Kvävet i matkonsumtionen är en del av inkommande belastning till avloppsverk. Förändringar i dieten kan minska kvävebelastningen med uppemot 25 %. Då kan även kväveoxidemissionen minska i samma storleksordning och kring 10 % av luftningsenergin sparas.
Av: Jörgen Hanaeus
Artikeln syftar till att koppla proteinkonsumtionen till kvävebelastningen till avloppsverk för finska förhållanden. Processimulering och beräkningar användes och en koppling kunde identifieras. Proteinkonsumtionsdata hämtades från FN (FAO) och avloppsverksdata från finska naturvårdsverket SYKE.
Olika dietscenarion upprättades och de effekter vid avloppsverket, som påverkade koldioxidavtrycket märkbart, bedömdes vara luftningsenergi och lustgasavgång (N2O). En minskning av proteinkonsumtionen med 16-24 % kunde minska lustgasavgången med 16-24 % och sänka luftningsenergin med 6-11 %.
Artikeln
Den mänskliga födokonsumtionen har sällan kopplats till avloppsvattenkvalitet eller till avloppsverksfunktion. Kvävehalten har dominerats av humanurin, ca 75 %.
Befolkningsökning och ekonomisk tillväxt i utvecklingsländerna kommer sannolikt att öka kvävetillförseln till recipienter. I Östersjön bedöms ca 10 % av kvävetillförseln komma från kommunala avloppsverk.
Kväve i dieten anges ofta som proteinkonsumtion då andra tillskott är marginella. Genomsnittligt N-innehåll i proteinet är 16 %, varierar mellan 13-19 %. Dominerande proteinkällor är kött, mjölkprodukter, fisk och ägg samt växtbaserade källor som trindsäd (baljväxter), frön, nötter och olika sojaprodukter.
Koldioxidavtrycket från avloppsverk kommer huvudsakligen från lustgas, i Finland 52 %, och lustgasen som komponent ger ett större tillskott till den globala uppvärmningen än koldioxiden.
Energi till luftning bedöms till drygt hälften av avloppsverkens energi och en stor del går till nitrifikation.
Metod
Födo- och proteinkonsumtionsdata fanns i Finland för åren 1961-2018. Specifika data erhölls genom att dividera förbrukningen med befolkningstalet. Förluster av mat ignorerades här.
Kvävetillförsel till avloppsverk hämtades från SYKE för åren 1971-2013. Där ingår orter med centrala avloppssystem definierade som urbana och semiurbana orter. Vid periodslutet var Finlands befolkning 5,5 miljoner och andelen anslutna till centrala system var 85 %.
Mellan 1980 och 2010 bedömdes kvävebelastningen per capita vara 14-16 g N per pe och dygn. Siffror före 1990 togs inte med då anslutningen till avloppsverk ökade kraftigt 1970-1980.
Ett g protein bedömdes innehålla 4 kcal energi. För att bestämma kvävetillförsel från olika dieter upprättades 4 scenarion med minskat resp ökat näringsintag:
- Min 1. FAOs rekommendation (ADER): 2 500 kcal/d varav 14 % protein.
- Min 2. THL(finska hälsoinstitutet) rekommendation: 2 330 kcal/d varav 15 % protein.
- Mer 1. FAO 2050: 3 200 kcal/d och proteinhalt 15 %.
- Mer 2. FAO 2050: 3 300 kcal/d och proteinhalt 15 %.
Det avloppsverk som användes för effektberäkningar var Hermanninsaariverket i Borgå, Finland (55 000 pe). Verket har förfällning (Fe), förluftning, aktivslam och polymer plus Fe tillsätts före slutsedimentering. Kväve avskiljs i aktivslamprocessen. Verket beskrevs med Dynamitas SUMO-program och ASM3 biomodell som hanterar energi och nitridenitrifikation. Ambitionen var att inte överskrida utgående kvävehalt, 15 mg N/L. Våren är den kritiska tiden för verket (14 000 m3/d), medan hösten brukar ge goda värden (5 400 m3/d).
Resultat
I ordning presenteras: Verksdata, Min 1, Min 2, Mer 1, Mer 2.
- Dietrelaterad N-belastning: 19, 14, 16, 20, 27 g N/pe,d.
Ändring i N-belastning: 0, -24, -16, 6, 42 %.
- Vårdata: 192, 145, 161, 205, 281 kg N/d
Ändring i N-belastning: 0, -33, -20, 6, 32
- Höstdata: 85, 65, 72, 91, 178
Ändring i N-belastning: 0, -31, -19, 6, 52.
Slutsatser
Rekommenderade dieter skulle minska N-belastningen på avloppsverk med 16-24 % och minska omgivningspåverkan från avloppsbehandlingen (störst:lustgas) med 15-92 %.
Erfarenheterna avser finländska förhållanden för matkonsumtion och avloppsverksteknik.
Källa: Rautiainen, N.a), Rantanen, P-L.a,b), Jalava, M.a) & Mikola, A.a) (2023). Decreasing dietary nitrogen consumption improves wastewater treatment efficiency and carbon footprint. Water Science & Technology, 87(8) pp 1961-1968
Författarna från:
Department of Built Environment, Aalto University, P.O. Box 15200, Aalto FI-00076, Finland
Helsinki Region Environmental Services HSY, P.O. Box 100, HSY FI-00066, Finland.
Kontakt: anna.mikola [a] aalto.fi
