Lystgassutslipp fra plasma-aktivert nitrogen-anriket digestat

N2 Applied develops a technology for plasma treatment of manure and digestate from biogas production. This is expected to be an economically competitive nitrogen supply process for fertilizing plant growth and simultaneously eliminate unwanted odor and loss of ammonia from storage and application of manure. Elimination of the ammonia loss results in a predictable nitrogen supply from livestock manure, allowing precise dosing according to the needs of the crop, and thus reduces nitrate leaching from the soil. In sum, this technology will be a breakthrough in the work for environmentally friendly sustainable agriculture without major nitrogen losses to the environment. The plasma treatment, however, has a possible "Achilles heel". The process acidifies livestock manure by adding HNO3/HNO2, and this can lead to large emissions of nitrous oxide both during storage and right after spreading, by blooming of denitrifying bacteria. This can harm the plasma treatment's environmental profile: nitrous oxide is a strong greenhouse gas (300X CO2). It is therefore necessary to map the risk of nitrous oxide emissions caused by the plasma treatment, and to find process parameters/methods that can minimize/eliminate the risk. The project was successful in mapping the risk of denitrification i nitrogen enriched substrates and documented that plasma treatment had the ability to inhibit microbial denitrification in storage. Despite the inihibtion, there is a risk of denitrification if the right conditions are not upheld. A significant share of the project has been devoted to identifying the conditions that retain microbial stability during storage. And to do so in realistic conditions, with the risk of contamination. The result of this work culminated in the stable storage at three pilot sites (so far 18 months stability at the oldest site) by ensuring that the conditions identified during the research phase were maintained. To further reduce nitrous oxide emissions from agriculture, the prject also investigated the use of nitrous oxide redcuing bacteria. By adding the bacteria to an untreated biogas digestate, the nitrous oxide emissions fell substantially. The same effect was not achieved in plasma treated substrate, as the microbes were unable to tolerate the nitrogen rich environment. The identification of a more suitable organism continues in a new project. The project has made significant breakthroughs in the novel field of nitrogen enrichment of organic substrates. Without the important project results, sustained stable storage of nitrogen enriched organic substrate would not have been possible. The results are now being submitted as three separate peer review articles.

N2-prosessen har et enormt potensial til å forbedre ressursutnyttelsen i landbruket. Det vil både gi en bedre totaløkonomi for bonden og betydelig reduserte utslipp av klimagasser og nitrogenforurensing. Dersom denitrifikasjon hadde omdannet deler av tilført nitrogen til lystgass, så ville det gitt et betydelig dårligere totalregnskap. Det er derfor av stor verdi at prosjektet har gitt oss verktøy til å unngå mikrobiell denitrifikasjon. At dette er vist på flere pilotinstallasjoner, og dermed i et gårdsmiljø, over lenger tidsperioder, gir stor trygghet i prosjektresultatet.

N2 Applied utvikler en konkurransedyktig teknologi for plasmabehandling av husdyrgjødsel og digestater fra biogassproduksjon, som vil gi økt nitrogenforsyning til planteproduksjon, og eliminere uønsket lukt og tap av ammoniakk ved spredning av husdyrgjødsel. Eliminering av ammoniakktapet muliggjør presis dosering i forhold til plantenes behov, og dermed reduksjon av nitrat-utvasking fra jorden. I sum vil dette være et gjennombrudd i arbeidet for et miljøvennlig bærekraftig landbruk uten store nitrogentap til miljøet. Redusert nitrogentap vil også senke landbrukets klimapådriv. Den gunstige effekten på klimapådrivet trues imidlertid av risiko for betydelig utslipp av N2O fra plasmabehandlet materiale, både under lagring og etter spredning. Prosjektets målsetning er derfor å kartlegge denne risikoen, forstå årsakene, og finne frem til driftsparametre som minimerer utslipp av N2O. I tillegg vil prosjektet utforske mulighetene til å bruke plasmateknologien som plattform for utvikling av ny bioteknologi for en mer generell reduksjon av N2O-emisjon fra jord: Gitt plasmabehandlingens tilnærmet steriliserende effekt vil det være mulig å dyrke N2O-reduserende bakterier i massen etter plasmabehandling. Dette vil eliminere N2O utslipp under lagring og etter spredning, og bidra til en mer generell styrking av N2O-reduksjon i jorden. Prosjektet er krevende, og har stor innovasjonshøyde, men kan gi store miljøgevinster både gjennom kvalifisering av plasmabehandling som en klimasmart teknologi, og ved å videreutvikle denne til et instrument for ytterligere reduksjon av N2O-utslipp fra jordbruket.