Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Ny geofysisk teknologi baner vejen for renere vandmiljø

Inden for ganske få år vil det måske være muligt at lave en bedre målretning af landbrugets brug af kvælstof. Forskning på Aarhus Universitet har resulteret i en teknologi, der kortlægger de geologiske lag på den enkelte mark, hvilket er et af de ukendte, men vigtige, led for at forstå, hvordan kvælstof kommer fra mark til fjord. Hør mere om forskningen i podcasten nedenfor.

29.08.2019 | Dorthe Lundh

En kvinde og to mænd står bag en rød firehjulet motorcykel på en gul mark.

Under ledelse af Esben Auken (midten) tester forskere ved Geoscience den nyeste teknologi på en mark vest fra Aarhus. Her med en central samarbejdspartner, Irene Wiborg fra landbrugets videns- og innovationshus SEGES, og postdoc Pradip Maurya, som er i færd med at klargøre måleudstyret. Foto: Dorthe Lundh

En mand kører den firehjulede motorcykel med to slæder med måleudstyr efter sig på en mark, mens en mand og en kvinde ser til i baggrunden.

Foreløbige forskningsresultater viser, at geofysisk måleudstyr spændt efter en ATV kan kortlægge undergrunden og dermed indkredse, hvor gødning fra landbruget risikerer at løbe ud i vandmiljøet. Foto: Dorthe Lundh.

Forskere på Aarhus Universitet knokler med at skabe ny viden og bæredygtig teknologi, som kan hjælpe erhvervslivet og os alle til en grønnere fremtid. I podcast-serien Bæredygtig Viden vil du møde forskere, som tænker ud af boksen og samarbejder på kryds og tværs med hinanden og erhvervslivet om at finde løsninger på verdens store udfordringer. 

I en årrække har forskere ved Institut for Geoscience på Aarhus Universitet været med til at identificere og modellere vandområder i undergrunden i tørkeramte dele af verden. Ved at laste helikoptere med udstyr udviklet på instituttet og overflyve store områder, har forskerne leveret grovkornede modeller af de geologiske lag til glæde for myndigheder og befolkningen i blandt andet Indien og USA.

Men de senere år har forskningsprojekterne rOpen og MapField gjort det muligt at forfine den geofysiske teknologi og målrette den til brug på landjorden. De nye løsninger kan hjælpe med at balancere landbrugets brug af kvælstof, til gavn for såvel fødevareproduktionen som for vandmiljøet og dermed spille en rolle i den grønne omstilling.

”Geologien er forskellig fra mark til mark. Med de nye teknologier kan vi lave målinger i en billedmæssig høj opløsning, så vi temmelig finmasket kan estimere, hvor meget gødning der bliver omsat i planternes rodzone på den enkelte mark, og hvor der er områder, som ikke omsætte næringsstofferne helt så godt, men leder kvælstof væk og ud i vandmiljøet”, forklarer Esben Auken, professor ved Institut for Geoscience på Aarhus Universitet, der står i spidsen for det ene af de to forskningsprojekter.

Præcis gødskning

Med de aktuelle projektresultater er der dermed udsigt til at kunne identificere de områder, hvor der er størst risiko for nitratudledning til vandmiljøet. Det åbner mulighed for at kunne dosere gødskning på landbrugsarealerne, så afgrøderne er i stand til at optage de tilførte næringsstoffer, og i de mængder, hvor det ikke skader vores fjorde.

”Vi er der, hvor vi på baggrund af vores to store testområder, der ligger i to geologisk forskellige områder i Danmark, kan komme med ret præcise estimater. Derfor er vi nu ved at skalere op til flere arealer”, siger professoren.

Han vurderer, at forskningsresultaterne fra MapField og rOpen kan tages kommercielt i brug inden for ganske få år.

Elektromagnetiske røgringe 

Projekternes forskningsteam benytter sig af, hvad der kaldes den transient elektromagnetiske målemetode til at kortlægge markernes geologi. Det sker fra en terrængående firhjulet motorcykel, ATV, der trækker måleudstyret efter sig i markens sprøjtespor.

”Vi sender en kraftig elektromagnetisk puls ned igennem jordlagene i få hundrede milliontedel af et sekund. Pulsen genereres med en strøm på helt op til 30 ampere, når op til 100 meter ned og bevæger sig som en røgring. Med vores meget sensitive instrumenter måler vi i godt en tusindedel af et sekund, hvor hurtigt impulsen aftager. Herefter vender vi strømmen og gentager processen. Alt efter, hvordan vi konfigurerer systemet, laver vi et – to tusinde målinger i sekundet, mens vi kører over marken. Ud fra den store mængde data, vi indsamler, kan vi tegne et billede af, hvordan jordlagene ser ud,” specificerer Esben Auken.

Tværfaglighed – også på værkstedet

Det er i kælderen på Institut for Geoscience, at måleudstyr og instrumenter bliver til. Her arbejder et hold med forskellig faglig viden og ekspertise i instituttets værksted. De faglige kompetencer tæller blandt andre ingeniører, dataloger, geofysikere og geologer, som konstruerer, tester og løbende tilpasser det udstyr, som skal bruges i forskningsprojekterne.

Ikke alene her, men i samtlige aspekter af forskningen på Geoscience, har tværfagligt samarbejde afgørende betydning for solide, anvendelige og økonomisk rentable løsninger, fremhæver professoren:

”Vi arbejder i tværfaglige konsortier, der består af en række institutioner, virksomheder og forskere fra AU, KU og GEUS og andre store institutioner. Alene i rOpen, som er det projekt, hvor vi har udviklet selve konceptet til at kortlægge undergrunden på markerne har vi 13 partnere med”, siger han.

SEGES central partner

En af de centrale partnere i de projekter, der omhandler vandmiljø og landbrug, er innovationscentret SEGES, der leverer faglig viden og løsninger til landbruget.

”SEGES er en vigtig partner, fordi de har kontakt til landmænd og landbrugsrådgivere, og fordi de også kommunikerer med ministerier og interesseorganisationer”, siger Esben Auken.

Afdelingsleder Irene Wiborg er repræsentant for SEGES i både rOpen og MapField. Også i hendes øjne har det stor betydning, at SEGES er partner i projekterne.

”Vi ser det som vores opgave at indgå i samspil med de øvrige partnere. Vi er meget glade for at samarbejde med Geoscience og GEUS. De har en unik viden om undergrunden og hvordan næringsstoffer strømmer. Det kan gøre os klogere på, hvor det kan blive nødvendigt at foretage ændringer på dyrkningspraksis og eventuelt tage nogle arealer ud af produktion for at beskytte vandmiljøet, som er så vigtig i Danmark, og som vi alle ønsker. Det skal gerne ske på en måde, så landmændene fortsat kan leve af at producere fødevarer,” siger Irene Wiborg.

Hun fremhæver, at projektresultaterne også har betydning for, hvordan vi kan finde en god vej til at leve op til EU vandrammedirektiv. 

”Der er et stort behov for at udvikle nye teknologier. Hvis det ikke sker, er vi meget udfordret i forhold til vandrammedirektivets krav om at opnå god tilstand i vandmiljøet i 2027. Også derfor er vi i SEGES optagede af at bidrage med at finde løsninger, der tilbageholder flere næringsstoffer fra landskabet, end vi gør i dag,” siger hun.

Bredere perspektiver

Perspektiverne for de nye teknologier rækker dog langt videre end til landbruget. De kan også bruges til at kortlægge forurening fra kemisk industri, til anvise løsninger til at forebygge skader ved ekstrem regn og til at tilrettelægge nye udstykninger til beboelse for bare at fremhæve nogle enkelte.

Helt aktuelt er et nyt projekt i samarbejde med Poul Due Jensen Fonden i den indledende fase:

”Om et par måneder shipper vi udstyr til Tanzania, som skal finde frem til, hvor det giver mening at etablere vandboringer, så kvinderne kan lave noget mere produktivt end at gå og hente vand på hovedet. Lykkes det, vil det betyde en kæmpe forskel for lokalbefolkningen,” forudser Esben Auken.


Mere information

Du kan læse mere om rOpen, MapField og andre af HydroGeophysics Groups projekter på Institut for Geoscience' hjemmeside.

Kontakt:

Professor Esben Auken,
HydroGeophysics Group,
Institut for Geoscience
Aarhus Universitet
Mail esben.auken@geo.au.dk
Mobil 2899 2587

Afdelingsleder Irene Wiborg
SEGES
Mail iaw@seges.dk
Mobil 3092 1733

Offentligheden / Pressen