Biobased economy, Green economy, Biomassa, Biogas


Greeneconomy
Theorie
Biogas
Bacterien en biobrandstof
Algen als oplossing voor een deel van het energieprobleem
Afval verbranden

Bio-ethanol

Jatropa brandstof voor de toekomst ?

Biodiesel

Websites

Hoe maak je bioplastics in de klas

Een lesvoorbeeld

Kies een gewas / (water)plant / alg
1. Onderzoek wat er in zit
2. Welke waarde zou dat kunnen hebben ?
3. Hoe is het te oogsten ?
4. Bekijk de groeicondities en zijn die te optimaliseren ?
5. Wat zou de marktwaarde kunnen zijn ?
6. Hoe zou men het moeten verwerken om de waardevolle zaken uit het gewas te kunnen halen ?
7. Zet je proces is een blokschema
8. Kijk naar energie
9. Vergelijk je uitkomsten met andere gewassen
10. Hou bij waar je je informatie vandaan hebt.

Theorie

In de biobased economy worden grondstoffen grotendeels betrokken uit de levende natuur (biomassa, groene grondstoffen).  Via groene chemie (fermentatie en milde omzettingen bij lage temperaturen in water) kunnen dan vele materialen worden vervaardigd als wasmiddelen, auto-onderdelen, kabels, geur en smaakstoffen, laminaat, organische halfgeleiders enz. Hierdoor kan de productie uit aardloie vervangen worden.

Wel moet men oppassen voor uitputting, kaalslag en concurrentie met de voedselproductie (hetgeen de prijzen voor voedsel kan opdrijven). Eigenlijk moeten natuurlijke reststoffen (ofwel groene gronstoffen) worden omgebouwd tot stoffen met een hoge waarde als bioplastics, natuurlijke kleurstoffen of chemicals, coatings, voeding, voedsel of pharmaca.

Vandaar dat de landbouwuniversiteit Wageningen heeft opgericht het Carbohydrate Competence Centre. Daar proberen ze uit pectine van b.v. suikerbieten, mais en suikerriet via enzymen (via furaandicarbonzuur) bioplastics te maken. Een suikerbiet heeft een hele hoge opbrengst (20.000 kg / ha) Je kan er suiker van maken maar de vezels zijn te gebruiken voor papier, karton, plaatmateriaal en andere delen zijn om te zetten in plastics, polymeren en kunststoffen (via barnsteenzuur en melkzuur). Wat overblijft kan veevoer worden en de mest kan weer op het land.

Men heeft ook een Protein Competence Centre opgericht. Prof Dijkhuizen is de kenner op dit gebied samen met Alle Bruggink. 

2017 BanBao komt met biobased lego-bouwsteentjes van suikerriet. Het Chinese bedrijf produceert het duurzame speelgoed in Nederland.
Cyanobacterien maken van CO2 fumaraat maar zetten dit verder om in andere producten. Door het enzym hiervoor uit te schakelen wordt veel fumaraat aangemaakt dat gebruikt kan worden voor de fabricage van bioplastics ect. Men is er mee bezig.

Alles over biomassa staat hier (in een hele moderne manier van presenteren)
Een mooie ppt door Rob de Vrind over dit onderwerp staat hier
Wat betekent de grootschalige invoering van een biobased economy voor Nederland staat hier
alsmede in twee wetenschappelijke publicaties die hier en hier te zien zijn.
Een heldere presentatie van TNO staat hier
DSM presenteerde in 2015 met doe-het-zelfketen Praxis een biobased verf.


Vijf ondernemingen willen een bioraffinaderij ontwikkelen op het Chemie Park Delfzijl.

In de geplande bioraffinaderij zal gebruik worden gemaakt van  een nieuwe technologie Zambezi-proces van Avantuim. Hierbij wordt non-food biomassa omgezet in zuivere glucose en lignine op een kosteneffectieve manier.


 



Biobased economy

De overstap van groene vervangers voor materialen is iets heel anders vervangers voor benzine en diesel. Het is niet goed daar éérstegeneratie biobrandstof voor te gebruiken. Betr de tweede generatie = plantenresten of de derde generatie = GFT. Dat zal meer moeten komen van zon, wind, waterkracht. Biomaterialen produceren brengt het meeste op als het geneesmiddelen zijn of bijzondere chemicaliën (voor gezondheid en lifestyle). Vervolgens als het food en feed wordt, dan als het geschikt is voor de chemie en materialen en dan pas valt te denken aan biobrandstof. (= de waardepiramide). 
 
 waardeketen biobased economy

biobased 
Het wordt mogelijk voor boeren om naast de productie van gewassen ook kleinschalig over te gaan op bio-raffinage of vergisting. Dan maakt de boer voedsel, grondstoffen en energie en wat over blijft (de mineralen) kan weer het land op.
Men zal via slimme en verbeterde bioraffinage processen moeten komen tot bouwstenen voor de chemie. Kringlopen dienen gesloten te worden. Reststoffen uit de aquacultuur, de landbouw en de voedsingmiddelenindustrie dienen beter gebruikt te worden. Als je meer dan 100 m3 swill hebt, kan je dat tegenwoordig vergassen via een Swillgasser (zie hier)

Tegenwoordig probeert men suikerbieten volledig te gebruiken. Als je het restant perst -> diksap dat je kan fermenteren -> melkzuur -> polymelkzuur = b.v. bioplastic voor drinkflesjes.
Via groene chemie kan men suikerbieten (NL) Mais (USA) Suikerriet (Brazilie) en Tapioca (Thailand) beter gaan gebruiken.
Coca cola, Ikea, Heinz, Nike, Ford, Tetrapak, Danone willen af van chemisch plastic en wilen biologisch. In 2017 verdwijnt het suikerquotum en gaat de productie in NL met 14 % omhoog.
Avantium heeft een alternatief voor de PET-fles ontwikkeld ism Coca cola en Danone. 


De term ‘Green Economy’ werd in 1989 voor het eerst gebruikt door Pearce et al. (1989). Zij constateerden dat duurzame ontwikkeling in de huidige economie niet mogelijk is. Een economie die afhankelijk  is van uitputtelijke bronnen, zoals olie en steenkool, en waarbij de grondstoffen van de aarde  ondergeschikt zijn aan economische groei. Het groene economische model is effectief en efficiënt in het gebruik van natuurlijke bronnen, koolstofdioxide arm (CO2) en sluit geen groepen
mensen uit. De VN definieert de Groene Economie als volgt: “an economy  that results in improved human well-being and social equity, while significantly reducing environmental risks and ecological scarcities.”

Biomassa ontstaat door de zon. In de zomer straalt die 200 watt/m2. In de winter 20 Watt/m2. Gemiddeld 110 Watt/m2 ( * 3,14.107 seconden (zoveel zitten er in een jaar) = 3,6 x 10 Joule / m2 = 90 l olie. 65 % van de tijd is het licht diffuus (dwz is niet te richten). In Nederland 110 watt/m2; gemiddeld op aarde 160 W/m2 en in de Sahara 300 W/m2.


Planten gebruiken maar 12 % (de rest v.d. golflengten zijn ongeschikt) en met een rendement van 3 %. In Nederland is het rendement van planten 0,5 - 1,0 % ofwel maximaal 1 liter olie / m2.

Voor een auto die 1400 liter benzine nodig heeft zou je dus 5000 m2 aan planten moeten inzetten. Palmolie in de tropen levert evenveel energie als suikerbieten hier. Bij algen kan 5 % rendement gehaald worden en de triacylglycol die ze maken kan worden omgezet in diesel. Algen kunnen ook waterstof produceren en dat zelfs met een rendement van 7 - 10 %.

Vaste stoffen zoals hout worden meestal verbrand, maar men werkt ook aan de vergassing en omzetting naar olie. Veel vormen van biomassa waaronder mest, slib uit rioolwaterzuiveringen, gft, slachtafval en reststromen uit de voedingsindustrie kunnen worden vergist. Bacterien zorgen dan voor de omzetting naar biogas, dat uitstekend brandbaar is. Oliehoudende zaden kunnen worden geperst voor de bereiding van biodiesel, zetmeel en suiker kunnen worden omgezet tot bio-ethanol (alcohol).

In Nederland wordt in 2008 3,8 % van de energie opgewekt door biomassa (verbranding); 3,6 % door wind, 4% via kernenergie en 93 % door kolen gas e.d. Het is naast waterkracht de grootste bron.
De energie die opgewekt is uit biomassa en afval leverde in 1999 elektriciteit (1.408 GWh) voor ruim 408.000 huishoudens, warmte voor ca. 226.100 huishoudens (13,5 PJ) en gas voor ca. 27.500 huishoudens (vergelijkbaar met 55 milj. m3 aardgas).

In het jaar 2020 moet 120 PJ worden opgewekt met duurzame bio-energie. Dat komt overeen met het gasverbruik van ca. 1,4 miljoen huishoudens (6x zoveel als in 1999). Met bio-energie moet in 2020 42% van de totale doelstelling voor duurzame energie worden ingevuld.


Eerst stookte men een paar procent bij in kolencentrales, dat werd ongeveer 30 % maar is weer afgenomen (vanwege de kosten). De brandstof moet namelijk zoveel mogelijk op steenkool lijken. Daarom wordt hout eerst verhit tot 200-300 graden zodat het water er uit gaat. Dat geeft bio-kolen. Ook vergast men hout bij 800 graden waarna het gas wordt gebruikt in de centrale. Maar door de crisis is steenkool zo goedkop geworden dat het niet meer loont.  Daarbij probeert men steeds meer 
reststromen uit de voedselteelt, industrie en huishoudens om te zetten in bouwstoffen voor de chemie. Dit duidt men aan met de 2e generatie biomassaconversie. Men tracht te komen tot energie conversie parken waar biomassastromen via technieken worden omgezet producten en waarbij vraag en aanbod op elkaar worden afgestemd. 

Biomassastromen

Conversietechnieken

Producten

Berm- en waterkantmaaisel

Aeroob / anaeroob vergisten

Elektriciteit

Maaisel uit natuurgebieden

Verbranden

Warmte, op lage temperatuur

Afval uit gemeentelijk groen

Pyrolyse = verhitten in O2 vrije ruimte

Warmte, op hoge temperatuur

Tuinbouw- en landbouwafval

Torrefactie

Biogas / methaan

GFT / horeca afval

Vergassen

CO2

Dierlijk afval / mest

Transesterificatie (van oli, vetten)

Synthesegas / waterstof

Plant- en dierlijke vetten & oli

(HTU)

Vergistingsproducten / ethanol

Reststromen uit de foodsector

(FT synthese)

Biodiesel

Restproducten compostering

(H2 afscheiding)

Korrelmest, fosfaat,

SRF/RDF (deels niet bio)

 

Brandstofkorrels voor bijstook

(snoeiafval, afvalhout)

 

(synthetische diesel)

(algenkweek)

 

(diervoeding supplementen)

 

 

(chemicalien)

Torrefractie = verbrossen van biomassa bij verwarming tot 200-300 oC. Het water gaat er dan uit.
Pyrolyse = biomassa zonder zuurstof verwarmen tot 400 - 700 oC.

DSM is bezig met "all you can eat" gist dat zetmeel, siroop, cellulose en CO2 omzet in biobased building materials, biomaterials en biofuels.
Men noemt het witte biotechnologie via integrated refineries.

Cool planet energy systems heeft een pyrolyse variant ontwikkelt die vis katalisatoren druk en warmte direct brandstof (ethanol) levert uit dode bomen, biomassa afval e.d. en biokool. Die kan de bodem verbeteren, kan begraven worden of kan werwerkt worden .v. in cement. 

Bouwstenen voor de chemie (buidling blocks)

Aantal C Fossiel Groene gorndstof Op de bagagedrager van ..
C1 Synthesegas
Methaan
Biomethanol uit glycerol
BioMCN
Synthesegas uit glycerol
Biogas / groen gas (methaan)
Groene energie
Groene energie
Groene energie
C2 Ethaan
Etheen
Bio-etheen uit bio-ethanol
Grootschalig in Rotterdam
Azijnzuur (fermentatie)
Groene energie

Voedselketen
C3 Propaan
Propeen
Glycerol, afval biodiesel
Melkzuur (fermentatie)
1,3 propaandiol (fermentatie)
Propeenglycol (uit glycerol)
Groene energie
Voedselketen
Voedselketen
Groene energie
C4 Butaan
Buteen
Butadieen
N-butanol (fernemtatie)
Isobuteen uit isobutanol via fermentatie)
Voedselketen
Voedselketen
C5 Pentaan
Alifaten
Pentosesuikers
 
Nog te ontwikkelen
C6 Benzeen
Aromaten
Hexosesuikers (glucose)
Lignine
Nog te ontwikkelen
C7,8 Tolueen
Xyleen
Aromaten
Heptosesuikers
Vetzuren
Lignine
Nog te ontwikkelen

 

Coca-Cola, Ford, Heinz, Nike en Procter & Gamble gaan samenwerken om voor 2015 een volledig plantaardig materiaal te maken voor flessen, kleding, verpakkingen en autoproducten. De ‘plant bottle’ van Coca-Cola geldt als uitgangspunt.

Op deze manier proberen de bedrijven hun CO2-uitstoot aanzienlijk te verminderen.

Coca-Cola sloot al een samenwerkingscontract met de biotechbedrijven Virent, Gevo en het Nederlandse bedrijf Avantium (ook in de top 100 van duurzame bedrijven ter wereld) om volledig plantaardige en recyclebare flessen te maken. Daar komen dus nog een 4 multinationals bij. Vorig jaar lanceerde Coca cola de ‘plant bottle’, die voor 22,5 procent uit plantaardig en voor 25 procent uit recyclebaar materiaal bestaat. In 2015 willen de 5 multinationals de eerste fabriek openen die flessen maakt van 100 procent plantaardig materiaal.
De Universiteit Twente gaat in 2014 een duurzame energiecentrale bouwen bij haar campus. De centrale wordt gestookt met pyrolyseolie, gemaakt van biomassa zoals houtsnippers of snoeiafval.
Ze gaan zo 48 % van hun energie produceren.

Wat raffineert men op dit moment


Hele gewassen (suikerbieten) bioraffnage
Groen (gras) bioraffnage
Micro Algen bioraffnage
Macro Algen (Seaweeds) bioraffnage
Voedsel resten bioraffnage
Resten van gewassen bioraffnage
Thermo-chemische bioraffinage (syngas platform)
Valorization of biobrandstof residuen


Nederland heeft 1 miljoen ha grasland goed voor 24 miljoen ton gras ofwel 8 miljoen ton droge stof. In groeizame jaren is 1,5 miljoen ton over.
Haksel het gras - maak de cellen kapot
-> grasvezels -> papier karton
-> mineralen -> weer naar de bodem
-> eiwitsoep (robisco) -> diervoer (25 % betere opbrengst plus CO2 reductie) voor koeien maar ook voor varkens
                                 -> even voedzaam als soja en beter dan mais
Gras is drie keer per jaar te oogsten.
Olifantengras heeft zelfs nog veel meer opbrengst. Men is aan het kijken of dat kan worden ingezet in de biobased economy.    



Bioraffinage1

Bioraffinage2

In Terneuzen bouwt men een biobased brug.

biobrug

Masda MX-5 op bioplastic van plantaardig materiaal dat tijdens de fabricage al een kleur krijgt en niet meer gespoten hoeft te worden.
mazda bioplastic

Auto van biocomposiet (5-2017)

TU Eindhoven, heeft een conceptauto gemaakt van bio-composiet, genaamd Lina. De auto bestaat volledig uit natuurlijke materialen en heeft een gewicht van slechts 300 kilo.

Het plastic, ook wel PLA genoemd, werd in honinggraatstructuur toegepast en is mede hierdoor qua sterkte vergelijkbaar met glasvezel.

 


Bacterien en biobrandstof

Het Britse Ineos gaat biologisch afbreekbaar huishoudelijk afval omzetten in ethanol dat bruikbaar is als alternatief voor benzine. Men heeft plannen voor fabrieken die elk tot circa 200 miljoen liter ethanol per jaar kunnen produceren. Ineos claimt dat zijn brandstof tot 90 procent minder CO2-uitstoot veroorzaakt dan benzine. Het organische afval wordt eerst verhit en omgezet in gas. Dat wordt daarna gevoerd aan bacteri. Die produceren vervolgens ethanol. De methode is goedkoper 'dan alle andere vormen van ethanolproductie'. Uit een ton droog afval kan op deze wijze 400 liter ethanol worden gemaakt, waarvoor geen landbouwgrond nodig is.

Algen als oplossing van een deel van het energieprobleem (zie de pagina reactoren met algen)

Grootschalige productie van algen voor biomassa; Als we de Markerwaard (700 km2) er voor zouden gebruiken kan er 8 miljard liter biodiesel geproduceerd worden, genoeg voor heel Nederland. Zie hier 

Een patent van GlobalGreen Solutions Inc. n.a.v. kostbare studies van het Amerikaanse Department of Energy.
Globalgreensolutionsinc. Het concept gaat onder de vlag van Vertigro-oil. De opbrengst per hectare ligt ca 130 maal hoger dan koolzaad. De prijs per barrel schatten ze op $ 71! Dit is toepasbaar in mediterane streken van de EU.

Afval kan stroom en energie leveren.

Elke Nederlander gooit jaarlijks ruim 500 kg afval weg. Als je dat verbrandt kun je er 425 kWh stroom = 13 % jaarverbruik van maken.
Huishoudelijk afval bestaat voor 48 % uit biomassa (papier, takken, schillen). De AEB centrale te Amsterdam verbrandt huisvuil en levert stroom en warmte. In 2020 moeten 160.000 huishoudens er mee voorzien worden rond Amsterdam.


Bio-ethanol
is alcohol afkomstig van de vergisting van gewassen als ma, tarwe, suikerriet, bieten of aardappelen. In de VS produceerde men in 2008 39 miljard liter vnl uit mais. Het wordt aan de benzine toegevoegd. 

Olie uit koolzaad wordt het niet, zoveel is wel duidelijk. Het telen van koolzaad kost teveel energie en oppervlakte. Alle hoop is nu gericht op de tropische plant Jatropha. Energiebedrijf Eneco onderzoekt op dit moment of de olie uit de nootjes van die plant geschikt is om op grote schaal energie uit op te wekken. Is Jatropha echt de biobrandstof van de toekomst?

Jatropha curcas is een giftige struik die behoort tot de familie van de wolfsmelkachtigen (Euphorbiaceae). Deze van oorsprong uit Midden-Amerika afkomstige plant wordt vooral aangeplant in Azien Afrika. De struik groeit nog op zeer droge grond en is daardoor geen concurrent voor voedselgewassen.

De zaden van deze plant worden gebruikt voor de productie van plantaardige olie, die direct in een motor gebruikt kan worden of waar door verestering biodiesel uit verkregen kan worden. Olie van deze plant is niet geschikt voor consumptie.

De zaden rijpen in de winter als de struik geen bladeren meer heeft. Er kan meer geoogst worden als de temperatuur hoog genoeg is en als er voldoende water beschikbaar is. Elke bloemtros zorgt voor tien of meer zaden.


Suikerpalmen de brandstof voor de toekomst (in de tropen)


In de tropen (the green belt) groeien suikerpalmen. Ze hebben de groottste bladdichtheid. Je kunt het sap tappen (dus je hoeft niet te kappen). Het is een C4 plant dus effectiever. Heeft 50 % minder water nodig dat oliepalmen en veelminder pesticiden. Ze kunnen 24.000 l ethanol per jaar maken = 82 barrel olie. In Indonesie alleen al heb je 10,6 miljoen ha.Ze groeien niet in monoculturen maar in gemend oerwoud. Dat is alleen maar goed want zo'n woud heeft ook bananenbomen, bomen met mango's ect. Het oerwoud kan dus behouden blijven. Prof. Willy Smits (WUR Wageningen) heeft er ook een village hub

biomassa
voor ontwikkeld. Vaten met het suikerhoudend sap komen er binnen. wordt enthanol van gemaakt of wijn of het wordt vergist tot aardgas. De warmte wordt weer gebruikt en er ontstaat brandstof.

Zie het bijzondere verhaal hier

 






 

biomassa   biomassa
De beroemde Willy Smits..hij werkt aan herbebossing op Borneo waarin mensen hun werk terug krijgen, orang oetangs weer een leefgebied verwerven, waar suikerpalmen energie leveren en waar door gemende landbouw bestaansmogelijkheden worden opgebouwd.

Door ontbossing (voor palmolie) stijgt de temperatuur, meer bosbranden, geen leefgebied voor orang oetangs mee, droogtes ect
biomassabiomassa

Willy Smits weet via ingenieuze routes de bomen weer terug te krijgen en een gevarieerd oerwoud te maken met bestaansmogelijkheden.

biomassabiomassa

Suikerpalmen helpen daarbij. Ze hebben een gigantische opbrengst en doordat ed bomen stofen afgeven waar regendruppels zich door vormen neemt de regenval er ook weer toe.
 

Biodiesel

Biodiesel" is Europees juridisch vastgelegd, en alleen geld voor een veresterde koolzaadolie die voldoet aan de EN14214 normering. Het is 30-40 ct duurder maar wel beter voor het milieu. Men kan biobrandstof maken uit
koolzaadolie, sojaolie, palmolie, zonnebloemolie, jatropha, bio-ethanol uit graan, suikerbieten en suikerriet. De landbouw wordt hiermee een voorname energie leverancier. Al deze producten zullen nooit opraken. Het verbouwen ervan zorgt voor werkgelegenheid in onze eigen omgeving en is daardoor goed voor lokale economie.

1 hectare koolzaad komt circa 1.800 liter koolzaadolie. Daaruit wordt ongeveer 1.600 liter Biodiesel gemaakt. Het koolzaadschroot (datgene wat overblijft na het uitpersen van het koolzaad) (ca. 2500 kg) wordt gebruikt in veevoer. Omdat de plant snel groeit, is het gebruik van onkruidbestrijdingsmiddelen overbodig. Koolzaad groeit goed op dierlijke mest. Hierdoor hoeft er geen kunstmest gebruikt te worden. De wortels van de koolzaadplant zorgen voor een goede bodemstructuurverbetering, die het bodemleven bevordert.

  • Biodiesel realiseert minimaal 50% minder roetuitstoot
  • Biodiesel realiseert 60% lagere uitstoot broeikasgassen
  • Biodiesel is voor 70% CO2 neutraal
  • Biodiesel is zwavelvrij en kent dus geen uitstoot van zwaveldioxiden
  • Biodiesel is niet schadelijk voor het bodem- en oppervlaktewater
  • Biodiesel bevat geen gebonden NOx
  • Biodiesel is biologisch licht/makkelijk afbreekbaar
  • Biodiesel is een duurzame en herwinbare brandstof

De Europese Richtlijn 2003/30/EG roept de lidstaten op om in 2010 ervoor te zorgen dat 5,75 % van onze transportbrandstoffen uit biobrandstoffen moeten bestaan. = 1,4 miljoen hectare landbouwgrond !In 2020 moet het 10 % zijn. Dat is in 2013 teruggedraaid naar 6 %. Het kost te veel landbouwgrond. Het moet meer komen uit algen en afval.  
De eerste Nederlandse "oliemolen" voor koudgeperste koolzaadolie in Farmsum is inmiddels door Landbouw Minister Veerman in juli 2005 geopend. Intussen zijn onderhandelingen opgestart om in Nederland tenminste nog 8 van deze oliemolens te realiseren, in navolging van onze Duitse buren waar al ca. 280 oliemolens op dit concept en voor dit doel werkzaam zijn. Bij het persen van koolzaad komt PPO vrij = Pure Plantaardige Olie.

Het gebruik van P.P.O. is beperkt tot dieselvoertuigen en dieselmotoren welke zijn uitgerust met Bosch inspuitsystemen.

Dit is een voorwaarde zodat de motor kan worden aangepast omdat P.P.O. een hogere viscositeit heeft dan dieselolie. Het is daardoor minder vloeibaar. Vandaar dat de olie moet worden voorverwarmd tot 60-65 oC.

Indien je het wilt gebruiken heb je een P.P.O. ( Pure Plantaardige Olie ) tanksysteem nodig voor 850 euro ex btw..

In Duitsland werd in 2008 7,4 % van het brandstofverbruik opgewekt uit biobrandstoffen. 9 % van de maisoogst van de V.S. gaat naar biobrandstof. Gaat voedsel dan naar de tank ipv op tafel.Maar 84 % gaat niet de tank in. Dat zijn eiwitten, vezels en olie. Veevoer vraagt 3x meer granen. We krijgen meer mensen die ook nog eens meer vlees eten.   

Hoe slim is het gebruik van biomassa voor auto's ?


Dat is hier onder te zien

biomassa-en-auto

 Nederland verbruikt 3.300 PJ vnl uit olie en gas. 1-7 % is biomassa.  
  

Biomassa
 
%
vers resthout
schoon resthout (zaagsel krullen)
hout van A, B of C kwaliteit
stro van granen
bermgras
hooi van gras
miscanthus
plantaardige olien
restvetten
diermeel
GFT
Afval
Kippenmest
Slib RWZI
10,2
15,6
125,4
13,3
 5,3
12,7
13,2
38
30
22
 3,4
 8,4
 6,6
1,5


 Men kan biomassa
- opwerken tot pellets via torrefractie of pyrolyse
- verbranden voor elektriciteit of warmte
- vergisten voor groen gas
- fermenteren voor bioethanol + warmtebenutting
- vergassen voor groene diezel
Uit de biomassa kan men eerst de hoogwaardige producten halen, vervolgens kijken wat dan geschikt is voor veevoer en de rest kan men verbranden voor elektriciteit en warmte.

Biomassastromen

In Nederland is
2/3e landbouwgrond
1/7e bebouwing
         waarvan 1/4e wegen infra
                      1/4e kantoren bedrijven
                      1/2e woningen 
1/7e natuur
1/20e binnenwater

Een aardappelveld heeft 40.000 kg opbrengst /ha
suikerbieten                  20.000 kg
graan                                750 kg

Als planten voor onze energievoorziening zouden moeten zorgen heb je 5x Nederland nodig.
Via zonnepanelen zou je 25 % van het Nederlandse oppervlak nodig hebben.  

figuur_1

Figuur 1, Biobased kunststoffen waardeketen, gebaseerd op (Crank et al., 2005) en betrokken ketenpartijen



Natuurmonumenten en DSM hebben in 2013 een deal gesloten. Natuurmonumenten levert 175.000 ton biomassa en DSM weet er wel raad mee. 
DSM-NM

Biogas

Men kan bij verbranden maar ook vergisten -> aardgas.  In 2010 tientalen miljoenen m3 van de 45 miljard kuub die we verbruiken.
In 2020 2 miljard kuub uit (vis)afval. = 1/7e van de 14% duurzame energie die we in 2020 in Nederland willen opwekken.
Maar het concurreert met veevoer.
Het is Food-Feed-Fuel-Fiber (voedsel-veevoer-biobrandstof-vezels) Het beconcurreert elkaar onderling.
Van de dieren die we slachten blijft 50 % over. Dat mag niet meer verwerkt worden tot veevoer vanwege de gekke koeien ziekte. Nu wordt alles gedroogd en opgestookt. Als we er de hersenen en het ruggenmerg uit zouden halen zou het wel veevoer kunnen worden en dat scheelt 40 % van de soja import.

Biogas heeft 60 % CH4 en 40 % CO2. Dat moet er uit zodat je 95 % CH4 over houdt. Mest vergist te weinig dus moet je vezels (maisafval) toevoegen. Dat bijmengen kan duur zijn. Uit de Nederlandse mestoverschotten kan men in potentie 2 miljard kuub gas halen = 5 % v.d. vraag. 

Nederland telt ongeveer 1,5 miljoen melkkoeien die met elkaar een dikke 11 miljoen ton melk produceren. Dat is veel en veel meer dan we met z’n allen op kunnen. Het grootse deel wordt dan ook als kaas, boter en melkpoeder geëxporteerd. Dat levert Euro’s op en het houdt ons landje groen. Samen met ongeveer 2,5 miljoen stuks jongvee en vleeskoeien en 0,7 miljoen schapen vreten ze een enorme hoeveelheid gras en daardoor bestaat ongeveer de helft van het oppervlak van ons land uit grasland. Vroeger noemden we dat weiland, maar dat klopt niet meer want het meeste melkvee staat tegenwoordig op stal en het gras wordt voor hen gemaaid en ingekuild.

De mest van het melkvee wordt in de mestkelders verzameld totdat het over het land uitgereden kan worden. De cellulose in het gras is moeilijk verteerbaar, maar dankzij het ingewikkelde stelsel van magen en een bijzondere darmflora kunnen herkauwers het grootste deel van de energie en voedingsstoffen er toch uit halen. De vertering van het gras is echter niet helemaal volledig. De mest bevat nog aardig wat organische stof en daarmee een deel van de zonne-energie die er in was vastgelegd. Die rest-energie kunnen we er uit halen door in een speciale installatie de mest gecontroleerd te laten vergisten. Per koe kan dat ongeveer 2 m3 methaangas per dag opleveren. Onze hele melkveestapel zou per jaar dus ca 1 miljard m3 methaangas kunnen opbrengen.

Maar dat is theorie. In de praktijk blijkt dat de vergisting van pure koeienmest niet goed verloopt. Dat probleem kan opgelost worden door bijmenging met andere organische reststoffen, zoals de mest van legkippen, varkensmest en reststoffen uit tal van voedselverwerkende industrieën. Uiteindelijk moet er nog wat maïs bij en met een optimale mengverhouding van al die mest en reststoffen zouden we op die manier in Nederland zelfs 10 miljard m3 biogas kunnen maken. Op het totale Nederlandse verbruik van ca 50 miljard m3 aardgas per jaar is dat een aardige slok op een borrel.

Een dergelijke vergroening van ons energieverbruik zou op zich al mooi zijn. Het effect op het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen is echter veel groter dan dat. In de huidige situatie ontstaat een groot deel van dat biogas spontaan in de mestkelders en in stortplaatsen voor organisch afval. Hoeveel methaan daarbij ongecontroleerd de lucht in gaat is moeilijk te schatten. Zelfs als deze spontane emissie maar 20 % is van de hoeveelheid die er bij gecontroleerde vergisting valt uit te halen, is de betekenis daarvan enorm. Dat komt doordat methaan als broeikasgas in de atmosfeer een veel groter effect heeft dan koolzuurgas. Men neemt aan dat het effect van een kg methaan op korte termijn (20 jaar) een factor 72 en op lange termijn  (100 jaar) een factor 21 groter is dan van een kg koolzuurgas. Voor de tijdspanne die we nog voor de energietransitie hebben voordat we over de drempel van 2 graden opwarming gaan, is het beter met 30 – 50 jaar te rekenen en dus met een omrekeningsfactor van 50. Je kunt de methaanemissie daarmee omrekenen naar CO2 equivalenten.

Na enig rekenwerk kun je vaststellen dat we in de huidige situatie door verbranding van 50 miljard m3 aardgas 100 miljoen ton CO2 ontstaat en dat door ongecontroleerd verlies van 2 miljard m3 methaan uit meststoffen en andere reststoffen 70 miljoen ton CO2 equivalenten in de atmosfeer komen. Zouden we op grote schaal alle mest en reststoffen gaan vergisten om 10 miljard m3 groen gas te maken, waarmee aardgas of diesel kan worden vervangen, dan kunnen we de totale emissie van 170 tot 80 miljoen ton CO2 equivalenten terugdringen. Dat is dus geen kleinigheidje.

Waarom doen we dat dan niet? Het antwoord is even eenvoudig als onthutsend. In Nederland zijn recent al ongeveer 80 dergelijke mestvergisters gebouwd, maar daarvan zijn er 50 financieel niet rendabel. De Nederlandse staat geeft grootverbruikers een drastische vermindering van energiebelasting en heft daarentegen energiebelasting en BTW over groene energie. Het gaat niet om centen maar om dubbeltjes. Elke m3 gas geleverd aan kleinverbruikers levert de staat minstens een kwartje aan belastingen en elke kWh elektriciteit bijna 15 cent. De industriële grootverbruikers betalen vrijwel geen energiebelasting en BTW en krijgen dus bij elkaar voor enkele miljarden Euro’s korting op deze heffing. Dat is de omgekeerde wereld. Grootverbruikers zouden extra moeten worden belast om ze tot zuinigheid aan te sporen en groene energie zou vrijgesteld moeten zijn van energiebelasting.

Door slechts één miljard Euro belastingdruk te verschuiven van de biogasboer naar de grote industrie zou de opbrengst van het biogas al verdubbelen. Op die basis kunnen er dan in Nederland nog 4000 mestvergisters gebouwd kunnen worden die dan op een rendabele manier biogas kunnen produceren. Dat vergt een investering van 8 miljard Euro maar dat hoeft de staat niets te kosten want het is een investering die een voldoende hoog rendement heeft. Zowel financieel als voor de werkgelegenheid en de vermindering van broeikasgas. Helaas worden we geregeerd door heel erg kortzichtige ongeschoolde mensen die zich laten gijzelen door een klimaatscepticus en lobbyisten van de grote industrieën.

Mestvergisting in de praktijk

Langs de Schaarsestraat in Bergharen bij een melkveebedrijf van Pieter Theunissen staat sinds 2009 een biogasfabriek. Zijn bedrijf met 200 melkkoeien plus 150 stuks jongvee fungeert als energiebron. Maar om die energie eruit te halen moest wel eerst een slordige 2 miljoen worden geïnvesteerd. De enorme mestvergister van 3500 m3 wordt netjes op 37 graden gehouden en dagelijks aan de bovenkant gevoerd met ongeveer 60 ton (natgewicht) mest en ander fijngehakt materiaal. Na ongeveer twee maanden in de bioreactor, komt de verteerde rest er aan de onderkant weer uit. Het vocht wordt eruit geperst en kan over het weiland uitgereden worden. De koek kan als meststof bij de fruittelers afgezet worden. Het hoofdproduct is zo’n 6700 m3 biogas per dag, genoeg om het jaarverbruik van ruim 1000 huishoudens te dekken.

Het liefste zou Pieter dat gas direct aan het gasnet toevoegen. Helaas kan dat nog niet. Het gas zou dan eerst moeten worden voorbehandeld om de kwaliteit gelijkwaardig aan die van aardgas te krijgen. De E.ON Hansen in Duitsland doet dat al wel. In Bergharen gaat het gas nu zonder enige voorbehandeling in een grote gasmotor die er via een dynamo elektrische stroom van maakt. Die stroom kan wel aan het net worden geleverd. Een groot deel (55%) van de energie-inhoud gaat daardoor echter als warmte verloren. Pieter heeft momenteel geen toepassing voor die warmte. Wellicht kan hij er de uitgegistte mest mee drogen en pasteuriseren. Dan kan hij het dat naar Frankrijk exporteren. In de wijnbouw zitten ze te springen om meststoffen. Het verrijden van natte meststoffen is te duur en het wordt om hygiënische reden ook niet toegelaten.

De geproduceerde elektriciteit is veel meer dan hijzelf op het bedrijf nodig heeft en genoeg om het gemiddelde verbruik van 1300 huishoudens te dekken. Helaas gaat dat ook niet direct, maar via de NUON of een andere leverancier. Pieter krijgt dan maar 5,7 Eurocent per kWh terwijl de huishoudens er 23 cent voor moeten betalen. Er blijft dus heel wat geld aan de strijkstok hangen. De energiebelasting en BTW alleen al zijn 40 % dus 9,2 cent/kWh.

Als je zo weinig geld voor de stroom krijgt en de helft van de energie gaat als warmte verloren, is het dan wel rendabel?” Vraag ik.

“Nee, dat is het niet. Er moet geld bij en die komt er via een MEP subsidie om te zorgen dat je gedurende de eerste periode net wel rendabel kan draaien. Dat is op dit moment 9,7 cent per kWh.”

Dus je krijgt slechts 0,5 cent meer subsidie dan de overheid aan belastingen bij de consument afroomt. Die subsidie is dus eigenlijk een sigaar uit eigen doos.” Is mijn conclusie. “Zo heb ik het nooit bekeken maar het is wel zo.”

Als dat kan, waarom heeft dan nog niet elke melkveehouder zo’n mooie installatie?” vraag ik.

“Daar zijn meerdere reden voor. Allereerst de kosten. Van de 80 reeds bestaande installaties in Nederland draaien er zeker vijftig ondanks de subsidie met verlies. De komende jaren zullen er dan ook een heleboel noodgedwongen gaan stoppen. Een tweede reden is de beschikbaarheid van voldoende afvalstoffen om bij te mengen. De koeienmest is maar 30% van de voeding en levert maar 10% van de energie. Om het proces goed te laten verlopen is er 15% mest van legkippen en 5% varkensmest nodig en daarnaast nog 50% plantaardige restproducten. Dat is onder andere maïs. Die maïs heb ik altijd op voorraad, maar al naar gelang de beschikbaarheid op de markt, wordt die zo veel mogelijk vervangen door goedkopere regionale restproducten. Wij zitten hier in een gebied met voldoende regionaal aanbod. Er is waarschijnlijk genoeg voor nog een tweede of derde installatie in heel Maas en Waal, maar dan houdt het op.

Die reststoffen komen bijvoorbeeld van de conservenindustrie, overjarig sapconcentraat van de sapverwerkers, koffiedik van de oploskoffie­fabriek, witlofwortels, piekproductie van wei en bietenstaartjes enzovoorts. Soms doen we er zonnebloemen bij die op braakliggende percelen of als wisselbouwgewas worden geteeld. Die zonnebloemolie heeft het grote voordeel dat het de schuimvorming in het proces onderdrukt. Het kopen van dergelijke restproducten is een vak apart. Soms krijg je geld toe, soms moet je bijbetalen, dat hangt af van de energieinhoud en of er een alternatieve afzet is. Als het ook als varkensvoer kan dienen, is de prijs voor ons al te hoog. Wij zijn dus geen concurrent van de varkensboer.

Dat kan in Duitsland anders zijn. Daar krijgt de boer twee keer zo veel geld voor groene energie en kan dus een hogere prijs bieden voor afvalstoffen. Veel producten zouden anders in het riool verdwijnen of op de vuilstort terechtkomen. Dat is niet alleen slecht voor het milieu maar het kost de ontdoener ook een hoop geld. Dankzij de buffer van maïs kan ik pieken in het aanbod van andere reststoffen verwerken. Bij elk product moet ik wel goed opletten dat het is toegestaan, dat het voldoende energie bevat en dat het ons proces niet verstoort. Bermgras bijvoorbeeld levert te weinig energie, bevat te veel zware metalen uit uitlaatgassen en slijtsel van autobanden en bevat bovendien te veel grof zwerfvuil waar mijn machines op stukdraaien. Kippenmest van slachtkippen bevat weer te veel antibiotica, maar mest van legkippen is prima vanwege de kalk. Kalk buffert de verzuring in het proces. De derde reden dat niet alle melkveehouders dit doen is dus dat het nogal wat vakkennis vereist. Je moet niet alleen in de afvalstoffenhandel thuis zijn, maar ook een goede procesoperator en een halve chemicus. De methaanbacteriën in de reactor zijn heel gevoelig. Als het proces even verstoord raakt door verzuring of een kapotte pomp, maak je gelijk grote verliezen. “

Is het eigenlijk wel verantwoord om biogas te maken van maïs? Dat gaat toch ten koste van voedselproductie?

“Zo moet je dat niet zien. Voor mijn melkveebedrijf heb ik 100 ha grasland, 50 ha maïs en de graanopbrengst van 50 ha land nodig. Zonder vergisting zou een groot deel van de energie inhoud van deze gewassen als warmte van de koe en als methaangas de lucht ingaan. Methaangas is een zeer schadelijk broeikasgas.” (Ik heb even nagekeken hoe erg. Op korte termijn (20 jaar) is methaan 72 keer en op lange termijn (100 jaar) 21 keer zo erg als koolzuurgas. Voor de middellange termijn kunnen we een factor 50 rekenen.) Een melkkoe produceert normaal 2500 liter methaangas per dag, waarvan 400 liter direct via de mond uit de maag komt en de rest uit de mest. De hoeveelheid broeikasgas die Pieters veebedrijf anders zou produceren (182.550 m3 methaan/jaar) is te vergelijken met 6517 ton CO2 equivalenten ofwel met dat van een wagenpark met ruim 3000 auto’s.

“Door 25 ha land extra met maïs te verbouwen kan ik het grootste deel van de methaanuitstoot tegengaan en bovendien hiermee het gebruik van fossiel aardgas vervangen. Vanuit het klimaatprobleem bekeken is dit zeer gunstig. Het is ook gunstig vanwege de meststoffen-huishouding, omdat ik voor het droge restproduct een grotere afzet heb. Het is ook gunstig vanuit het milieu, omdat er minder reststoffen gestort of geloosd hoeven te worden. Uiteindelijk is het ook economisch gunstig omdat de subsidie van de overheid eigenlijk weer via belastingen terugkomt. Als straks de energie nog wat duurder wordt, en als het lukt om het gas na voorbehandeling aan het gasnet toe te voegen, dan wordt het hele verhaal nog mooier.”

Het verhaal kan nog veel mooier worden als we het digestaat gaan gebruiken om eendenkroos te kweken. Dit plantje heeft een enorm hoge eiwitopbrengst en kan de geïmporteerde soja in het veevoer vervangen.

Ik ben onder de indruk, maar blijf toch zitten met de opmerking dat er elders in het land een stuk of vijftig dergelijke bedrijven zijn, die de zaak niet voor elkaar krijgen. Het is een triest gevolg van een volkomen absurd energiebeleid. De overheid geeft wel per kWh een dubbeltje korting op de energiebelasting voor grootverbruikers, maar is niet bereid om over groene energie de energiebelasting consequent te verminderen.

Han Blok  Duurzaam nieuws.nl 22-1-2014


Met zeolieten kunnen melkzuurmoleculen rechtstreeks omgezet worden in polymelkzuur (bioplastic). Michiel Dusselier 2017.

biomassa Websites  
Solaroilsystems Alles over PPO (puur plantaardige olie)
Davindiplus.kennisnet nl TV-programma's etc over biobrandstof
biomassa Bioenergiedorf
 
In Duitsland draait een heel dorp op bio-energie. Veel foto's en uitleg op deze (Duitse) site.
biomassa
Globalgreensolutionsinc
 
Biomassa uit gewassen levert 18 vaten olie per ha / jaar
Algen leveren 20.000 vaten olie.
Het begint de wereldwijde leider te worden op het gebied van C02 opvang en de productie van biomassa
biomassa Energieplatform biomassa/

 

Zeer goede site over biomassa (van de universiteiten).
biomassa Engineering biomassa

 

site voor ingenieurs over van alles maar ook over biomassa
biomassa
Biodiesel Nederland

 

Webite over biodiesel in Nederland
 

Biogasinstallatie in Jnde voorziet het hele dorp van warmte en stroom


Biowkk/
  • Algemeen
  • Afval - Projecten die gebruik maken van energie uit afval
  • Agro - Projecten waarvoor 'energie'-gewassen verbouwd worden (bijvoorbeeld koolzaad)
  • Hout - Projecten die gebruik maken van hout als brandstof
  • Mest - Projecten waarbij mest wordt vergist voor biogas.
  • Waterzuivering - Projecten waarin biogas uit waterzuiveringen wordt gebruikt
Over een optimale inzet van biomassa in de energievoorziening
  Lesmodule  
biomassa Pdf met lessen over biomassa in het Engels.
(8,4 MB)
Lessen over biomassa en biobrandstof in het Engels