduktionsmålet for markbidraget var 100.000 tons N pr år, mens den øvrige reduktion skulle komme fra stop for direkte udledninger. • Resultat 1998: Mål for landbruget blev ikke nået S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

4. VMP II: 1998-2003 • Reduktionsmålet for landbruget på 49% blev opretholdt. • Usikkerhed omkring ”baseline” i VMP I • Resultat 2003: Den samlede effekt af vandmiljøplanerne viser en reduktion i kvælstofudvaskningen fra landbruget på ca. 48 %. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

5. VMP III: 2005-2015 (evaluering 2008 og 2011) • Landbrugets overskud af fosfor skal halveres – reduktion på ca. 25% frem til 2009 og yderligere 25% frem til 2015 • Udledningen af fosfor skal reduceres – der etableres 50.000 ha randzoner langs vandløb og søer • Udvaskningen af kvælstof fra landbruget skal reduceres – med minimum 13% frem til 2015 • Sårbar natur beskyttes – stop for udvidelse af husdyrbrug indenfor 180.000 ha nye beskyttelseszoner • Vandmiljøplan III forskningsprogram – 155 mio. kr. • Styrkelse af økologien – 200 mio. kr. • Gyllehandlingsplan – skærpede afstandskrav • Forsøgsprojekter – med balancemodeller S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

6. VMP III forskningsprojekter • Bedre biologiske luftfiltre til staldene, Aarhus Universitet • Mindre fosfor i husdyrgødning, Aarhus Universitet • Sammenhængen mellem miljøets tilstand i danske fjorde og tilførslen af kvælstof og fosfor, Aarhus Universitet • Best management af vandløb og nærliggende områder, Aarhus Universitet • Mindre fosfor-udskillelse fra kvæg, Aarhus Universitet • Bedre kvælstofudnyttelse i kvægbruget, Aarhus Universitet • Optimeret nedbrydning af fytat som erstatning for foderfosfat, Aarhus Universitet • Dyrkningspraksis og mobilitet af fosfor i jord, Aarhus Universitet • Strategier til reduktion af lugtgener fra svinebesætninger og gylleudbringning, Aarhus Universitet • Omkostninger og gevinster ved reduktioner af næringsstoffer til danske, vandområder, Aarhus Universitet • Geologisk variation og transportprocesser i forbindelse med risikokortlægning af fosfortab, Aarhus Universitet • Mindre lugt fra svinestalde, Aarhus Universitet • Bedre kompost fra gylle, Københavns Universitet • Separation af husdyrgødning, Aarhus Universitet S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

7. Udredningsrapport for teknologier med særligt henblik på miljøeffektive teknologier til husdyrproduktionen Søren A. Mikkelsen (formand) og Svend Christensen (Danmarks JordbrugsForskning), Peter H. Schaarup (Skov- og Naturstyrelsen), Lene Vejbæk (Direktoratet for FødevareErhverv), Ivar Ravn og Niels Lundgaard (Landscentret), Ole Aaes (Dansk Kvæg, Landscentret), Merete Lyngbye (Landsudvalget for Svin, Danske Slagterier), Rene Damkjer (Agro Business Park), Brian Jacobsen (Fødevareøkonomisk Institut), Morten Qwist og Ellis Sommer (Plantedirektoratet) og Finn Larsen (Amtsrådsforeningen). Udredningsgruppen har endvidere modtaget bidrag fra Preben Bach Holm, Svend Morsing, Peter Kai, Sven G. Sommer, Henrik B. Møller, Claus G. Sørensen, Martin N. Hansen, Søren O. Pedersen og Hanne Damgaard Poulsen (Danmarks JordbrugsForskning), Per Tybirk og Niels Morten Sloth (Landscentret, Landsudvalget for Svin). Anya Bjørn Vinstrup (Danmarks JordbrugsForskning) har været faglig sekretær for udredningsgruppen. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

8. Uddrag fra sammendrag • Der er et stort antal teknologier til rådighed i de enkelte led i kæden planter til foder – fodring –stalde – lagre – behandling – udbringning. • Disse teknologier har en varierende grad af modenhed mht. anvendelse i praksis. • Viden om den miljømæssige effekt, produktions- og miljøøkonomien er i mange tilfælde usikker eller manglende. • Ideelt set er der behov for at anlægge kædebetragtninger eller systemanalyser for at kunne optimere den samlede teknologikæde i produktionssystemet. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

9. Principskitse for systemanalyse vedr. omsætningskæden for husdyrgødning ved anvendelse af forskellige teknologier. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

10. 12.790 Stald 2.955 Lager 1.618 Mark 1.970 Stald 7.265 Lager 1.875 Mark 3.650 Redu. råprotein -1.235 Redu. spalteareal -3.075 Nedfældning -1.060 6.542 KædebetragtningerEksempel på en samlet vurdering af miljøeffekten af flere teknologier til enslagtesvinebesætning på 500 DE • Øverst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark med de miljøteknologier, der var i anvendelse i 2004. • Midten: Effekten af miljøteknologier • Nederst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark efter anvendelsen af miljøteknologier. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

11. 7.125 Stald 3.355 Lager 1.195 Mark 2.595 Stald 1.616 Lager 1.040 Mark 1.735 Tilpas. AAT og PBV -500 Skaber og dræn -1.219 Nedfældning -934 4.391 KædebetragtningerEksempel på en samlet vurdering af miljøeffekten af flere teknologier til enstald med 500 DE køer • Øverst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark med de miljøteknologier, der var i anvendelse i 2004. • Midten: Effekten af miljøteknologier • Nederst: Kg NH3-N tab fra henholdsvis stald, lager og mark efter anvendelsen af miljøteknologier. S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

12. Landbrugets udfordringer • Biomasseproduktion • Foder og Fødevarer • Bioenergi • El • Varme • Transport • Andre produkter • Plastik • Basis kemikalier • Øvrige bioprodukter • Klimaændringer (drivhusgasemission) • Næringsstofhusholdning • Vandhusholdning • Arealanvendelse og Biodiversitet S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

13. Næringsstoffernes kredsløb i husdyrproduktionen Planternes optagelse Afgrøder Udsivning: Nitrat og fosfor Fodring Staldanlæg Handels-gødning Marken Gødning Ammoniak- og drivhusgasser Opbevaringog teknik Udbringning S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

14. T S P E EI 200 % 200 % 200 % 200 % x = x 100 % 100 % 100 % 100 % now now now now in 50 years in 50 years in 50 years in 50 years Scenarios of human environmental impact ∑EI Total environmental impact of human origin P Population E  Economy per person (e.g. Gross Domestic Product/person) T An indicator for eco-efficiency of technology, i.e. environmental impact per unit of economy (e.g. impact/GDP unit) Dash line Best estimates of future development in P and E Full line Scenario of unchanged Eco-efficiency of technology Dot line Scenario of Eco-efficiency increase by a factor of 10 over 50 years S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

15. Miljøeffektivitet ∑EI Total environmental impact of human origin P Population E  Economy per person (e.g. Gross Domestic Product/person) T An indicator for eco-efficiency of technology, i.e. environmental impact per unit S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

16. Miljøeffektive teknologier Miljøhensyn Ressource hensyn Global opvarmning Bioenergi Driftsplanlægning Skruepresse Biogasanlæg Afgrøde- og sortsvalg Ammoniak stripper Luftrenser Næringsstof- og vandhus- holdning Kilde separation Foder og føde- varer Forsuring af gylle Maskinteknik Kemisk fældning Termisk forgasning Dyrkningsteknik Ionbytning Forbrænding Kompostering Høst og lagringsteknik Andre produkter Arealanvendelse og biodiversitet S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

17. The Hierarchy of tools for eco-efficiency improvements • Level 0. The human need/demand • Level 1. The product (i.e. the product chain or supply chain of the product) • Level 2. The production (i.e. the individual production facilities in the supply chain of the product) • Level 3. The process (i.e. the individual process or unit operation within the production facility) • Level 4. The input/output to/from the process – at the end of the chain resulting in the final draw on resources and emission of pollutants) S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

18. Life Circle Analyses (LCA) værktøjer,der anvendes på ”Level 1-4” • LCM = Life Cycle Management • EMS = Environmental Management Systems • BREF documents = BAT reference documents • BAT = Best Available Technology • LCA = Life Cycle Assessment • PFD = Process Flow Diagrams • SFA = Substance Flow Analysis • MFA = Material Flow Analysis • RA = Risk Assessment • ERA = Environmental Risk Assessment • QFD = Quality Function Deployment • CBA = Cost/Benefit Analysis • LCC = Life Cycle Costing • CEA = Cost/Effectiveness Analysis • LCE = Life Cycle Engineering • DFE = Design for Environment • EPD = Environmental Performance Declaration • EPI = Environmental Performance Indicators S. Christensen, S.G. Sommer, H. Wenzel og A.B. Vinstrup, Det Tekniske Fakultet, Institut for Kemi, Bio- og Miljøteknologi

19. Nogle udfordringer • CO2 akkumulering/nettoenergi-produktion pr. ha i forskellige produktionssystemer, afgrøder, sorter mm.. • Konverteringseffektivitet fra planter til • foder- og fødevarer • energi • andre produkter • Effektiv udnyttelse af næringssalte pr. ha. • Forebyggelse af drivhusgasemissioner • Naturarealer

20. Konklusion • VMP I-III målsætninger er realistiske • VMP inddrager ikke afvejninger i forhold til landbrugets ”globale” udfordringer • VMP er fokuseret på ”level 3-4” i LCA hierarkiet • Kædebetragtninger er ”level 2-3” i LCA hierarkiet • Hvordan samles resultater fra VMP III forskningsprojekter m.h.t. miljøeffektivitet?