Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The increasing oil prices during the last years have made it profitable to use cereal grains as a fuel. When compared with wood, cereals contain higher amounts of Cl, S and ash. The Cl and S content makes the gases from cereal combustion more corrosive than gases from wood combustion. The goal of this master thesis was to find out the variation of Cl, S and ash content for oat grain grown under different conditions. Oats was chosen because in Sweden it's considered as the cereal with the best fuel qualities. The cultivation factors given most attention were S and Cl supplied by fertilisers. Attention has also been given to soil type, soil pH and S and Cl deposition.

Two cultivation trials were planned, the Cl trial, R3-4038 and the S trial, R3-3093. The trials were carried out during the growing season 2006. Each trial was repeated on four different places in Sweden. The major conclusions from this investigation are:

• The Cl content in oats grains increases when the Cl supply from fertilisers increases, yet the increase of the Cl content isn't linear. The Cl content in the grain increased on average from 0,74 to 0,91 and 1,00 g kg-1 DM when the Cl application rose from 0 to 25 and 100 kg ha-1 respectively.

• When the Cl supply from fertilisers to oats decreases from 25 to 0 kg ha-1, by using K fertilisers with negligible Cl content, the Cl content of the grain can decrease about 19 %.

• The uneven Cl deposition over Sweden doesn't seem to affect the Cl content of the oats grain.

• The size of the S supply doesn't affect the Cl, S and ash content of the oats grain.

• The grain yield of oats increases for S supply up to10 kg ha-1.

• The S deposition in Sweden or the clay content of the soil doesn't seem to affect the S content in oats grains.

• Oats grown on a soil with pH 5,3 hade 15 % lower grain S content than oats grown on soils with pH 6,3. The S content was on average 1,49 and 1,75 g kg-1 DM respectively.

• The proportions of NH4-N and NO3-N in the fertilizer doesn't seem to affect the Cl content of the oats grain.

De senaste 20 årens prisutveckling, på spannmål och fossila bränslen, har lett till att spannmål nu är ett konkurrenskraftigt bränsle för uppvärmning av byggnader. Sedan slutet av 1990-talet har det varit lönsamt att ersätta oljepannan med en spannmålspanna. Spannmål innehåller dock mer aska, klor (Cl) och svavel (S) jämfört med trä. Då vatten finns tillgängligt kan klor och svavel från rökgasen bilda saltsyra, HCl och svavelsyra, H2SO4. Syrorna orsakar korrosion i panna, skorsten och på plåttak och hängrännor.
Målet för detta examensarbete var att bestämma variationen av klor, svavel och aska i kärnan hos havre odlad under olika förhållanden. Den odlingsbetingelse som störst fokus riktades mot var gödslingsintensiteten av klor och svavel. Andra odlingsbetingelser som undersöktes var jordens lerhalt, kalknivå och atmosfäriskt nedfall.
Först analyserades utvalda växtprover ur Avdelningen för växtnäringsläras arkiv. Resultatet från analysen gav en fingervisning om hur fältförsöken skulle genomföras. Därefter planerades två fältförsök, klorförsöket R3-4038 och svavelförsöket R3-3093. Försöken genomfördes under växtodlingssäsongen 2006. Kärnprover från försöken analyserades.
Klorförsökets resultat gav följande slutsatser:
• Klorhalterna i havrekärnor stiger när klorgivan ökar, klorhaltens ökning är dock ej linjär. Klorhalten i kärnan steg i genomsnitt från 0,74 till 0,91 respektive 1,00 g per kg TS när klorgivan ökade från 0 till 25 respektive 100 kg per ha och år.
• Då klortillförseln till havre minskar från 25 (som kan ses som normal tillförsel vid användning av KCl) till 0 kg per ha under skördeåret, kan klorhalten i kärnan minska med ca 19 %.
• Den ojämnt fördelade klordepositionen över Sverige verkar ej ge nämnvärd påverkan på klorhalten i havrekärnan.
Svavelförsökets resultat gav följande slutsatser:
• Svavel-, klor- och askhalten i havrekärna påverkas obetydligt av svavelgivans storlek.
• Skörden blev ca 4-5 % högre då svavelgivan ökade från 0 till 10 kg per ha och år.
• Skörden ökar generellt inte då svavelgivan överstiger jordbruksverkets rekommenderade 10 kg per ha och år.
• Svaveldepositionens och lerhaltens påverkan på svavelhalten i havrekärna verkar vara försumbar.
• Svavelhalten i kärnan blir lägre på jordar med lågt pH. På försöksplatsen med pH 5,3 var svavelhalten i kärnan i genomsnitt 1,49 g per kg TS, ca 15 % lägre jämfört med de övriga försöksplatserna som alla hade pH 6,3 och en genomsnittlig svavelhalt på 1,75.
• Förhållandet mellan NH4-N och NO3-N i kvävegödselmedlet påverkar troligen ej klorhalten i havrekärnan.