Onderzoek naar hoogwaardige toepassing van mest

ONDERZOEK NAAR HOOGWAARDIGE TOEPASSING VAN MEST Het mestbeleid staat op het punt van verandering. Wanneer een vee­houder in de toekomst meer mest produceert dan kan worden toegepast op eigen grond, dient het overschot verwerkt te worden tot hoogwaardige mineralenconcentraten.

Mestverwerking

Onderzoek naar pyrolyse

Op dit moment worden door mest te vergisten organi­sche bestand­delen omgezet in bio­gas en blijft een nutriëntrijk digistaat over. Dit digistaat is beter te ontwa­te­ren en daar­ ­na goedkoper te transporteren. Pure mest is echter moei­ lijk te vergisten, waar­door toe­voeging van grote hoe­veel­ heden andere organische stoffen, zoals maïs, nood­zakelijk is. De nutriëntrijke reststroom wordt daar­mee ook groter en minder gecon­centreerd. Zonder subsidie blijkt deze ma­ nier van mest verwerken economisch niet renda­bel. Met pyrolyse daarentegen wordt de mest volle­dig ontleed in waardevolle fracties (gas, olie, as) die een be­stem­­ming kunnen krijgen als grondstof in de Biobased economy. De nutriënten komen terecht in de assen. Pyrolyse zou daar­ door wel­licht een betere techniek kun­nen zijn om mest te verwerken.

In een onderzoek van docenten en studenten van de HAS Hogeschool is gekeken of pyrolyse een nieuw, economisch en ecologisch duur­zaam concept zou kunnen zijn voor lokale mestverwaarding op boerderijniveau. Aandacht is besteed aan: de finan­ciële haalbaarheid, technisch ontwerp en ruimtelijke inpassing. Het haal­baar­heids­onder­zoek dat in samen­werking tussen de opleidingen bedrijfskunde en milieukunde is uit­gevoerd is aan de praktijk getoetst. Een varkensbedrijf uit Hooge Mierde, met 3000 varkens, heeft meegewerkt aan het onderzoek.

Nutriëntenoverschot Binnen Nederland is er een over­schot aan de nutriënten, fosfor en stikstof, voor het telen van gewas­sen. Het nutriën­tenoverschot komt voor een groot deel via dierlijke mest in de bodem en indirect in het grondwater en het oppervlaktewater terecht. Dit mestover­schot met nutriën­ten dient getransporteerd te worden naar gebieden met een tekort aan nutriënten.

De mest be­staat voor het grootste deel uit water, waardoor de transport­kosten hoog zijn.

‘We werken graag samen met vooruitstrevende ondernemers die nieuwe ideeën willen toetsen aan en in de praktijk.’

René Schoorl

Het pyrolyseproces Het proces van het pyroliseren begint bij het drogen van de mest tot onge­veer 70% droge stof. Gedurende het onderzoek is gebleken dat drogen ontzettend veel energie kost. De pyrolyse installatie genaamd de Pyro­Former™ verhit mest tot 400 - 500 °C, zonder toevoeging van zuur­ stof. De reststromen uit de PyroFormer™ zijn een char fractie, een soort ‘kool­stof’ en een gasfractie. Een deel van het gas condenseert tot olie indien het gas gekoeld wordt. Er is gekozen om de gassen na het pyroliseren direct te verbranden, om de hitte te gebruiken voor het drogen van de drijfmest. Door het direct verbranden van de gas­ sen zal er geen olie gepro­duceerd worden. De fosfaatrijke bio-char vertegenwoordigt een eco­no­misch positieve waarde.

Het resultaat In het onderzoek is op een overzich­te­lijke manier een kostprijsbereke­ning gemaakt voor een pyrolyse-installatie op boerderijniveau. Ondanks dat er nog veel onbekende gegevens zijn, kan gesteld worden dat met de huidige inzichten en technieken pyro­lyse op boerderijniveau niet rendabel is. De grootste kostenpost is energie voor het drogen van de mest. Drogen via ontwateren met behulp van: zeefbandpers, kamerfilterpers en membraanfiltratie wordt econo­misch rendabel al gedaan, maar het dan ont­

stane “gedroogde” product is nog te nat om in de Pyro­ Former™ te kunnen stoppen. Met het verder­gaand dro­gen is nog geen economi­sche praktijkervaring opgedaan. De berekende benodigde energie voor deze vergaande droging is zonder terugwinning van die energie. Door het terug­ winnen van de energie door condensatie van het water in lucht uit de droger is het theoretisch moge­lijk het energie­ verbruik (en energie­kosten) van de vergaande droging sterk te verminderen. De kosten van voorbewer­king en pyrolyse komen op €96,- per ton mest uit, terwijl op dit moment mest op de vrije markt voor €15,- per ton wordt afgevoerd bij het voorbeeldbedrijf.

Conclusie Geconcludeerd kan worden dat pyrolyse technisch moge­ ­lijk en ruimtelijk inpasbaar is op boerderij­niveau. Het is nog wachten op de goede wettelijke status voor bio-char en de exacte vergunningverlening. Financieel is de instal­ latie vooralsnog niet interessant, met als voornaam­ste kostenpost energie. Om pyrolyse interessant te maken is de belang­rijkste aanbeveling dat de droging van mest met een techniek moet gebeuren waarbij minder energie nodig is.

Lees verder >>

Pyrolyse proefinstallatie Harper Adams

Docent milieukunde René Schoorl

Ondernemer Jan Meulenbroeks

René Schoorl, docent milieukunde aan de HAS Hoge­ school, heeft het onderzoek begeleid en is kritisch over vergisting van mest: ‘De hoe­veel­­heid biogas dat uit de mest wordt geproduceerd is marginaal, terwijl het primaire doel van mest­vergisting concentreren van nutriënten zou moeten zijn met bio­gasproductie als welkom bijproduct.’

Volgens hem zou pyrolyse in potentie een veel efficiëntere techniek kunnen zijn: ‘Een veel groter aandeel van de organische stoffen in de mest wordt hiermee omgezet tot waardevolle organische moleculen.’ Richting de toekomst moet dan nog wel het een andere gebeuren: ‘Pyrolyse appa­ra­tuur zou veel goedkoper moeten worden, maar voor­al warmteterug­winning bij het pyrolyseproces en droging is noodzakelijk om de kosten te verminderen en het proces duurzaam te mogen noemen. Bij een efficiënte warmteterugwinning zou voordrogen van de mest misschien niet meer nodig hoeven te zijn.’ Hij vraagt ten slotte bedrijven die verder willen met het ontwikkelen van pyrolyse op boerderijschaal zich te melden bij de Has. ‘We werken graag samen met vooruitstrevende onder­ne­ mers die nieuwe ideeën willen toet­sen aan en in de praktijk.’

‘Ik ben vooral geïnteresseerd in alternatieve verwerkings­ methoden van mest omdat ik mijn varkensmest volledig af moet zetten in de handel of in de omgeving bij collega’s’ vertelt Jan Meulenbroeks die met zijn bedrijf Meulenbroeks uit Hooge Mierde aan het onderzoek heeft deel­genomen.

‘De pyrolyse- installatie uit het onderzoek is op zich een mooi klein apparaatje dat op zich prima bij de omvang van ons bedrijf zou pas­sen’ vervolgt hij. ‘In de praktijk blijken er echter nogal wat haken en ogen aan te zitten.

Vooral finan­cieel. Op dit moment blijkt de installatie verre van eco­nomisch haalbaar. Ik heb begrepen dat vooral voor het drogen van de mest echt een efficiënte oplossing moet wor­den gevonden.’

Achtergrondinformatie Deze haalbaarheidsstudie is uitge­voerd door HAS Kennis­transfer en Bedrijfsopleidingen in opdracht van het Samenwerkingsverband Regio Eindhoven (SRE). Het SRE neemt deel aan het Interreg IVb project: Delivering local bioenergy to NW Europe (BioenNW), waarvoor subsi­die wordt verkregen van de Europese Unie. Via een netwerk van Bioenergy Support Centra worden business­plan­nen ontwikkeld om moeilijk ver­werk­bare biomassastromen toe te passen als energiebron of hernieuw­bare grondstof. Hiervoor wordt onder aanvoering van Aston Universiteit in Birmingham onderzoek gedaan naar innovatieve tech­nie­ken, zoals pyro­lyse, die lokaal kunnen worden toe­gepast.

Binnen het project is het SRE verantwoordelijk voor de business development. In de vijf deel­ nemende regio’s moe­ten 25 business­plan­nen, waarvan 5 ‘’ready to build’’ instal­la­ties, worden opgeleverd.