Dansk Landbrug bebrejdes at udlede en stor mængde af drivhusgasser. Denne konklusion er baseret på IPCC regneregler, der ikke medregner den kultveilte, som optages i etårige afgrøder.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 23 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Frans W. Langkilde1 og Søren Brøgger Christensen2
1 Katrinedal I/S
2 Naturmedicinsk Museum, Københavns Universitet
En årsag til klimaproblemerne er den øgede mængde af drivhusgasser i jordens atmosfære [1,2], der antages at medføre temperaturstigninger og klimaforandringer. En vigtig konsekvens af temperaturstigninger er afsmeltning af is i Arktis og Antarktis og dermed stigninger i verdenshavenes vandstand. Desuden medfører klimaændringerne tørke og voldsomme regnfald.
De vigtigste drivhusgasser er kultveilte (CO2), metan (CH4) og lattergas (N2O) [1,2]. Hvert ton metan har samme drivhuseffekt som 34 tons CO2 [2]. Med store og voksende mængder af metan i atmosfæren står metan for over 25 procent af klodens drivhuseffekt [1]. N2O findes i mindre mængder, men hvert ton N2O har samme drivhuseffekt som 298 tons CO2 [2]. Derfor har N2O betydning til trods for den mindre mængde. Hvis man omregner metan og N2O med de nævnte faktorer og adderer med CO2, kommer man frem til CO2-ækvivalenter (CO2e) – en størrelse vi vil bruge i denne artikel.
Landbrugets optag af CO2 og IPCC’s regneregler
I den generelle debat negligeres størstedelen af landbrugets fiksering af CO2, fordi FN’s klimaorgan IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) fastslår, at biobrændsler (for eksempel halm) anses for CO2-neutrale, når de produceres og forbrændes. Ligeledes negligeres den CO2, som bindes i etårige afgrøder og frigøres, når afgrøderne (for eksempel hvedekerne) fortæres, eller når planter nedbrydes [3,4]. Det udgør store mængder CO2. De følgende regneeksempler, beregnet per hektar og år, er primært baseret på Sydsjælland-Lolland-Falster (figur 1). Afvigelser mellem marker forskellige steder kompenseres senere via en effektivitetsfaktor.
Stivelse i kernen og cellulose i halmen er kulhydrater og har samme kemiske bruttoformel, C6H10O5. For roesukker er bruttoformlen C12H22O11, mens for eksempel rapsolie, der overvejende består af triglycerider, har en strukturformel med en højere kulstofprocent (C%). Alt det kulstof, som findes i planter og dyr, stammer oprindeligt fra CO2, der via fotosyntesen er omdannet til sukkerstof og andre stoffer (for eksempel proteiner, ligniner, fedtstoffer og sekundære metabolitter). Ud fra reaktionsskemaerne i skema 1 kan man beregne, at for hver 180 gram glukose der dannes, bindes 264 gram CO2 og 108 gram vand og afgives 192 gram ilt. For 162 gram stivelse bindes 264 gram CO2 og 90 gram vand og afgives 192 gram ilt.
Ved 10 tons kerne og 5 tons halm binder en hvedemark cirka 14 tons CO2 i kernen per hektar per år og cirka 7 tons CO2 i halmen. Den binder også cirka 2 tons CO2 i jorden; det kaldes Sequestration (fagtermen for binding på længere sigt af C som organisk materiale i muldjorden [5]). I alt binder hvedemarken godt 23 tons CO2 per hektar per år. Der er taget hensyn til kernens indhold af vand (14 procent) og protein. En tilsvarende beregning for sukkerroer [6,7] giver 39 tons CO2 per hektar per år. Græs binder ved 10 tons tørstof godt 20 tons CO2 per hektar per år, heraf en større binding i jorden end for korn [5]. Et gennemsnit af afgrøder, vægtet efter et typisk dansk sædskifte, giver cirka 26 tons CO2 per hektar per år. Til sammenligning binder tropisk skov 18,3 tons CO2 per hektar per år i en livscyklus [2,3], tempereret skov 11 tons, markant mindre end dansk planteavl. Skovrejsning kan derfor medføre en mindre binding af CO2 end dyrkning af jorden (tabel 1) [2].
Hvedehalm indeholder også lignin med en højere C-andel end cellulose, hvorfor bindingen i halm nok er 8 tons, snarere end 7 tons CO2 per hektar per år.
Hvis det antages, at verdens 8 milliarder mennesker hver udånder 900 gram CO2 om dagen, betyder det, at mennesker hver dag samlet udånder 7,2 millioner tons CO2 (2,6 milliarder tons per år), som oprindeligt blev bundet i landbrugets afgrøder. IPCC’s beslutning om, at landbrugets oplagring af CO2 i etårige afgrøder ikke skal medregnes, medfører, at de 7,2 millioner tons CO2 belaster landbruget, og ikke de mennesker som udånder dem.
En begrænsning af landbrugets dyrkning af afgrøder medfører en mindre produktion, som kan føre til mangel på fødevarer [4]. En konsekvens af dette kan være, at det måske lykkes at mindske udledningen fra landbruget i Danmark, men til gengæld mindskes den betydelige fjernelse af CO2 fra atmosfæren, som dyrkning af afgrøder medfører [2]. Der er da også forskere, som er kritiske overfor IPCC’s regnemetoder [4].
Biogas fremstilles i høj grad ud fra affaldsprodukter fra landbruget [8]. I 2022 dækkede biogas omkring 30 procent af naturgasforbruget i Danmark. Den reduktion i forbruget af fossil naturgas, som biogassen erstatter, bliver ikke medregnet som et positivt bidrag fra landbruget.
På Sydsjælland-Lolland-Falster bindes cirka 26 tons CO2 per hektar per år. For et landbrugsareal i Danmark på 25.000 kvadratkilometer eller 2,5 millioner hektar og en effektivitetsfaktor på 70 procent [9], giver det 45 millioner tons CO2 per år – tæt på det officielle tal for hele landets udledning i 2018, 48 millioner tons CO2e. Hertil kommer bindingen i skov og gartneri.
Effektivitetsfaktoren skal kompensere for jordart, klima og sammensætning af afgrøder. Den er beregnet ud fra et hvedeudbytte på 7 tons per hektar per år i stedet for 10 tons. Det forudsætter dog konventionel dyrkning i hele landet.
Udledning af CO2 i dansk landbrug
Udledningen fra hele Danmarks landbrugsproduktion sættes til 10-12 millioner tons CO2e per år. I 2015 udgjorde det cirka 21 procent af den samlede danske udledning af drivhusgasser [9,10]. Tallet inkluderer metan fra køer og lavbundsjorder, N2O under anaerobe forhold i lerjord, CO2 fra traktorernes forbrænding af diesel etc. For et landbrugsareal på 2,5 millioner hektar giver det en udledning på 4-5 tons CO2e per hektar per år, højere for kvægbrug, meget lavere for konventionel planteavl. Altså en nettobinding for hele landet på cirka 34 millioner tons CO2e per år og cirka 14 tons CO2e per hektar per år.
Ændret arealanvendelse – dansk landbrugsproduktion i globalt perspektiv
Vi har i ovenstående dokumenteret den enorme binding af CO2, som landbruget forårsager ved dyrkning af afgrøder. Andre vigtige faktorer er beskrevet i teorien om ændret arealanvendelse og kulstofnytte [2,9], som også inkluderer de direkte produktionsomkostninger og ser på omkostningerne ved forbrug af fødevarer. Landbrugets produktion af fødevarer medfører frigørelse af både CO2, metan og N2O og er årsag til 20-25 procent af klodens drivhuseffekt [2]. Resten skyldes især brugen af fossile brændsler.
Ændret arealanvendelse (land-use change, LUC) er en alternativ måde at se på kulstofbinding (carbon opportunity cost, COC), idet en bestemt landbrugsproduktion vurderes efter, hvor meget skov som skal ryddes andre steder for at skabe en tilsvarende produktion. Hertil skal lægges udledning fra selve landbrugsproduktionen (production emission, PEM), af CO2, metan og N2O. COC+PEM kaldes kulstofnytte [2].
Oprindelig vegetation indeholder store mængder C i træer, buske, urter, mikroorganismer og i jorden. Tabet af dette C ved global ekspansion af landbrugsarealet (COC), sammen med emission fra selve landbrugsproduktionen (PEM), bidrager med de nævnte 20-25 procent af verdens udledning af drivhusgasser. Den øverste meter af jordens overflade binder mere C, end der er i hele atmosfæren som CO2 og metan [11,12]. Når der både skal bindes kulstof i jorden og produceres fødevarer, kræver det en intensiv og effektiv arealanvendelse på eksisterende landbrugsarealer. Det kan måles med et indeks for kulstofnytte. Kulstofnytten for en hektar er summen af [2]:
1. Den mulighed, som dens produktion af føde giver for at lagre C andre steder (COC).
2. Den årlige ændring af C lagring i jord og planter (Sequestration).
3. Besparelser i fossile emissioner på grund af dyrkning af bioenergi (COC).
4. Mindskning eller forøgelse af landbrugets udledning af CO2e (PEM).
I den almindelige debat om klimaeffekter af landbrug og fødevarer diskuteres alene landbrugets udledning af CO2e (PEM), mens man negligerer COC, som er langt større end PEM. Mere intensivt landbrug kan øge eller mindske udledningen af drivhusgasser fra PEM, men sparer meget mere udledning af drivhusgasser via COC på grund af mindre behov for landbrugsareal andetsteds. Dette er afgørende og bør indgå i diskussionen om landbrugets klimaeffekter.
Det ses i tabel 1, at intensivt dyrkede afgrøder giver meget højere kulstofnytte end ekstensivt dyrkede og højere end for tempereret skov. For majs i Vestafrika øger kulstofnytten, når man indfører kunstgødning med kvælstofholdige gødninger. Også for risdyrkning ses en stor stigning i kulstofnytten ved intensivering. For hvede i Sverige øges kulstofnytten fra 7,8 til 14,2 tons CO2e per hektar per år ved at gå fra økologisk til konventionel dyrkning. Dette skyldes en lille stigning i kulstofnytten fra PEM og en stor stigning fra COC. Også for ærter i Sverige stiger kulstofnytten økologisk-konventionelt. Tallene viser, at økologisk dyrket hvede i Sverige belaster klimaet 82 procent mere end konventionel hvede.
I Landbrugsforliget fra 2021 vil man spare en årlig udledning af en halv million tons CO2 ved at fordoble det økologiske areal i Danmark. Ifølge ovenstående beregninger vil dette tværtimod øge udledningen af klimagasser.
Klimabelastningen fra fødevarer
COC og PEM for produktion af fødevarer modsvares af CO2-effektivitet af forbrug af fødevarer, hvor madens omkostning sættes til dens COC+PEM. En gennemsnitlig nordeuropæers forbrug af mad og drikkevarer koster cirka 8,7 tons CO2e per år (tabel 2) [2]. Af disse udgør PEM cirka 2,3 tons, COC cirka 6,4 tons. Man regner med, at hver nordeuropæer påvirker klimaet med cirka 10 tons CO2e per år, hvoraf cirka 2 tons stammer fra fødevarer [10]. De 2 tons modsvarer altså alene PEM og negligerer forbruget af landbrugsjord via COC (tabel 2) [2].
Kostændringer har altså betydning for klimabelastningen [2]. Belastningen falder ved vegetarisk kost, men endnu mere ved at bortvælge oksekød og mejerivarer til fordel for fjerkræ og svinekød. Diskussionen om kostens sammensætning bør baseres på fødevarernes virkelige klimabelastning, gerne udtrykt ved COC og PEM. De nævnte tal afspejles ikke i debatten om kød kontra plantekost. Køer gavner ikke klimaet, men andre typer af kød har en mindre klimapåvirkning tæt på plantebaseret kost. Det bør også betænkes, at 2/3 af verdens landbrugsland udgøres af græsningsarealer [2], og mange af disse kan ikke bruges til andet end græsning. Skov kræver typisk mere nedbør end græs. Hvis græsset ikke bliver spist, nedbrydes det til især CO2 og metan.
Hvis man indregner COC, stiger hver danskers klimaaftryk fra 10 til over 16 tons CO2e per år. For 5,8 millioner danskere er COC cirka 37 millioner tons CO2e per år. Danmarks samlede udledning i 2018 på 48 millioner tons CO2e svarer til kun 8 tons per indbygger, det må være lavt sat. Med COC stiger tallet fra 48 til 85 millioner tons, hvoraf de 37 millioner tons stammer fra mad og drikkevarer, men det regnes normalt ikke med. De 37 millioner tons er tæt på landbrugets nettobinding på 45-11 = 34 millioner tons CO2e, udregnet ovenfor på basis af CO2-binding.
Inklusionen af LUC i beregningerne sætter IPCC’s regnemetode i relief. For danskernes vedkommende medfører IPCC’s beregningsmodel, at der ses bort fra en COC på imponerende 37 millioner tons CO2e per år.
Perspektiver
De to sæt af begreber i denne artikel er beslægtede, men delvist uafhængige, og giver resultater, som ligner hinanden. Arealanvendelse/kulstofnytte giver for konventionel hvededyrkning i Sverige 14,2 tons CO2 per hektar og år [2]. Binding af CO2 gav ved hvededyrkning på Sydsjælland-Lolland-Falster 23 tons CO2; med en effektivitetsfaktor på 70 procent er det 16,1 tons CO2.
Udover at de to sæt af begreber, LUC og landbrugets binding af CO2, kan give et retvisende billede af binding og udledning af drivhusgasser, kan de åbne for en række tiltag, så landbruget bliver en del af løsningen og ikke bare en del af problemet. Anerkendelse af LUC og landbrugets binding af CO2 i planteavl kan give incitamenter til øget dyrkning af energiafgrøder og øget fokus på biobrændsler og biogas, både fra landbruget og skovbruget. Desuden kan det være et incitament til øget sequestration.
Kun cirka 30 procent af halmen i Danmark udnyttes til energiformål, hvilket kunne udnyttes bedre. Når halmen pløjes ned, opnås en mindre klimaeffekt [11]. Også bedre udnyttelse af andre restprodukter til biogas eller til direkte erstatning af fossile brændsler vil give en besparelse af fossilt brændstof. Det gælder også træflis fra skov. IPCC mener, at etårige afgrøder ikke skal medregnes, siden de enten fortæres eller afbrændes, hvorved CO2 igen frisættes. Vi mener, at CO2 rigtigt nok indgår i naturens cyklus, men for hvert ton halm, flis eller biobrændsel der anvendes, erstattes fossile brændsler. Også teorien for LUC og COC inkluderer besparelser i fossile emissioner på grund af dyrkning af bioenergi [2].
Der er bred enighed om nytten af en CO2-afgift, men en sådan afgift kan få alvorlige konsekvenser for landbruget. Tankerne ovenfor muliggør indførelse af en intelligent CO2-afgift i landbruget, som inkluderer både udledning og binding af CO2e, og som afspejler klimapåvirkningen fra planteavl og dyrehold. Inklusion af LUC i fødevarernes CO2-regnskab kunne åbne for en klima-differentieret fødevaremoms. En generel afgift på CO2e ville også dække metan og N2O. Det ville give incitamenter til at mindske udledningen af disse kraftige klimagasser.
Det er foreslået, at landbrugets udledning af klimagasser kan reduceres ved braklægning af jord eller ved at plante skov. Det bør her indregnes, at dansk skov binder 11 tons CO2 per hektar og år, hvorimod dyrkning af hvede binder op til 23 tons og sukkerroer op til 39 tons. En omlægning til skov kan derfor medføre en mindre binding af CO2, og samtidig medføre, at melet og sukkeret skal importeres fra andre steder i verden, hvor landbruget muligvis er mindre effektivt. Det er derfor åbenbart, at en omlægning vil medføre en øget global udledning af CO2. Dette er særlig vigtigt, da Danmark på grund af jordart og klima har gode forudsætninger for landbrug.
Vestas har en stor udledning af CO2e, men sparer atmosfæren for en langt større mængde CO2e ved muligheden for udnyttelse af vindenergi. Vil man skære ned på Vestas produktion for at få udledningen ned? Det virker paradoksalt, at dansk landbrug ikke godskrives den CO2, der opfanges i de etårige afgrøder.
Vi er opmærksomme på, at denne artikel ikke inddrager emner som biodiversitet, dyrevelfærd og grundvandskvalitet.
Konklusion
Naturligvis skal man søge at mindske landbrugets udledning af CO2e, men det skal gøres med omtanke, så man ikke får en mindre udledning i Danmark på bekostning af en global øgning af CO2-udledningen. For os er der ingen tvivl om, at samfundet skal gå meget langt for at løse klimaproblemerne. Løsningsforslag skal vurderes på deres fortjeneste og ikke på grundlag af ideologi og politik. Denne artikel giver to forslag til en realistisk og hensigtsmæssig måde at vurdere landbrugets klimapåvirkning på, hvordan man kan udnytte landbrugets og skovbrugets potentiale til at bidrage til en løsning af klimaproblemerne.
E-mail:
Søren Brøgger Christensen: soren.christensen@sund.ku.dk
Referencer
1. Turner, A.J.; Frankenberg, C.; Kort, E.A., Interpreting contemporary trends in atmospheric methane. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, 116 (8), 2805-2813.
2. Searchinger, T.D.; Wirsenius, S.; Beringer, T.; Dumas, P., Assessing the efficiency of change in land use for mitigating climate change. Nature (London, United Kingdom) 2018, 564 (7735), 249-253. Også Extended Data og Supplementary Tables.
3. 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. IPCC Guidelines for National Greenhouse Inventories, Agriculture, Forestry and other Land Use 2006 Vol. 4. Afsnit 5.1. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol4.html.
4. Frankelius, P., A proposal to rethink agriculture in the climate calculations. Agron. J. 2020, 112 (4), 3216-3221.
5. Zomer, R.J.; Bossio, D.A.; Sommer, R.; Verchot, L.V., Global Sequestration Potential of Increased Organic Carbon in Cropland Soils. Nature/Scientific Reports, 2017, 7 (1) :15554 15794-15798.
6. Nielsen, O.; Koch, H.-J.; Wilting, P., COBRI (Coordination Beet Research International) Report, 2015; pp. 31-32. Roetop ved 130 kg N per hektar.
7. Nordic Sugar, Danish Sugar Beet Cultivators Report, Nordzucker, Ed. 2010. Roepulp, gennemsnitlige værdier for årene 2006-2009. 4,67% af 85 ton sukkerroer.
8. Energistyrelsen, Energisituationen. Energistyrelsen: ens.dk. 2022.
9. Albrektsen, R; Hjorth, M.M., Gyldenkærne, S. Danish Emission Inventories for Agriculture, Aarhus University, 2017.
10. Landbrugsstyrelsen, Drivhusgasser fra landbruget. Landbrugsstyrelsen: lbst.dk/tvaergaaende/klima/drivhusgasser-fra-landbruget. 2022.
11. Kätterer T.; Bolinder, M.A.; Berglund, K.; Kirchmann, H.; Acta Agriculturae Scandinavica A, NJF seminar no. 453 (2013) 181-198.
12. Jobbágy, E.G. and Jackson, R.B. (2000) The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications,10, 423-436.
