Växthusgaserna - koldioxid, metan och lustgas

Genom förbränning av fossila bränslen, olja, kol och naturgas, och förändrad markanvändning, till exempel avskogning, har koncentrationen av koldioxid i atmosfären ökat kraftigt under de senaste 200 åren. Inom jordbruket används fossila bränslen till exempel i form av diesel i traktorer och olja i torkanläggningar. Störst andel av metanutsläppen kommer från idisslarna (nötkreatur och får) vid deras fodersmältning. Metanutsläpp sker även vid hantering av stallgödsel och i risodlingen. En liten del av kvävet i markens mull, i växtrester och i tillförd gödsel, stallgödsel eller konstgödsel, avgår som lustgas när detta kväve omvandlas i marken. I tillverkningen av konstgödsel sker också utsläpp av lustgas.

Koldioxid stannar kvar i atmosfären, metan bryts ner

Alla växthusgaser bidrar till global uppvärmning men de bidrar på olika sätt. Ett kg metan värmer momentant ungefär 100 gånger mer än ett kg koldioxid men metanet bryts ned i atmosfären efter cirka 10 år medan en stor del av koldioxiden stannar i atmosfären under mycket lång tid. På grund av metanets korta nedbrytningstid medför det förenklat att konstanta utsläpp av metan inte ytterligare ökar temperaturen eftersom det metan som släpps ut bara ersätter det metan som försvinner. Däremot bidrar varje kg fossil koldioxid som släpps ut till att temperaturen höjs ytterligare eftersom koldioxiden blir kvar och värmer under lång tid. Ökade utsläpp av metan ökar dock uppvärmningen medan minskade utsläpp av metan medför en temperatursänkning. Minskade utsläpp av koldioxid innebär däremot en fortsatt uppvärmning av atmosfären, men uppvärmningen går långsammare.

Utsläpp av både koldioxid och metan behöver minska för att nå klimatmålen

Räknar man påverkan över 100 år vilket är det vanligaste, så motsvarar utsläpp av 1 kg metan en klimatpåverkan lika stor som 34 kg koldioxid [Ref 1]. För att nå ett visst temperaturmål, till exempel 1,5- eller 2-gradersmålet, är det helt avgörande att koldioxidutsläppen minskar ända ned till noll nettoutsläpp. Däremot kan vi tillåta en viss mängd konstanta metanutsläpp eftersom metanet bryts ned efter en relativt kort tidsperiod. I princip skulle vi alltså kunna fortsätta med dagens metanutsläpp och fortfarande klara 2-gradersmålet men då måste koldioxidutsläppen ned till noll ännu snabbare och ännu mer koldioxid tas ur atmosfären i framtiden med olika tekniker. Den avkylande effekten av minskade metanutsläpp kan vara betydelsefull på kort sikt. Därför är det viktigt att både minska koldioxidutsläppen och metanutsläppen för att nå klimatmålen, och helt nödvändigt att komma till noll för nettoutsläppen av koldioxid.

Viktigt med minskade utsläpp av metan trots att metanet ingår i ett kretslopp

Trots att metan från djuren ingår i ett kretslopp och inget fossilt kol tillförs atmosfären från djuren bidrar metanutsläppen till uppvärmning eftersom metangasen under de år den befinner sig i atmosfären värmer betydligt mer än motsvarande mängd kol i form av koldioxid. Den koldioxid som bildas när metanet bryts ned igen samt det koldioxid som kon andas ut betraktas dock som biogent, det vill säga det bidrar inte till ytterligare ökning av koldioxidkoncentrationen i atmosfären eftersom det i närtid bundits in i växtligheten (Figur 1).

Figur 1. Koldioxid från fossil källa utgör ett nettotillskott av koldioxid till atmosfären och räknas alltså till de gaser som ger klimatpåverkan. Den koldioxid som växterna avger när de förmultnar har dock nyligen tagits upp av växten och innebär inget nettotillskott. Det kallas biogent koldioxid och räknas inte med när man räknar på klimatpåverkan. På samma sätt räknas inte den koldioxid som korna andas ut med, men den metan som bildas i kons mage är dock ett nettotillskott av metan till atmosfären och räknas således med. Koldioxiden som bildas när metanet bryts ned är dock biogent eftersom det har sitt ursprung i växterna och räknas således inte med. Illustration: Asta Röös

Lustgas är en kraftig växthusgas som bildas vid omvandling av kväveföreningar i marken

Lustgas (N2O) är också en kraftig växthusgas som blir kvar länge i atmosfären – utsläpp av 1 kg lustgas motsvarar utsläpp av cirka 298 kg koldioxid ur ett 100-årsperspektiv [Ref 1]. Lustgas bildas när kväve omvandlas i marken från olika föreningar som i sin tur bildar kvävgas som avgår till atmosfären där luften till knappt 80 procent består av kvävgas. Kvävekretsloppet medför att kväve som man gödslar med i jordbruket genererar utsläpp av lustgas från marken.

Kväveföreningar omvandlas i olika steg tillbaka till kvävgas med hjälp av bakterier i marken i ett ständigt pågående kretslopp. I denna kedja av reaktioner bildas även växthusgasen lustgas (Figur 2).

Figur 2.  Förenklad bild av kvävets (N) kretslopp. Lustgas (N2O), bildas i marken som ”biprodukt” vid nitrifikation och denitrifikation (direkta utsläpp). Lustgas bildas också från det kväve som förloras från jordbruksmarken i form av nitrat (NO3-) och ammoniak (NH3) (indirekta utsläpp). OBS! Pilarnas storlek avspeglar inte storleken på de olika kväveflödena. Illustration: © F. Stendahl 2012

Kväve finns i marken i olika former, bundet i organiska föreningar i markens mull, i växtrester eller stallgödsel och som mineraliskt kväve, nitrat (NO3-) eller ammonium (NH4+). I jordbruket tillförs mineraliskt kväve direkt främst i form av konstgödselkväve. Men mineraliskt kväve bildas också när organiska kväveföreningar bryts ner i marken. Lustgas kan bildas vid så kallad nitrifikation när ammoniumjoner oxideras av bakterier till nitrat. I svenskt klimat är dock denitrifikation den största källan till lustgasutsläpp. Denitrifikation innebär att nitrat används istället för syrgas i andningsprocessen hos mikroorganismer när vattenhalten är hög. Nitrat omvandlas då till kvävgas och i processen bildas även lustgas.

För att minska klimatpåverkan från lustgasutsläpp är det avgörande att kvävet i jordbruket används effektivt och att grödorna tar upp det mineraliska kvävet i marken, främst nitrat, så att det inte ansamlas och lustgasbildning riskeras. Förluster av kväve till omgivande ekosystem behöver också minimeras, där det också kan medföra bildning av lustgas (indirekta utsläpp) samt även bidra till övergödning.