Slætgræs til biogasproduktion

Græs kan – ligesom majs og roer – udgøre et potentielt substrat til biogasproduktion. Der kan skelnes mellem intensivt produceret slætgræs med højtydende græsser og græs fra mere ekstensivt dyrkede arealer, f.eks. enge og naturarealer. Denne artikel fokuserer på intensivt produceret slætgræs, og der gennemgås nogle af de forhold, som påvirker udbytte og kvalitet i græs til biogasproduktion.

Tørstofudbytte og kvalitet

For at opnå størst muligt energiudbytte pr. ha er det vigtigt at vurdere både udbyttet og kvaliteten af det høstede græs. Udbyttet angives typisk i tørstofudbytte pr. ha, og et højt tørstofudbytte er som regel et væsentligt mål ved dyrkningen. Kvaliteten af det høstede græstørstof kan imidlertid variere meget og skal derfor også tages i betragtning. Ved brug af plantebiomasse til biogasproduktion vurderes kvaliteten normalt ud fra gaspotentialet, der angives som den potentielle metanproduktion (Nm3 CH4, normalkubikmeter metan ved 0 °C og 1 atmosfæres tryk) pr. ton organisk tørstof (ton VS, dvs. tørstof minus aske). Gaspotentialet måles ofte i en laboratorietest (’batchtest’, ’batchudrådning’), hvor biomasse blandes med inokulum fra et biogasanlæg, og metanproduktionen måles typisk over 3 måneder. Gaspotentialet er derfor et udtryk for muligt gasudbytte, hvis biomassen har meget lang opholdstid i et biogasanlæg.

Sammenhæng mellem foderværdi og gaspotentiale

Analyse af gaspotentialet er tids- og arbejdskrævende og dermed også ret bekostelig. Det er derfor ønskeligt at finde billigere metoder eller andre indikatorer for gaspotentialet. Ved brug af græs til foder angives foderværdien ofte vha. begrebet foderenhed, som er veletableret i landbrugsproduktionen. Ud fra analyser af forskellige indholdsstoffer beregnes energikoncentrationen eller fordøjeligheden i biomassen og angives ofte ved, hvor mange kilo tørstof der går til en foderenhed. I et nyere fodervurderingssystem for kvægfoder (NorFor), som er ny standard i de nordiske lande beregnes foderværdien i MJ i stedet for foderenheder. Der omregnes fra MJ til FE ved at dividere antal MJ med 7,43

Analyserne for energikoncentration ved anvendelse til fodring er generelt hurtige og billige, og der findes analyseværdier for mange slags græs og dyrkning under forskellige forhold. Det ville derfor være nyttigt, hvis foderværdianalyser kunne bruges som indikator for biogaspotentiale i en biomasse. Biologisk set er der betydelige ligheder mellem processen i et biogasanlæg og i en kos mave, men der er også forskelle, ikke mindst pga. biomassens længere opholdstid i et biogasanlæg.

Sammenhængen mellem gaspotentiale og foderværdi er i figur 1 belyst for 56 græsprøver fra 3 markforsøg gennemført i 2008. Prøverne repræsenterer 2 forskellige sorter af rajsvingel enten i renbestand eller i blanding med rødkløver, og der er enten høstet 2 eller slæt pr. år. Især pga. de forskellige slætstrategier er der meget stor forskel på græssets beskaffenhed, og det kommer til udtryk i den store variation i både i energikoncentration (1,15-1,98 kg TS/FE) og gaspotentiale (118-440 Nm3 CH4/ton org. TS). Figuren viser, at der ikke er nogen entydig sammenhæng mellem energikoncentration og gaspotentiale, og især er der stor variation blandt prøverne af tungt fordøjeligt græs med lav energikoncentration, dvs. prøver hvor der skal mere tørstof til en foderenhed. Derfor er det ikke optimalt at beregne gaspotentialet ud fra energikoncentrationen til foderbrug, og ideelt set er det ønskeligt at have egentlige analyser af gaspotentialet i forskellige slags græs til biogas. I mangel af disse analyser eller andre måleparametre kan foderværdien dog fungere som en indikator for gaspotentiale i græs. For de 56 målinger i figur 1 varierer gaspotentialet fra 0,21 til 0,60 Nm3 CH4/FE med et gennemsnit på 0,44 Nm3 CH4/FE. Da analyserne er udført ved meget længere udrådningstid (90 dage) end en normal opholdstid i danske biogasanlæg, bør der som minimum trækkes 10 pct. fra det analyserede gaspotentiale. Som en grov tommelfingerregel kan der derfor forventes et realiserbart gaspotentiale på ca. 0,4 Nm3 CH4/FE ved anvendelse af græs. For tungt fordøjeligt græs er omregningen som vist mindre sikker, men der kan muligvis være en tendens til højere gaspotentiale pr. FE.

Betydning af antal slæt

Rajsvingel og rødkløver har stort udbyttepotentiale og kan derfor også være interessante arter til biogasproduktion. Mens der ofte tages 4 eller 5 slæt i græs til foder for at opnå en høj foderkvalitet, kan det formodentlig være en fordel at nøjes med færre slæt i græs til biogas for at spare høstomkostninger. Der er i perioden 2007-2009 gennemført en serie med 3 slætgræsforsøg. I forsøgene indgik 2 rajsvingelsorter, som enten blev dyrket i renbestand eller i blanding med rødkløver, og i hver kombination blev der enten taget 2 eller 3 slæt pr. år (tabel 1). Forsøgene og resultaterne er beskrevet nærmere i Oversigt over Landsforsøg 2008 (s.186-188) og Oversigt over Landsforsøg 2009 (s.191-193). I første brugsår (2008) blev der analyseret for gaspotentiale i alle forsøgsled og slæt, og i tabel 1 er vist udbytter og gaspotentialer. Der blev opnået væsentligt højere tørstofudbytter ved at tage 3 slæt frem for 2 slæt pr. år. Gaspotentialet var også signifikant højere i græs fra 3-slætsstrategien, og følgelig var det potentielle gasudbytte over 5.000 Nm3 CH4/ha ved 3 slæt mod ca. 3.500 ved 2 slæt. Selvom udbytter generelt er højere i forsøg end i praksis, så vil de relative forskelle formodentlig også gælde i praksis.

Tørstofudbytte og gaspotentiale var ikke væsentligt påvirket af hverken rajsvingelsort eller iblanding af rødkløver, men rajsvingelsorten Hykor uden rødkløver gav et højere gasudbytte pr. ha end sorten Achilles i blanding med rødkløver. I andet brugsår gav sorten Hykor betydeligt større udbytte end Achilles. I begge brugsårene gav forsøgsled med rødkløver omtrent samme tørstofudbytte og energikoncentration som led uden rødkløver og har dermed bidraget til en besparelse på kvælstofgødning, da der blev gødsket med 350 kg N/ha/år i led med ren græs og 250 kg N/ha/år i led med græs og rødkløver.

Tabel 1. Gaspotentiale og udbytter pr. ha i græsblandinger og slætstrategier til biogasproduktion. Resultaterne er angivet for summen af slæt. Gaspotentialet er vægtet mod udbyttet af organisk tørstof i de enkelte slæt. Gennemsnit af tre markforsøg i 2008 (fra det ene forsøg indgår kun data for forsøgsled med 3 slæt).

Forskel i gaspotentiale blandt de forskellige slæt

I forsøgene med rajsvingelblandinger var der for det samlede høstudbytte et markant lavere gaspotentiale i græs fra en 2-slætsstrategi end en 3-slætstrategi. I tabel 2 er vist gaspotentialet i de enkelte slæt. Det er tydeligt, at det især er første slæt i 2-slætsstrategien, som bidrager til et lavt gaspotentiale i det samlede høstudbytte i denne slætstrategi, og gaspotentialet faldt meget, blot ved at udskyde slættidspunktet fra sidst i maj til omkring Sankt Hans. Det er også påvist i udenlandske undersøgelser, at sent slættidspunkt generelt reducerer gaspotentialet i græs (Prochnow et al., 2009). Hvor meget gaspotentialet falder over tid vil blandt andet afhænge af vækstbetingelserne i det givne år. Energikoncentrationen i græs til foder falder især i perioder med varmt vejr, og dette gælder formodentlig også for gaspotentialet.

Tabel 2. Gaspotentiale for de forskellige slæt i en toslæts- og en treslæts strategi i rajsvingel til biogasproduktion. Gaspotentialer efterfulgt af samme bogstav er ikke signifikant forskellige. Gennemsnit af tre markforsøg i 2008 (fra det ene forsøg indgår kun data for forsøgsled med 3 slæt) med de sorter og blandinger, der er angivet i tabel 1.

Betydning af tidspunktet for første slæt i en 3-slætsstrategi

For at se nærmere på betydning af slættidspunktet blev der i 2009 gennemført en serie med 3 slætgræsforsøg i græsblanding 49, som er domineret af rajsvingel og rødkløver. Tidspunktet for 1. slæt i en 3-slætsstrategi blev varieret fra først i maj til sidst i maj (Oversigt over Landsforsøg 2009, s. 193-195). Der blev taget 2. slæt primo august og 3. slæt primo oktober.

Figur 2 viser, hvordan tørstofudbyttet i 1. slæt stiger meget ved at udskyde høsttidspunktet op til 3 uger, mens tørstofudbyttet i 2. slæt kun falder moderat, og derfor er det samlede udbytte øget med næsten 3 tons tørstof/ha. Figur 2 viser også, hvordan kvaliteten ændres afhængig af slættidspunkt. Ved at udskyde tidspunktet for 1. slæt falder energikoncentrationen i græsset i 1. slæt (dvs. der skal mere tørstof til en foderenhed), mens energikoncentrationen stiger i 2. slæt. Den gennemsnitlige energikoncentration for summen af de 3 slæt er dog stort set konstant uanset slættidspunktet for 1. slæt.

Der er ikke målt gaspotentialer i disse forsøg. Med antagelse om et gaspotentiale på 0,4 Nm3 CH4/FE må et sent tidspunkt for 1. slæt formodes at medføre et lavere gaspotentialet pr. ton organisk tørstof i 1. slæt og et højere gaspotentiale i 2. slæt. Da det samlede udbytte af de 3 slæt stiger fra ca. 9.700 til 11.590 FE/ha ved at udskyde 1. slæt, vil gasudbyttet i princippet kunne øges fra ca. 3.900 til ca. 4.600 Nm3 CH4/ha.

Resultaterne viser, at der er mulighed for at påvirke både tørstofudbytte og kvalitet i de enkelte slæt ved at ændre slættidspunktet for 1. slæt og formodentlig også tidspunktet for 2. slæt. Gaspotentialet vil givetvis også påvirkes.

Produktionsøkonomi

Der er beregnet omkostninger ved produktion af hhv. græs, majs og roer til biogasproduktion (Larsen et al., 2010). Råvareomkostningerne pr. Nm3 CH4 synes med de anvendte budgetkalkuler at være lidt højere for græs (3-slætsstrategi) end for majs. Det er sandsynligt, at det større gasudbytte pr. ha ved 3 slæt frem for 2 slæt kan dække de ekstra omkostninger til at tage en ekstra slæt, men dette skal belyses nærmere. I praksis vil omkostningerne dog afhænge meget af de konkrete forudsætninger, bl.a. hvor vidt bedriften allerede har maskiner til at dyrkning og bjergning af slætgræs. Hertil kommer usikkerheden om, hvor stort et dækningsbidrag planteavleren skal have udover dækning af produktionsomkostningerne.

Praktiske erfaringer med græs i biogasproduktion

I Danmark er der endnu kun få erfaringer med at anvende græs til biogasproduktion. En af udfordringerne er at få indført græsbiomassen i reaktoren, og teknologi til dette er fortsat under udvikling. I projektet BioM arbejdes der bl.a. med at udvikle håndtering og anvendelse af græs fra engarealer i Nørreådalen, og der vil givetvis også kunne drages nytte af erfaringerne herfra ved brug af slætgræs til biogasproduktion.

Kilder

Larsen, S.U., Stefanek, K. & Møller, H.B. (2010). Udbytter, gaspotentialer og omkostninger ved dyrkning af forskellige afgrøder til biogas. Sammendrag af indlæg på til Plantekongres 2010, s.236-238. Præsentation fra indlægget.

Prochnow, A., Heiermann, M., Plöchl, M. Linke, B., Idler, C., Amon, T. & Hobbs, P.J. (2009). Bioenergy from permanent grassland – A review. 1. Biogas. Bioressource Technology, 100, 4931-4944.

Oversigt over Landsforsøg (2008). Græsblandinger og slætstrategier til biogasproduktion. S. 186-198.

Oversigt over Landsforsøg (2009). Græsblandinger og slætstrategier til biogasproduktion. S. 191-193. Tidspunkt for første slæt i treslætstrategi med kombineret produktion af foder og energi. S. 193-195.

Forfattere

Søren Ugilt Larsen og Kasper Stefanek, AgroTech

Henrik Bjarne Møller, Aarhus Universitet