Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Kväve är en av de mest begränsande faktorerna för tillväxt hos vaskulära växter och en viktig ingrediens i konstgödsel, som idag kommit att bli en förutsättning för höga skördenivåer inom jord- och skogsbruk. Att framställa reaktivt kväve för odling är en överlevnadsfaktor för människor världen över, men skapar inte bara tillväxt, utan rubbar också den naturliga kvävebalansen. Processen med vilken vi framställer reaktivt kväve är också en process som kräver mycket energi, vilken ofta kommer från icke förnyelsebara fossila bränslen. Sammantaget blir framställningen och användningen av kväve i konstgödsel miljönegativ i dubbel bemärkelse.

För att minska den negativa miljöpåverkan som användningen av reaktivt kväve har, undersöks i det här examensarbetet en möjlighet till recirkulation av kväveråvaran. I den statligt ägda gruvkoncernen LKAB använder dotterbolaget Kimit reaktiva kväveformer för att framställa sprängämne. Under produktionen lakas en viss del av kväveformerna ut i fabrikens spillvatten och syftet med det här examensarbetet är att undersöka om det finns möjlighet att använda det utlakade kvävet för tillväxt vid odling.

I den här studien analyserades innehållet i Kimits spillvatten med avseende på eventuella toxiska ämnen och sedan anlades ett odlingsförsök där kvävet i spillvattnet användes som råvara i ett sammansatt gödsel. Kimitgödsel jämfördes sedan med avseende på tillväxt mot ett befintligt marknadsmässigt gödsel, samt mot ett gödsel där ingen kvävekälla tillsattes. Totalt 125 plantor av asp, glasbjörk, contortatall och spenat, gödslades med 5 olika näringslösningar. Syftet var att efter 5 veckors behandling analysera om tillväxt kunde kopplas till kvävekällan i Kimits spillvatten, samt om effekten kunde vara jämförbar mot ett marknadsmässigt gödselmedel. De parametrar som mättes för analysen var torrvikt, kväveinnehåll, topp- och rotskottens längd och diameter samt pH i odlingssubstratet före och efter försöksperioden.

Resultaten av odlingsförsöket visar med statistisk signifikans att ökad tillväxt kan kopplas till ökad koncentration av tillsatt Kimitkväve. En högre tillväxt kunde också uppmätas då Kimitkvävet tillsattes som ett komplett gödsel, jämfört med om det tillsattes i sin rena form. I 12 av 15 uppmätta tillväxtparametrar gick det heller inte att skilja det Kimitbaserade gödslet från målreferensen, Rika S, när alla andra förutsättningar var lika.
I och med detta kan den här studien fastslå att det finns råvarupotential i Kimits kväverika spillvatten. För att fastställa hur stor potentialen är samt vilka de långsiktiga effekterna av spillvattenanvändningen blir, rekommenderas vidare studier.

Nitrogen is one of the most limiting factors for growth of vascular plants and it is a key ingredient in fertilizer which has become a prerequisite for high yield levels in agriculture and forestry. The production of reactive nitrogen for agriculture is crucial for the survival of people around the world, but beside its effect on growth, the utilization of this resource also disturbs natural nitrogen balances. The process by which we produce reactive nitrogen also requires a lot of energy, which often comes from non-renewable fossil fuels. Our use of nitrogen in fertilizer thereby come to adversely affect the environment in two ways.

In order to reduce the negative environmental impact of reactive nitrogen has, this thesis investigates a possibility to recycle residue nitrogen raw material. In the state-owned mining company LKAB subsidiary Kimit uses reactive forms of nitrogen to produce explosives. During the explosives production process, nitrogen dissolves into the plant's wastewater and the purpose of this study is to investigate if it is possible to use the nitrogen leached, for plant growth in a greenhouse.

This study analyzed the content of Kimit wastewater for possible toxic substances, then laid out a greenhouse experiment in which the wastewater was used as a nitrogen raw material in a compound fertilizer. With respect to growth parameters the Kimit based fertilizer was then compared to a commercially available fertilizer, and to a non-nitrogen compound fertilizer.
A total of 125 plant individuals, consisting of aspen, white birch, lodgepole pine and spinach were given 5 different fertilization treatments. The aim was to analyze growth parameters after 5 weeks of treatment, and link them to the amount of added N with the Kimit waste water.
The parameters measured for this assay were dry weight, shoot and root length, nitrogen content and diameter. Also pH of the culture medium was measured before and after the trial period.

The results of the cultivation experiment shows with statistical significance that increased growth can be linked to an increased concentration of added Kimit nitrogen. A higher growth could also be measured when Kimit nitrogen was added as a complete fertilizer as opposed to if it was added in its pure form. In 12 out of 15 measured growth parameters it was not possible to statistically separate the growth result from Kimit based treatment, to growth obtained with the reference fertilizer Rika S, when all other conditions were equal.