Er svovl fra biogasfiltre plantetilgængeligt efter lagring i gylle?

Svovlfilter-materiale fra biogasanlæg kan genanvendes som svovlgødning på marken. Trods reduktion af sulfat og elementært S til sulfide under lagring i ubehandlet eller bioforgasset gylle, er filtermaterialet en værdifuld kilde til plantetilgængeligt S.

14.10.2020 | Doline Fontaine

Af: Doline Fontaine, Jørgen Eriksen og Peter Sørensen. Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet.

Svovlmangel er et tilbagevendede problem i planteproduktionen i Danmark og resten af verden. Det skyldes bl.a betydelige reduktioner i svovldepositionen pga. mindre luftforurening fra industri. For eksempel er den atmosfæriske deposition i Danmark faldet fra 20 til 2 kg S pr. ha imellem 1970 og 2016. Desuden er mineraliseringen af svovl fra jordens organiske pulje ofte ikke af tilstrækkeligt omfang til at dække planternes svovlbehov. Derfor anvendes S-holdige gødninger med sulfat og/eller elementært svovl for at balancere planternes behov.

Bæredygtighed og bio-baseret økonomi giver et øget fokus på recirkulering af næringsstoffer på gården. Anaerob omsætning har via anvendelsen af bioforgasset materiale vist sig i betydeligt omfang at øge plantetilgængeligheden af organisk materiale for kvælstof og fosfor, men ikke for svovl. Faktisk bliver svovl delvist reduceret til sulfid ved den anerobe bioforgasning og forlader systemet sammen med biogassen. Svovlbrinten kan efterfølgende fjernes fra gassen før omsætning til varme og elektricitet i et gasrensende filter. Svovlproduktet fra filteret er interessant som en mulig gødningskilde for planter med et indhold af både sulfat og elementært svovl.
Tilgængelighed af næringsstoffer skal være synkroniseret med planternes behov, men svovl produceret ved afsvovling af biogas bliver produceret og lagret hele året i eksisterende lagertanke med afgasset gylle. Det må forventes, at der finder svovlomsætning sted, da gylle er et reducerende miljø med mikrobiel aktivitet.

Som en del af NutHY-projektet er gennemført et laboratorie-studie for at bestemme udnyttelsen af S i filtermateriale fra biogas-afsvovlingsprocessen, omsætning under lagring i rå og afgasset gylle og den efterfølgende plantetilgængelighed. Der blev anvendt tre filtermaterialer: (1) fra en biologisk afsvovlingsproces (BioF), (2) fra en kemisk absorptionsproces med halm aske (AshF), og (3) fra en kombination af kemisk absorption og biologisk regenerering (Fertipaq). BioF og AshF havde en høj andel sulfat mens elementært S var hovedkomponenten i Fertipaq.

Mindre reduktion af sulfat i afgasset end i ubehandlet gylle

Reduktionen af sulfat i ubehandlet gylle startede efter en måneds lagring og øgedes betydeligt efter 2 måneder. Efter 4 måneder var mere end 50 % og efter 6 måneder mere end 70 % af det oprindelige sulfatindhold omsat til sulfid (tabel 1). I afgasset gylle startede reduktionen senere og hastigheden var lavere end i ubehandlet gylle. Sulfatkoncentrationen ændrede sig ikke under de 2 første måneders lagring. Efter 6 måneder var ca. 65 % af det oprindelige sulfatindhold stadig tilbage. Tilførsel af filtermateriale med høj pH bufferkapacitet (AshF) resulterede i en næsten komplet konservering af sulfat i løbet af de 6 måneders lagring af afgasset gødning (pH af blandingen ≥ 8.2).

 

Modsat, så blev elementært S samtidig både reduceret og oxideret igennem de første 2-4 måneders lagring uanset gylletypen. Efterfølgende blev sulfat reduceret i ubehandlet gylle og stabiliseret i afgasset gylle.

 

Tabel 1. Andel af sulfat fra S filtermateriale tilbage efter 2 og 6 månders lagring i ubehandlet og afgasset gylle ved 10⁰C.


S filtermateriale


% sulfat efter lagring



2 måneder


6 måneder


Ubehandlet gylle

Ingen tilførsel

49

13

Biologisk og askefilter

 (BioF og AshF)

89

31

Fertipaq


1097


1005



Afgasset gylle

Ingen tilførsel

36

36

BioF (pH < 8.2)

98

65

AshF (pH ≥ 8.2)

100

95

Fertipaq

3323

4754

 


100 % er sulfatniveauet for lagring


 

Tilsætning af filtermateriale til gylle forøgede betydeligt afgrødens S-optagelse

I studiet forblev de producerede sulfider i gyllens væskefase og derfor var svovltabet ved fordampning begrænset (ca. 16 % i ubehandlet og 4 % i afgasset gylle). Denne observation blev bekræftet i potteforsøg med vinterraps. Resultat viste at S gødningsværdien blev forøget 15-19 % (af tilført total-S) uden tilførsel af S til 56-90 % med tilsat filter materiale, hvilket demonstrerer den høje plantetilgængelighed af S i filterene.

 

Konklusionen var at vi fandt den mindste risiko for reduktion af S til sulfid når S filtermaterialet blev lagret i afgasset gylle, især når pH var ≥ 8.2. Med pH 5.5 til 8.2 uanset gylletype, bør langringstiden holdes så kort som muligt, dog var der kun lidt reduktion i de første 4-6 uger. Elementært S er meget koncentreret og kan med fordel lagres alene. Under forudsætning af begrændet S fordampning under lagring og udbringning er filtermaterialer effektive S-gødninger.

Flere detaljer kan findes i

 

Fontaine D, Eriksen J, Sørensen P (2021) Sulfur from biogas desulfurization : Fate of S during storage in manure and after application to plants. Sci Total Environ 754:142180. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142180

Jordbrug og fødevarer