Avloppssystemens fosforinnehåll behöver återföras till växtsamhället. Problemets storlek i fosfortermer och olika sätt att angripa det överblickas av författare från tre europeiska länder.
Av: Jörgen Hanaeus
Livsmedelsproduktionen i Europa är beroende av importerat handelsgödsel, men fosforanvändningen är ineffektiv och ger stora förluster till omgivande miljö. Artikeln visar förlusterna i ett tidsperspektiv och diskuterar lämpliga åtgärder av olika karaktär. Viktiga vägar är P-balans i odlingsmark och återanvändning av fosfor från avfallsströmmar. På så sätt kan Europa upprätthålla fosforbalans. Det är också viktigt att agera utifrån väntade klimatförändringar.
Bakgrund
Fosfor är ofta tillväxtbegränsande för biomassa vilket människan kompenserar med tillsats av handelsgödsel. P-tillsatser kommer nästan uteslutande från fosforrik berggrund som återfinns på ett fåtal platser på jorden, dock inte i Europa, och givetvis är begränsade. Ca 75 % av kända reserver finns i Marocko som är dominerande exportörer. Kina och USA har också avsevärda förråd, men de exporteras inte.
Världsdelarnas medelanvändning av kemisk P-gödsel var under perioden 2008-2012 i kg P2O5/ha jordbruksmark och år: Amerika 17, Sydeuropa 13, Nordeuropa 12, Västeuropa 10, Asien 8, Östeuropa 5, Oceanien 3, Afrika 1. Världsmedel 9 och Europamedel 7. Europa var den kontinent som tidigast använde kemisk P-gödning i stor omfattning. Den mest påtagliga förändringen i Europa kom åren kring 1990, dvs vid Sovjetunionens upplösning, då Östeuropas P-användning sjönk dramatiskt. Asiens användning stiger snabbast f n. Den totala användningen på odlingsmark har stigit med en faktor 4 sedan 1960.
Ökad P-användning p g a önskemål om ökad livsmedelsproduktion och ändrad diet sätter ytterligare press på P-förråden. Även odling för bioenergitillväxt stimuleras av fosfortillskott.
I Europa har föreslagits en 5 R-strategi: 1. Realign/omstrukturera P-tillskotten 2. Reduce/minska fosfortillskotten till vatten 3. Recycle/återanvänd fosfor i biomassa 4. Recover/återvinn fosfor från avlopp/avfall 5. Redefine/Ändra vår mathållning.
Artikeln framhåller två av dessa: Minska tillförseln av P och återvinn P från livsmedelsframställning, från gödsel och från avfall/avlopp. Samtidigt bör P-tillförsel till sötvattnen bevakas och åtgärders effekter i tider av klimatförändring begrundas.
P-balans i EU-området
En P-massbalans för Europa gjordes för 2005 och visade en import till europeiska länder av 2659 ton P, som gav en upplagring av 817 ton, och för återstående 1883 ton gällde:
Exporterade livsmedel 544 ton, exporterad övrig P 17 ton, exporterat gödsel 31 ton, läckage 164 ton förlust av gödsel 67 ton, avfall vid livsmedelsframställning 275 ton, avfall övrig P-användning (ex detergenter) 53 ton samt kommunalt avfall/avlopp 691 ton. Det ger en virtuell P-effektivitet av ca 57 %. Av posten 691 ton P som kommunalt avfall/avlopp återanvänds endast 240 ton. Men – nära hälften av importerat P hamnar i avfallsströmmar.
Felkällorna i budgeten är förstås stora; budgeten har åstadkommits genom expertintervjuer litteraturdata och modellberäkningar.
Ett problem är obalansen i P-gödsel mellan regioner, rika på gårdar med djurhållning och regioner dominerade av växtproduktion. Kan P överföras från de förra till de senare?
Avfalls-P
Den största avfallsströmmen för P är det kommunala avloppet. Direkt utläggning på odlingsmark är en närliggande lösning, men oro för kända och okända föroreningar har lett till ett ifrågasättande av metoden från allmänhet och myndigheter. Den har t o m förbjudits i några EU-länder, t ex Schweiz.
Tekniska lösningar för P-återvinning har därför föreslagits och flera har också genomförts.
En sådan är förbränning av slam, vilket ger en P-rik aska: 4-13 % av TS. Osäkerhet råder dock om växtupptaget av ask-P. I Ash-Deeprocessen upphettas askan till ca 1000 °C vilket separerar tungmetaller och förbättrar växttillgängligheten. Ger ett magnesiumberikat dikalciumfosfat.
Våtkemisk extraktion av lågkvalitativ fosformalm är ett annat alternativ som utvecklas i samarbete med gruvindustrin (EcoPhos). Resulterande fosfat kan användas i djurfoder.
Mephrec-processen gör termisk förädling och fosforåtervinning i ett steg och medger även återvinning av spårmetaller. Resulterande P-rika slagg, liknande slagg från Thomas-processen, är gynnsam för gödselproduktion.
Den förädlade P-produkten är ofta struvit (magnesiumammoniumfosfat), annars monoammoniumfosfat eller dikalciumfosfat. Genom att kristallisera struvit direkt efter rötning kan slamavvattningen bli klart effektivare.
Utvecklingen av P-tekniken har nått längst då Bio-P-metod används för huvudströmmen; att bilda struvit från kemiska utfällningsprodukter kräver att P mobiliseras genom t ex pH-sänkning.
Fler tekniska metoder beskrivs i artikeln, liksom återvinning av djurgödsel. Kycklinggödsel är tacksam att förbränna pga högt organiskt innehåll. Mjölkbönderna använder ofta kogödseln på egen åkermark. Annan processteknik är därför mest provad för svingödsel, där flera vägar beskrivs, ofta med pellets eller kompost som slutprodukt. Transportkostnaden till växtodlare kan dock fortfarande vara avskräckande liksom en låg N/P-kvot.
Förbränning, förgasning och pyrolys är ytterligare möjligheter att bearbeta djurgödsel. Biokol-P kan bli en intressant produkt från de senare; ofta med bättre växttillgänglighet än ask-P. Som regel tar inte växterna upp mer än 10-20 % av tillförd fosfor det första året.
Beträffande förväntade klimat förändringar (ökad nederbörd i norra Europa, minskad i södra; fler extremvädersituationer), kan ökat ämnesutbyte mellan vatten och strand emotses i norr, med mer partikel-P i sedimenten. Ökad avrinning från land vintertid kan ge liknande effekt. Frekventare perioder av frysning-tinande ger sannolikt mer eroderad P till vattendrag.
En ökad P-tillrinning till Östersjön om ca 15 % de närmaste 100 åren kan bli en konsekvens av nämnda förlopp. I södra Europa förväntas en ökad avdunstning ge lägre avrinning med högre P-koncentration i vattendragen.
Slutsatser
P-balans för Europa kan endast åstadkommas om P från avfalls/avloppsströmmar återförs till jord och till livsmedelskedjan. Dessutom behöver P-överskottet i odlingsjord hållas under kontroll då tillväxtökningen relativt sett minskar vid (för) höga P-halter och ett högre P-läckage kan förväntas. Budgetberäkningar (massbalanser) av P (och även N) för odlingsjord är alltså att rekommendera, något som visats av bl a Staffan Steineck vid SLU, Uppsala.
VA-branschen bör ha intresse av att diskutera med lantbruket beträffande samförädling av slam och gödsel.
Källa: Scoumans, O.F. 1), Bouraoui, F.2), Kabbe, C.3), Oenema, O.1) & van Dijk, K.C.1) (2015): ”Phosphorus management in Europe in a changing world”. Ambio 44 (Suppl.2) pp S180-S192.
Författarna från:
1) Alterra Wageningen UR, P.O. Box 47, 6700 AA Wageningen, The Netherlands
2) Institute for Environment and Sustainability, European Commission – DG Joint Research Centre, Via E. Fermi 2749, 21027 Ispra, VA, Italy
3) Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH, Cicerosstrasse 24, 10709 Berlin, Germany
Kontakt: oscar.schoumans@wur.nl
