Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her
n KLIMA & MILJØ Halm som brændselskilde Store mængder af kul, olie og naturgas kan forblive i jorden ved anvendelse af halm i kraftvarmeværker. Af Frans W. Langkilde 1 , Søren Brøgger Christensen 2 , Gustav von Rosen 3 og Sten Scheibye 4 1 Katrinedal I/S, 4780 Stege 2 Institut for Lægemiddeldesign og Farmakologi, Københavns Universitet 3 Rudbjerggård, 4983 Dannemare 4 Bøged Skov, 4720 Præstø Foto: Wikimedia. I fortsættelse af artikler i Dansk Kemi om landbrugets [1] og skovbrugets [2] klimapåvirkning, og om hvordan halm og træflis substituerer fossile brændsler, vil vi i nærværende artikel kvantificere denne substitution. Halmens substitution af fossile brændsler CO 2 bindes via fotosyntesen i planter og omdannes til sukker, stivelse og cellulose. Ved konventionel dyrkning på god jord yder en hvedemark 10 tons kerne og godt 5 tons halm per hektar per år. I kernen opbygges stivelse og protein svarende til binding af cirka 3,8 tons kulstof (C) eller cirka 14 tons CO 2 ækvivalenter (CO 2 e) per hektar per år. I halmen opbygges cellulose og lignin svarende til binding af cirka 2,2 tons C eller cirka 8 tons CO 2 e per hektar per år. Hvis halmen bjærges og leveres til et varmeværk, vil de 8 tons CO 2 e frigøres til atmosfæren, men igen optages af planter i naturens kulstofcyklus. Ved afbrænding af halm og andre plantepro- dukter som træflis genoptages CO 2 ved fornyet dyrkning. Ved afbrænding af fossile brændsler som naturgas, olie og kul forøges mængden af CO 2 i atmo- sfæren. Da halmen substituerer fossile brændsler, kan disse forblive i under - grunden. Derved undgås det, at CO 2 fra fossile kilder udledes til atmosfæren, antagelig den vigtigste årsag til menne- skeskabt global opvarmning. Nedenstående beregninger viser, hvor store mængder af fossile brændstoffer som substitueres, når et varmeværk pro - ducerer el og varme fra halm eller andre af landbrugets restprodukter. Tabel 1 er baseret på en tabel over brændværdier fra Energistyrelsen [3]. I en anden pub - likation fra Energistyrelsen [4] findes lignende tal. Referencerne indeholder også værdier for CO 2 -udledning i (kg CO 2 )/enhed. I tabel 1 er der ikke værdier for CO 2 - udledning for træpiller og træflis, da disse afhænger af vandprocenten (ligele - des for brændværdien i øvrigt). For halm er den frigjorte mængde af CO 2 på 1.600 (kg CO 2 )/ton sat til den mængde af CO 2 , der blev optaget, da halmen dannedes på marken. Værdien for stenkul på 3.664 (kg CO 2 )/ton er beregnet ud fra (mol - masse CO 2 ) og (molmasse C), altså for rent kulstof. For kul varierer værdierne for brændværdi og CO 2 -udledning mel - lem elværkskul, stenkul og koks [3,4]. Det afhænger antageligt af arten og mængden af gasser i materialet. Værdien 3.664 (kg CO 2 )/ton for rent C ligger over værdierne for både stenkul og koks. Ifølge tabel 1 har 5 tons halm (fra 1 hektar i 1 år) en brændværdi på 5 x 4.028 = 20.140 kWh. Det svarer til 20.140/11.300 = 1,78 tons fuelolie. Disse udleder 1,78 x 3,173 = 5,655 tons CO 2 . Når hvedehalm fra 1 hektar erstatter fuelolie, substitueres 5,655 tons CO 2 e af fossil oprindelse med CO 2 frigjort fra plantemateriale. Ved afbrænding af halm i stedet for naturgas, undgås det, at 20.140/11.000 x 2,245 = 4,11 tons CO 2 e af fossil oprindelse udledes. For stenkul giver beregningen, at 20.140/7.360 x 3,664 = 10,03 tons CO 2 e af fossil oprindelse undgås. For koks er tallet 7,83 tons CO 2 e; denne værdi er nok mere pålidelig end den for stenkul. Når hvedehalm fra 1 hektar i 1 år erstatter fossile brændsler i et varme- værk, undgås udledning til atmosfæren af 4-8 tons CO 2 e af fossil oprindelse i rækkefølgen naturgas, fuelolie, kul/ koks. Det undgås at afbrænde 1,54 tons naturgas (20.140/11.000 x 0,840 ton), 1,78 tons fuelolie eller 2,47 tons koks. Hermed konverteres binding af CO 2 i en etårig afgrøde til binding i undergrunden i tusinder af år. Disse betragtninger indgår ikke i bereg- ninger af landbrugets CO 2 -regnskab, 20 Dansk Kemi, 105, nr. 2, 2024 -
KLIMA & MILJØ n Foto: Wikimedia. måske fordi FN’s klimaorgan IPCC har valgt at se bort fra CO 2 -bindingen i etårige afgrøder [5,6]. Tilsvarende beregninger kan udføres for brænde, træflis eller træpiller. Træ har en højere vandprocent end halm; det mindsker både brændværdi og CO 2 -udledning per ton. Tabel 1 viser også kWh/(kg CO 2 ). Værdierne i søjle 6 er beregnet ved divi - sion af værdierne i søjle 4 med værdier- ne i søjle 5 og ligger højest for naturgas og lavere for halm. Dette forhold får nogle debattører til fejlagtigt at hævde, at naturgas og olie er mere klimavenlige brændsler end halm. De overser, at CO 2 fra naturgas og olie er af fossil oprin - delse, mens halmens CO 2 er hentet ned fra atmosfæren samme år. Implikationer for anvendelsen af halm og andre biobrændsler Produktion og anvendelse af kornhalm i Danmark er vist i tabel 2 [7]. Det dækker altså alle jordtyper og dyrk - ningsmetoder. Kun en mindre del af halmen anvendes direkte til energifor- mål. En del af den halm, som anvendes til hakkelse eller dybstrøelse, går via biogas til energiformål. En stor del af halmen bjærges ikke. Det er altså muligt at forøge brugen af halm til bæredygtig energi, eventuelt via biogas for den del, som er af dårligst kvalitet. Halmmæng- den kan også øges ved valg af sorter og afgrøder, for eksempel vintersæd (raps, hvede, byg) i stedet for efterafgrøder. Nedmuldning af halm kan have positive effekter på jordstrukturen, men klima effekten ved sekvestrering (opbygning af C i jorden) er lille [8]. De principper, som er fremført for halm som energikilde, gælder ligeledes for brænde og træflis. I 2022 var det samlede danske elforbrug 35,2 TWh. Det samlede forbrug af naturgas, ekskl. bionaturgas, dvs. af fossil naturgas, var 13,44 TWh. Den samlede halmmængde i tabel 2, inkl. rapshalm, er 6,03 mil - lioner tons. 6,03 millioner tons x 4.028 kWh/ton halm giver 24,3 TWh. Hvis brænde og træflis inkluderes, er det tæt på, at Danmarks forbrug af el kan erstat - tes med klimaneutrale brændsler. Med halm alene dækkes forbruget af fossil naturgas næsten to gange med klima - neutrale brændsler. Tankevækkende. Klimagevinsten ved anvendelse af halm i et varmeværk overses stort set i den offentlige debat, også i den aktuelle diskussion om pyrolyse/biochar. På baggrund af ovenstående betragtninger konkluderer vi, at IPCC’s beslutning om ikke at inkludere etårige afgrøder i deres Brændsel/ energiform Enhed Vægt i kg kWh/enhed (kg CO 2 )/enhed kWh/(kg CO 2 ) (ton a ) [3] (ton a ) [3] Halm 1 ton 1.000 4.028 b 1.600 c,d 2,52 Træpiller 1 ton 1.000 4.861 Træflis 1 ton 1.000 2.600 Fuelolie 1 ton 1.000 11.300 3.173 3,56 Naturgas 1.000 m 3 840 11.000 2.245 4,90 Stenkul 1 ton 1.000 7.360 3.664 d 2,01 Koks 1 ton 1.000 8.140 3.165 2,57 a For naturgas 840 kg. b 15% vand. c 12% vand. d For halm og stenkul er CO 2 -værdien beregnet. Tabel 1. Brændværdi (kWh) og CO 2 -udledning (kg CO 2 ) for forskellige brændsler [3]. Total Mio. ton per år Anvendelse Føde til dyr Dybstrøelse til energi (hakkelse) Ikke bjærget Rapshalm, total (ikke medregnet) 5,46 1,56 0,83 0,86 2,20 0,57 Tabel 2. Produktion og anvendelse af kornhalm i Danmark. Gennemsnit for årene 2016, 2017, 2019, 2020 [7]. Året 2018 er udeladt i [7]. beregninger har konsekvenser, som direkte kan skade klimaet. I vores optik er IPCC’s regneregler netop regneregler, som bør vurderes kritisk ved udvikling af et lands strategi på klimaområdet. Konklusion Udnyttelse af halm til energiformål kan forhindre anvendelse af fossilt kul, olie og naturgas. I beregningen af landbrugets CO 2 -belastning burde udnyttelse af halm og biogas (og brænde og træflis) til ener - giformål indregnes i landbrugets CO 2 - regnskab. Det ville gøre en reel forskel for det globale klima og motivere samfundet til at optimere anvendelsen af landbru - gets restprodukter til fremstilling af grøn energi, samt udfase fossile brændsler. Det burde kunne få politikere, meningsdan - nere, beslutningstagere og mange forskere til at forstå denne betydelige del af Dan - marks virkelige klimaregnskab. E-mail: Frans W. Langkilde: franswlangkilde@outlook.dk Søren Christensen: soren.christensen@sund.ku.dk Referencer 1. Langkilde, F.W.; Christensen, S.B., Et nyt syn på landbrugets CO 2 -bidrag. Dansk Kemi 2023, 104, (1), 26-29. 2. Langkilde, F.W.; Christensen, S.B.; von Rosen, G.; Scheibye, S., Om skovbrugets klimapåvirkning. Dansk Kemi 2023, 104, (6), 16-19. 3. Energistyrelsen, Håndbog for Energikonsulenter (HB2023). Ebergistyrelsen, Ed. Energistyrelsen: https://hbemo.dk/vejledning/tabeller-og- vaerktoejer-hb2023/braendvaerdier-og-co2- emissionsfaktorer, 2023. 4. Energistyrelsen, 2022 Data, tabeller, statistikker og kort. Energistatisik 2022. Energistyrelsen, Ed. 2022. 5. Lasco, R.D.; Ogle, S.; Raison, J.; Verchot, L.; Wassmann, R.; Yagi, K.; Bhattacharya, S.; Brenner, J.S.; Daka, J.P.; González, S.P.; Krug, T.; Li, Y.; Martino, D.L.; McConkey, B.G.; Smith, P.; Tyler, S.C., 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Inventories, Agriculture, Forestry and other Land Use . IPCC: https://www.ipcc-nggip. iges.or.jp/public/2006gl/vol4.html, 2006; Vol. 4 Kap. 5.1. 6. Working Group III, Climate Change 2022. Mitigation of Climate Change. ipcc, Ed. ipcc: 2022. https://report.ipcc.ch/ar6/wg3/IPCC_ AR6_WGIII_Full_Report.pdf. 7. Elsgaard, L.; Adamsen, A.P.S.; Møller, H.B.; Winding, A.; Jørgensen, U.; Mortensen, E.Ø.; Arthur, E.; Abalos, D.; Andersen, M.N.; Thers, H.; Sørensen, P.; Dinessa, A.A.; Eofson., K. Knowledge synthesis on biochar in Danish Agriculture. DCA report No. 208 ; Aarhus University: 2022. 8. Kaetterer, T.; Bolinder, M.A.; Berglund, K.; Kirchmann, H., Strategies for carbon sequestration in agricultural soils in northern Europe. Acta Agric. Scand., Sect. A 2012, 62, (4), 181-198. - Dansk Kemi, 105, nr. 2, 2024 21