Mest als basis voor energie en grondstoffen

Transcriptie

1 Mest als basis voor energie en grondstoffen Nico Verdoes Wageningen UR Livestock Research Bio-energiedag Oost-Nederland, 1 november 2012 Livestock Research ca. 200 fte Genomics Animal Nutrition Animal Welfare Environment Livestock Systems 1

2 Inhoud presentatie Mestproductie en samenstelling Drogen en verbranden (Co)vergisten en verdere verwerking Monovergisten Mineralenconcentraten Raffinage processen Fosfaat problematiek Boodschap Mest is de basis voor energie en grondstoffen Althans, dat is altijd zo geweest toen er nog geen mestoverschot was...en totdat we de fossiele energiebronnen en kunstmest ontdekten En nu... steken we veel fossiele energie in het terugdringen van het mestoverschot (transport en verwerking) 2

3 Duurzaamheid van mestverwerking (2008) Verschillende mestketens zijn met elkaar vergeleken Energie is het belangrijkste criterium Het meest duurzaam is (co)vergisting met aanwending van het complete digestaat als meststof in de landbouw Duurzaamheid minder bij gebruik van energie in het proces transport en gebruik van chemicaliën niet te veel bewerken in directe omgeving Mest als waardevolle grondstof (2010) Drogen ---> meststof (veel P) (Co)vergisten en drogen ---> meststof (veel P) Struviet (MAP) ---> grondstof voor kunstmest Cyanophycine ---> kunststof (ggo bacterien nodig) Fumaarzuur ---> antivries, kunststof (ggo schimmels nodig) 3

4 Drijfmest en dikke fractie Gehalten in drijfmest en dikke fractie Bestanddeel Drijfmest Dikke fractie* Droge stof (kg/ton) Organische droge stof (kg/ton) N-totaal (kg/ton) N-NH 3 (kg/ton) P 2 O 5 (kg/ton) K 2 O (kg/ton) MgO (kg/ton) *: Gehalten afhankelijk van mestsoort en scheidingsmethode 4

5 Dikke fractie drogen en korrelen Eerst drogen tot bijv. 70 % droge stof Hoge energiebehoefte waterverdamping = hoge kosten Goedkope overschotwarmte/subsidie beschikbaar? Daarna korrelen of verbranden Biothermisch drogen = composteren Bacteriën doen het meeste werk Lagere verbrandingswaarde Luchtzuivering Mest of dikke fractie verbranden LHV is 16.7 MJ/kg d.s. Net als RWZI-slib, 23 % droge stof, energieneutraal Verbranden: rookgaszuivering NO x,so 2, vliegas BMC Moerdijk: 1/3 de van totale investering in rookgasreiniging 5

6 Fosfaatproductie Regio s mestverwerking Mestproductie Nederland en Oost-Nederland Nederland Stapelbare pluimveemest Varkensdrijfmest Rundveedrijfmest totaal in M ton/jr Regio Oost Droge pluimveemest vooral verbrand, gekorreld en geëxporteerd Varkensdrijfmest vooral overschotmest (2/3 de op transport) Rundveedrijfmest vooral grondgebonden 6

7 Energieproductie uit drijfmest Stel 2/3 de deel varkensdrijfmest + 1/3 de deel rundveedrijfmest beschikbaar in regio Oost voor vergisting (9 miljoen ton): 180 miljoen m3 biogas = 120 miljoen m3 methaan = huishoudens (1600 m3 gas per hh per jaar) Met 9 miljoen ton coproducten mogelijk huishoudens Elektriciteit resp en huishoudens bij 3300 kwh per hh/jr Let op de bijdrage van mest! Drijfmest of dikke fractie (co)vergisten m 3 CH 4 /ton t/m 30 dagen Vleesvarkensdrijfmest Dikke fractie vvdm 41 Dunne fractie vvdm 16 Rundveedrijfmest Dikke fractie rvdm Snijmaïs 180 Versheid mest: langdurige opslag > 50 % methaanverlies Coproducten duur door aanzuigende werking Duits subsidieniveau 7

8 Monovergisten Getest op varkensmest 65% methaan Gas naar mini-wkk of minigasturbine Economische calculaties uitgevoerd Investering hoog Nieuwe ontwikkelingen Optimaliseren vergisting Management/kennis/rendement Ontsluiten/voorbehandelen Verwerken digestaat meerwaarde Hygiëniseren, drogen export Mineralenconcentraten lozen Meerwaarde geproduceerd gas Warmtebenutting 8

9 Mogelijkheden benutting biogas Groen gas Jaarrond afzetten Of ruw biogas Transportbrandstof Bioticket systeem? Grootschalig Gas hubs Meerdere leveranciers Kunstmestvervanging door stikstof uit mest Huidige situatie Toekomstige situatie Stikstofopname door gewas Stikstof uit mest (170 of 250 kg/ha) Kunstmest Mest Kunstmest Stikstof uit verwerkte mest Mest 9

10 Schema pilots mineralenconcentraat Drijfmest Scheiding Dikke fractie Liquid fraction Verwijdering zwevende deeltjes Reverse osmosis RO concentraat (NK-meststof) RO permeaat (water) Zeefbandpers, flotatie unit, omgekeerde osmose 10

11 Gemiddelde samenstelling RO concentraat Gehalte (g/kg) N totaal 7,11 NH 4 6,40 NH 4 / N totaal 0,91 P 0,19 K 7,61 Mineralenbalans Input Output Mest Dikke fractie Concentraat RO Permeaat RO N totaal NH P K lozen 11

12 De waarde van de belangrijkste mineralen in mest Element Kunstmest prijs/kg Werking Gehalte in mest Waarde N 1 60 % 7 kg/ton 4,2 P 2 O % 4,5 kg/ton 4,5 K 0,6 100 % 6 kg/ton Totaal: 3,6 12,3 Afhankelijk van marktprijzen Daarnaast nog de nutriënten Mg, S, Ca, Na, etc. En: organische stof Mestraffinage 12

13 Inputs Nederlandse fosforbalans: er komt meer binnen dan eruit gaat Niet plaatsbaar mestoverschot: ca. 60 M kg fosfaat in 2015 Outputs Te veel fosfaat? De voorraden raken op! Toekomst: fosfaat in mest het meest waardevolle bestanddeel 13

14 P terugwinning Stedelijk afvalwater varkensmest RWZI (waterzuivering) Voorzuivering (N,K & P) dunne fractie Biogas / WKK Korte termijn natte dikke fractie SNB (slibverwerking) (verbranding & energiewinnig) Langere termijn Biomassa centrale (verbranding & energiewinnig) Drogen droge dikke fractie Kunstmestindustrie ICL e.a.) Fosforproducent (THERMPHOS) PYROLYSE Installatie BTG, ism ECN Kunstmest fosfaat Kunstmest fosfaatas Fosfor P Biochar Fosfaatsituatie mondiaal (MacDonald et al., 2011) Regionale overschotten nemen snel toe 14

15 Wat is wijsheid? Organische stof + fosfaat zoveel mogelijk bij elkaar houden, concentreren en exporteren? Organische stof vergisten/verbranden en de as (met ca. 25 % fosfaat) exporteren? Organische stof afbreken, struviet maken en exporteren? Mest: plaats in hele biomassaketen 15

16 Boodschap Mest als basis voor energie en grondstoffen: M>E P>N S>S M>T P>E Mineralendrager > Energiedrager P (fosfaat) > N (stikstof) Samenwerking > Solo Markt > Techniek P-crisis > E-crisis Dank u voor uw aandacht Contact: nico.verdoes@wur.nl