En ældgammel teknologi, som i flere tusinde år har været brugt af oprindelige folk i Sydamerika til jordforbedring, er på vej tilbage. Disse folk nedmuldede trækul, også kaldet biokul, fordi de bandt både vand og næringsstoffer i jorden.

Pyrolyse, som anvendes til produktion af biokul, ser ud til igen at skulle bruges i vid udstrækning – nu som klimavirkemiddel. 

Pyrolyse er en forgasning ved høj temperatur. Ligesom i biogasanlæg sker det under iltfrie forhold, men temperaturen i biogasanlæg er langt lavere. Ved pyrolyse dannes biokul, som kan nedmuldes på landbrugsjord, tjene til jordforbedring og samtidig udgøre et kulstoflager.

Der tales om, at hvis alt går godt, kan pyrolyse bidrage med flere millioner tons CO₂-reduktion pr. år. Dermed kan det blive et af de vigtige virkemidler i tilknytning til landbrug og klima.

Der er bump på vejen, som skal løses – i starten af 2021 fik Skive Kommune afslag på at sprede biokul fra deres nye pyrolyseanlæg på jorden. Det skyldtes for højt indhold af tjærestoffer, idet man havde valgt en uhensigtsmæssig fremgangsmåde. 

Men dette kan løses, både i Skive og andre steder, ved at anvende en pyrolysemetode, hvor tjærestofferne i gassen ikke afsættes på biokullene.

Helheden

Det er helt afgørende, at pyrolyse laves på den rigtige måde, så det både gavner klima og vandmiljø og ikke skader biodiversiteten. Det kan gøres ved at kombinere biogas- og pyrolyseanlæg, der har hver sine styrker. Derfor bør restprodukter sendes igennem først biogasanlæg og dernæst pyrolyse. 

Vi er nødt til at begynde at tænke i helheder. Vi har på den ene side biogas-teknologien, som er god til at sikre effektiv udnyttelse af næringsstoffer i vores restprodukter, og til at lave biogas som kan lagres og bruges der hvor vind og sol ikke rækker. På den anden side har vi pyrolyse, som er rigtig god til kulstoflagring, men ikke så god til at sikre udnyttelse af næringsstoffer og dermed cirkulær økonomi. 

Pyrolyseanlæg ”fodres” med nogle af de samme organiske materialer som biogasanlæg, og derfor skal de to teknologier spille godt sammen. Både i pyrolyse- og biogasanlæg anvendes især restprodukter fra landbruget såsom husdyrgødning, halm og andre planterester. Desuden organisk affald fra husholdninger og erhverv. Og det skal netop være udelukkende restprodukter – der skal ikke bruges areal alene på at dyrke såkaldte energiafgrøder til at putte direkte i biogas- eller pyrolyseanlæg.

Organiske restprodukter tjener flere formål. De indeholder også næringsstoffer som kvælstof og fosfor, som planterne skal bruge for at vokse. Biogasanlæggene kan producere vedvarende energi og samtidig ligefrem forbedre de indeholdte næringsstoffer sammenholdt med, hvis man blot spredte restprodukterne på markerne i ”rå” form. Kvælstof omdannes nemlig i et biogasanlæg til en opløselig form, som er direkte tilgængelig for planterne. Det betyder at kvælstof bliver brugt direkte i planternes vækstsæson, så det kan erstatte kunstgødning. Samtidig bliver det ikke liggende i jorden til om efteråret, hvor det ville blive udvasket til skade for vandmiljøet.

Den vedvarende energi kommer i form af biogas (metan). Men ikke alle dele af de organiske restprodukter omdannes til biogas. De tilbageværende planterester, kaldet afgasset biomasse, tilføres markerne hvor det er med til at opbygge humus, som sikrer jordens kvalitet og langsigtede frugtbarhed. Modsat gælder hvis man eksempelvis brænder halm i kraftvarmeværker eller halmfyr. Her efterlades kun aske, og hvis denne spredes på markerne, gavner det ikke jordens langsigtede frugtbarhed.

Svagheden ved biogasanlæg er, at den afgassede biomasse stadig indeholder en stor del let-omsætteligt kulstof, som efter nedmuldning vil fordampe som CO₂, frem for at indgå i opbygning af humus.

Lavere kvalitet af gas fra pyrolyse

Ser vi på pyrolyse til sammenligning, så har den producerede gas en lavere kvalitet. Hvor biogas indeholder cirka to tredjedele metan – og resten CO₂ – så indeholder pyrolysegas kun ca. én tredjedel metan, mens resten især består af kulilte (CO) og CO₂. Pyrolysegassen har derfor en dårligere brændværdi end biogassen. Biogas sendes i dag gennem såkaldt opgradering, hvorved CO₂ separeres fra metanen. I dag sendes CO₂’en ud i atmosfæren. 

Men man har udviklet en proces, der kan omdanne CO₂ til metan, så man får det fulde udbytte i form af vedvarende energi. Der dannes en del varme ved denne proces. Men hvis det sker på steder, hvor varmen kan udnyttes til fjernvarme, undgår man energispild. 

Pyrolysegas har som sagt lavere brændværdi, men man vil arbejde på helt andre anvendelser, eksempelvis at videreforarbejde gassen til flydende brændstof. Fordelen ved pyrolyse-processen er, at det kulstofholdige restprodukt, biokul, ikke nedbrydes eller omdannes i flere hundrede år. På den måde kan det blive en metode til at trække CO₂ ud af atmosfæren og ”gemme” det i jorden. 

Men biokul har ringere gødningsværdi end den afgassede biomasse fra biogasanlæg. Det gælder særligt for kvælstof. Langt det meste kvælstof, som findes i de anvendte restprodukter, frigives til atmosfæren, fordi pyrolyse sker ved langt højere temperatur end biogasprocessen. Dette tab skader ganske vist ikke, da det danner frit kvælstof, som i forvejen udgør 80% af vores atmosfære. Men det betyder, at landmanden fortsætter med at bruge kunstgødning, selv om han/hun nedmulder biokul.

Hvad næringsstoffet fosfor angår, er det mere kompliceret. På lang sigt er fosfor i biokul tilgængeligt for afgrøderne. Men de hidtidige forsøg tyder på, at biokul det første år frigiver så lidt fosfor, at landmanden vil vælge at sprede samme mængde fosfor-kunstgødning som hidtil, selv om der nedmuldes biokul.

Genbrug af næringsstoffer

Hvorfor er det et problem? 

Det er det, fordi vi har brug for at indrette en cirkulær økonomi, hvor vi genbruger næringsstoffer, frem for som hidtil blot at importere nye i form af kunstgødning. Fosfor er en begrænset ressource, som udvindes i miner. Der er ganske vist fosfor til mange år endnu, men det får enorme konsekvenser for klodens landbrugsproduktion, hvis vi blot nærmer os knaphed på fosfor. Desuden er de største mineralske forekomster af fosfor forurenet med tungmetallet cadmium. 

Kvælstof er modsat fosfor ikke en begrænset ressource. Men at lave kvælstof om til kunstgødning kræver meget store mængder energi og gøres i dag især ved hjælp af naturgas. Ruslands krig mod Ukraine har forværret problemerne. Samtidig lider naturen under, at vi – blandt andet i Danmark – overforbruger kvælstof, hvorved der sker udvaskning til vandmiljøet, og der dannes lattergas som er stærkt klimaskadeligt. Vi skal udnytte kvælstof så effektivt som muligt, for eksempel ved som beskrevet at sende organiske restprodukter gennem biogasanlæg, så kvælstoffet bagefter bliver fuldt tilgængeligt for afgrøderne.

Vi kan forene biogas- og pyrolyseteknologiernes egenskaber ved at sætte dem efter hinanden – så at sige serieforbundet, hvor restprodukterne først sendes gennem biogas- og derefter pyrolyseanlæg. Først dannes biogas til nettet samt afgasset biomasse. Denne bør separeres i en vandholdig fraktion og en mere tør fiberfraktion. 

Herved deler næringsstofferne sig, så langt det meste kvælstof og cirka halvdelen af fosforen kommer i den tynde fraktion. Denne spredes på markerne og er velegnet til, at afgrøderne kan udnytte næringsstofferne. 

Fiberfraktionen, den tørre del af biomassen, kan så sendes til pyrolyse. Herved dannes biokul, som er effektiv til at lagre kulstof. Men da biokul har et ret højt fosforindhold skal det spredes tyndt ud, så vi ikke overgøder med fosfor. Vi skal undgå yderligere ophobning af fosforlagre i jorden.

Endelig skal vi sikre os, at biokul ikke afgiver farlige stoffer til jorden og dermed truer jordens mikroliv. Dette er undersøgt af en række forskere, både i Danmark og andre lande. De danske forskere har ikke hidtil set tegn på, at nedmuldning af biokul væsentligt forringer mikrolivet i jorden. Det forudsætter at man bruger den rette teknologi, hvor tjærestoffer i røggassen ikke kommer i kontakt med biokullene – det var det man kom til at forbryde sig imod i Skive. Nogle udenlandske forskere har dog mere generelle betænkeligheder ved biokullenes betydning for mikrolivet i jorden. Det er et problem vi fortsat er nødt til at holde nøje øje med.

Men desværre er det ikke helhedstænkning, der præger billedet i dag. Nogle arbejder kun med pyrolyse set som middel til kulstoflagring, mens andre arbejder med metoder til at sikre effektiv udnyttelse af næringsstoffer. De, der fokuserer på kulstoflagring, foreslår for eksempel at man laver pyrolyse direkte på halm. Men vi får brug for halmen i biogasanlæggene, som så kan levere afgasset biomasse til pyrolyse.

Vi skal sikre, at landbruget varetager alle de nævnte hensyn. Men kan vi forlange det af et privat erhverv, vil nogle spørge. Ja, landbruget nyder godt af EU’s store landbrugsstøtte. 

Derfor har vi som samfund krav på, at der bliver taget hensyn til helheden ved indretning af landbruget. Vi skal kun støtte teknologier, som på én gang mindsker udslip, lagrer kulstof i jorden og genskaber god kvalitet i vores vandmiljø. Hvis vi følger disse principper kan pyrolyse, i samspil med biogas, blive et vigtigt virkemiddel. 

Så viderefører vi Amazonas-indianernes tusindårige tradition, men i en moderne udgave der medvirker til at løse nutidens store klima- og miljøudfordringer.

Debatindlægget blev bragt i Klimamonitor og kan læses her.