Divisjon for bioteknologi og plantehelse
RessursRetur – Ny vanndampteknologi omdanner biologisk forurensede jordmasser og planteavfall til nye ressurser
Slutt: sep 2025
Start: apr 2021
Ved utbygging av veier, jernbane og eiendommer flyttes store mengder matjord. Dersom jorda inneholder ugras, plantesjukdommer eller skadedyr (nematoder) som er forbudt å spre, må jorda deponeres som avfall og går tapt som ressurs for produksjon av mat. Planteavfall fra produksjon og import av grønnsaker er en annen ressurs som ikke utnyttes i dag på grunn av risiko for spredning av planteskadegjørere.
Prosjektmedarbeidere
Christer Magnusson Lars Olav Brandsæter Therese With Berge Erik J. Joner Marit Skuterud Vennatrø Belachew Asalf Tadesse Zahra Bitarafan Inger Sundheim Fløistad
| Status | Pågående |
| Start- og sluttdato | 01.04.2021 - 30.09.2025 |
| Prosjektleder | Wiktoria Kaczmarek-Derda |
| Divisjon | Divisjon for bioteknologi og plantehelse |
| Avdeling | Skadedyr og ugras i skog-, jord- og hagebruk |
| Totalt budsjett | 11 511 000 NOK |
RessursRetur var et fireårig Innovasjonsprosjekt i næringslivet, avsluttet i 2025. Prosjektet var eid av Soil Steam International AS, med NIBIO, Lindum AS, Toten Løkpakkeri AS, Larvik Løk AS, Statens vegvesen, NMBU og Norsk Landbruksrådgiving som samarbeidspartnere. Hovedmålet med prosjektet var å finne kombinasjoner av varme og tid som kunne drepe uønskede planteskadegjørere. Prosjektet testet ny norsk teknologi der vanndamp under vakuum ble brukt til å rense jordmasser og planteavfall for uønskede plantearter, plantesjukdommer og skadedyr (nematoder). Dette skulle gjøre mulig å bygge et innovativt dampeanlegg til å behandle jordmasser og planteavfall, slik at massene kunne gjenbrukes. Forsøkene ble utført ved bruk av et stasjonært forskningsdampanlegg (dampeboks) bygd av SoilSteam.
Hovedresultater fra fem Hovedaktiviteter (H) er oppsummert her:
I H1 "Å kvantifisere effekten av damping av jord på utvalgte uønskede organismer" ble det utført forsøk med ulike temperaturer og eksponeringsvarigheter. Organisk jord, sandig jord eller kompostblanding ble brukt som dekkemateriale. For å finne den effektive temperaturen som dreper formeringsmateriale vurderte vi fem måltemperaturer: 60, 70, 80, 90 og 99°C, med en standard behandlingsvarighet på 3 minutter. For 60°C ble det gjort to varianter: én med 3 minutter direkte damping i dampeboksen, og én der dette ble fulgt av 24 timer restvarme i dekkematerialet. To dampemetoder ble testet: Metode 1) direkte damping (i dampeboksen) av formeringsmateriale nedgravd i dekkematerialet. Metode 2) eksponering til restvarme der formeringsmaterialet var ikke til stede under damping, men ble kun utsatt for restvarme i dekkematerialet (i isoporkasser) etter dampingen var avsluttet. Temperaturen i dekkematerialet ble overvåket med temperatursensorer. Ferdig behandlet formeringsmateriale ble overført til forsøksveksthus (plantemateriale) eller laboratorier (sopp og nematoder) for videre vurdering av overlevelse.
I H1.1 "Optimale dampdoser for utvalgte plantearter" ble det testet effekt av damping på 23 plantearter (frø og vegetative formeringsorganer). Totalt 41 populasjoner ble inkludert. Høyest dødelighet ble oppnådd ved 99 °C i 3 minutter og ved 60 °C i 3 min. + 24 timers restvarme i dekkemateriale (metode 1). Effekten varierte mellom artene. Det ble ikke observert forskjeller i dødelighet av plantedeler dekket av ulike jordtyper.
I H1.2 "Effekt av damping på hvilesporer av Sclerotinia spp." ble effekt av damping på Sclerotinia sclerotiorum (storknolla råtesopp) og Stromatinia cepivora (løkhvitråte) testet. Hvilesporer fra begge arter ble behandlet med damp og varmtvann med ulike temperaturer. Temperaturer over 60 °C i 3 minutter (metode 1) var tilstrekkelig for å uskadeliggjøre løkhvitråte mens storknolla råtesopp krevde 98°C i 3 minutter (metode 1). Best resultat ble oppnådd ved 60°C i 3 minutter etterfulgt av 24 timers restvarme i dekkematerialet (metode 1 og 2).
I H1.3 "Overlevelse og infeksjonspotensiale til planteparasittære nematoder" ble det utført forsøk med potetcystenematodene Globodera rostochiensis og G. pallida, og rotgallnematoden Meloidogyne hapla. Resultatene viser at med metode 1 var temperaturer >78°C nødvendig for å hindre reproduksjon av potetcystenematoder, mens > 64°C var tilstrekkelig for rotgallnematode. Det var ingen reproduksjon ved temperatur >60°C for noen av artene.
I H2 "Effekt av damping og kompostering på overlevelse og infeksjonsevne av løkhvitråte (Stromatinia cepivora)" ble det funnet at alle metoder som ble testet (damping ved > 60°C, kompostering til modningsstadiet, samt kombinasjonen av begge metodene) var effektive for å desinfisere kontaminert løkavfall.
I H3-H5 ble det gjennomført feltforsøk med damping av jord i samarbeid med Lindum og SoilSteam, småskala komposteringsforsøk i tromler på Ås og storskala komposteringsforsøk i ranker hos Toten Løkpakkeri. Det ble også utviklet fullskala maskiner, gjennomført markedsanalyser og utført ulike formidlingstiltak. Vurderingene viste at aktørene har svært ulike behov når det gjelder jordvolum som skal behandles. Dette understrekker viktigheten av maskiner i riktig størrelse for å møte interessen og behovene i næringa på en best mulig måte
Oppnådde effekter og virkninger
Prosjektet RessursRetur har bidratt til utviklingen av et innovativt dampeanlegg for ikke-kjemisk bekjempelse av planteskadegjørere som er forbudt å spre, Norges første av sitt slag. Anlegget er tilpasset et nytt, lite kartlagt bruksområde som er håndtering av jordmasser og planteavfall med biologisk forurensning. Ved hjelp av forskningsutstyr og småskala forsøk har prosjektet dokumentert at damp under vakuum er en effektiv metode for bekjempelse av planteskadegjørere som uønskede plantearter, sykdomsfremkallende sopp og parasittære nematoder. Dette har åpnet for at ressursgjenvinning og trygg gjenbruk av biologisk forurensede masser kan prioriteres fremfor deponering.
Blant de oppnådde virkningene er utviklingen av et stasjonært dampeanlegg som kan tilpasses ulike aktørers behov, og som muliggjør lokal behandling av jord og planteavfall. Prosjektet har styrket kompetansen blant prosjektdeltakerne innen ikke-kjemisk bekjempelse og varmebehandling, og har bidratt til økt forståelse for dampebehandling som metode for å kontrollere planteskadegjørere i jordmasser og planteavfall. I tillegg har prosjektet fremmet samarbeid mellom næringsliv og forskningsmiljøer, og lagt et grunnlag for videre tverrfaglig utvikling. De potensielle virkningene inkluderer økt bruk av dampbehandling som et bærekraftig alternativ til deponering og et skifte mot mer ansvarlig håndtering av biologisk forurensede masser. Teknologien har potensial for videreutvikling og overføring av løsningen til andre sektorer. Resultatene gir økte muligheter for internasjonal kunnskapsdeling og samarbeid.
På samfunnsnivå har prosjektet bidratt til økt bærekraft i massehåndtering og styrking av den sirkulære bioøkonomien gjennom trygg gjenbruk av jord og planteavfall. Det har også betydning for forbedret matsikkerhet ved å redusere risikoen for spredning av planteskadegjørere og bidra til å redusere miljøbelastningen knyttet til deponering. Prosjektet støttet flere av FNs bærekraftsmål, særlig mål 12 (ansvarlig forbruk og produksjon), mål 15 (liv på land) og mål 9 (innovasjon og infrastruktur), og representerer et viktig skritt mot mer bærekraftige løsninger for håndtering av biologisk forurensede masser.
Publikasjoner i prosjektet
Forfattere
Zahra Bitarafan Wiktoria Kaczmarek-Derda Therese With Berge Inger Sundheim Fløistad Christian AndreasenSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Zahra Bitarafan Wiktoria Kaczmarek-Derda Rafael De Andrade Moral Pierre-Adrien Rivier Therese With Berge Christian AndreasenSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Marit Skuterud VennatrøSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Zahra BitarafanSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Zahra BitarafanSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Marit Skuterud VennatrøSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Reusing soil can reduce environmental impacts associated with obtaining natural fresh soil during road construction and analogous activities. However, the movement and reuse of soils can spread numerous plant diseases and pests, including propagules of weeds and invasive alien plant species. To avoid the spread of barnyardgrass in reused soil, its seeds must be killed before that soil is spread to new areas. We investigated the possibility of thermal control of barnyardgrass seeds using a prototype of a stationary soil steaming device. One Polish and four Norwegian seed populations were examined for thermal sensitivity. To mimic a natural range in seed moisture content, dried seeds were moistened for 0, 12, 24, or 48 h before steaming. To find effective soil temperatures and whether exposure duration is important, we tested target soil temperatures in the range 60 to 99 C at an exposure duration of 90 s (Experiment 1) and exposure durations of 30, 90, or 180 s with a target temperature of 99 C (Experiment 2). In a third experiment, we tested exposure durations of 90, 180, and 540 s at 99 C (Experiment 3). Obtaining target temperatures was challenging. For target temperatures of 60, 70, 80, and 99 C, the actual temperatures obtained were 59 to 69, 74 to 76, 77 to 83, and 94 to 99 C, respectively. After steaming treatments, seed germination was followed for 28 d in a greenhouse. Maximum soil temperature affected seed germination, but exposure duration did not. Seed premoistening was of influence but varied among temperatures and populations. The relationships between maximum soil temperature and seed germination were described by a common dose–response function. Seed germination was reduced by 50% when the maximum soil temperature reached 62 to 68 C and 90% at 76 to 86 C. For total weed control, 94 C was required in four populations, whereas 79 C was sufficient in one Norwegian population.
Sammendrag
Soil disinfestation by steaming is being reconsidered for its efficiency in controlling or even eradicating pathogens, nematodes and weed seeds, particularly to avoid excess use of pesticides. Most weeds within a field result from seeds in the soil seedbank and therefore management of weed seeds in the soil seedbank offers practical long-term management of weeds, especially those difficult to control. We investigated the possibility of thermal control of seeds of grass weeds Bromus sterilis (barren brome) and Echinochloa crus-galli (barnyardgrass) using a prototype of a soil steaming device. Five different soil temperatures of 60, 70, 80, 90 and 99°C with an exposure duration of 3 min were tested. Four replications of 50 seeds of each species were placed in polypropylene-fleece bags. Bags in the same replicate of each target temperature were placed at the bottom of one plastic perforated basket container and covered by a 7-cm soil layer. Each basket was placed in the steaming container and steam was released from the top and vacuumed from the bottom of the container. Soil temperature was monitored by 10 thermocouples and steaming was stopped when 5 of the thermocouples had reached the target temperature. The basket was then removed from the steaming container after 3 min exposure time. Bags were taken out, opened, placed on soil surface in pots and covered by a thin layer of soil. Seed germination was followed for 8 weeks in the greenhouse. Non-steamed seeds were used as controls. It was shown that soil temperatures of 60, 70, 80, 90 and 99°C lasting for 3 min reduced the seed germination of barren brome by 83, 100, 100, 95 and 100% and seed germination of barnyardgrass by 74, 69, 83, 89 and 100% respectively, compared to the controls. Germination rate of control seeds were 94 and 71% for barren brome and barnyardgrass, respectively. These results show a promising seed mortality level of these two weed species by steaming and that steam is a potential method to control weed seeds, however further studies are needed to investigate the effect of other factors such as soil type and moisture content. Keywords: Non-chemical weed control, thermal soil disinfection, weed seedbank
Sammendrag
Invasive plant propagative material can be introduced to new regions as contaminants in soil. Therefore, moving soil should be done only when the soil has been verified to be free of invasive species. Stationary soil steaming as a non-chemical control method has the potential to disinfect soil masses contaminated with invasive species. We investigated the possibility of thermal control of propagative material of Bohemian knotweed (Reynoutria × bohemica) in two experiments using a prototype of a soil steaming device. Five soil temperatures of 60, 70, 80, 90 and 99 °C with an exposure duration of 3 min were tested. In each replicate and target temperature, rhizome cuttings containing at least two buds and shoot clumps were placed at the bottom of a plastic perforated basket and covered by a 7-cm soil layer. Each basket was placed in the steaming container and steam was released from the top and vacuumed from the bottom. Soil temperature was monitored by 10 thermocouples and steaming was stopped when 5 of the thermocouples had reached the target temperature. The basket was then removed from the steaming container after 3 min. Plant materials were taken out and planted in pots. Buds sprouting was followed for 8 weeks. Non-steamed plant materials were used as controls. Results showed 100% rhizome death at soil temperatures of ≥70 and 99 °C in the first and second experiments, respectively. Shoot clumps death was obtained at ≥90 °C in both experiments. These results showed that steaming at 99 °C for 3 min can guarantee control of Bohemian knotweed in infested soils supporting the steam treatment as a potential method of disinfecting soil against invasive species. However, depending on the intended re-use of the soil, further studies are needed on the effect of potential negative impacts of high temperatures on the soil quality.
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag