EMISSIES TEN GEVOLGE VAN HET STOKEN VAN BIO-OLIEN IN VERWARMINGSKETELS IN DE GLASTUINBOUW

Transcriptie

1 EMISSIES TEN GEVOLGE VAN HET STOKEN VAN BIOOLIEN IN VERWARMINGSKETELS IN DE GLASTUINBOUW J.J. Erbink, R.D. Smeets KEMA Nederland B.V. P.O. Box ET ARNHEM Deze samenvatting geeft de resultaten kort weer van de emissiemetingen die in 2003 zijn gerapporteerd in opdracht van het Productschap Tuinbouw en Ministerie LNV. Het betreffende rapport is getiteld Emissiemetingen bij inzet van biooliën en vetten in de glastuinbouw (KEMA rapport KPS d.d ). Deze samenvatting kan gebruikt worden om toe te voegen bij de aanvraag voor een milieuvergunning voor die bedrijven die bioolie willen stoken. 1 INTRODUCTIE De glastuinbouw in Nederland is energieintensief, goed voor zo n 10% van de aardgasconsumptie (4 miljard m 3 ). Het Glamiconvenant tussen overheid en glastuinbouwsector omvat het verhogen van het aandeel duurzame energie tot 4% van het energiegebruik in Het gebruik van bioolie in verwarmingsketels is een van de mogelijkheden om hernieuwbare energiebronnen in te zetten. Bij gascontracten met een CDS structuur is inzet van bioolie voor bepaalde tuinders aantrekkelijk voor het zogenaamde piekscheren. Bioolie kan betekenen puur plantaardige olie (PPO), maar ook gerecyclede frituurolie. In Nederland is hiervan per jaar ruwweg 120 kton beschikbaar 1. Het gebruik van deze brandstoffen (deels afvalstromen) roept echter enkele vragen op: Wanneer zijn deze brandstoffen eigenlijk aantrekkelijk om in te zetten? Welke emissies treden er dan op? Kunnen deze bioolien technisch in gezet worden in bestaande ketels? Specifiek voor de vergunningverlening is het nodig om duidelijk te hebben of ongewenste emissies optreden: het optreden van schadelijke emissies leidt mogelijk tot extra maatregelen om de betreffende emissies te beperken of kan zelfs leiden tot een nietvergunbare situatie. Om deze vragen te beantwoorden zijn praktijkmetingen aan de emissies van met bioolie gestookte verwarmingsinstallaties uitgevoerd in de periode van een jaar. Deze zijn vergeleken met emissies tijdens het stoken van (huisbrand of diesel) olie. Uit een uitvoerige studie naar de (economische en technische) mogelijkheden om bioolie (bij) te stoken in de glastuinbouw bleek dat de inzet van bioolie onder de huidige omstandigheden (bioolie prijsniveau, aardgascontractering en reeds bestaande technische voorzieningen) beperkt zal blijven tot een bescheiden fractie van het totaal aantal uren per jaar. 2 EMISSIEMETINGEN Het gebruik van bioolie is tamelijk onbekend in Nederland, zeker in de glastuinbouw. Om deze onbekendheid weg te nemen is besloten emissiemetingen uit te voeren voor een groot aantal componenten, bij enkele installaties in Nederland, die als representatief gezien kunnen worden. Belangrijke emissies zijn: 1 Indien 100 kton bioolie verstookt zou worden in de tuinbouw, levert dat een vermeden CO 2 emissie op van ruim ton Dit is vergelijkbaar met de uitstoot van meer dan auto s (20000 km/jaar) of de CO 2 opname van ha bos (3,5 keer het bosareaal van ZuidHolland)

2 NO x, SO 2, fijn stof, CO zware metalen Dioxines PAK s and PCB s geur F and Cl. Van de meeste van deze emissies werd niet verwacht dat er problemen zouden optreden, van NO x daarentegen werden de meeste vraagpunten verwacht. Nederland heeft een relatief ingewikkelde emissieregelgeving voor NO x opgesteld, die rekening tracht te houden met allerlei type en grootte van installaties, brandstoffen, ouderdom van de installatie of moment van vergunnen. In Tabel 1 is een samenvatting gegeven van de NO x emissienormen voor ketels in de glastuinbouw. Het belangrijkste punt hierin is dat de emissienorm afhangt van de ouderdom van de ketel (of van het moment van vernieuwen van de brander(s)). Tabel 1: Emissie eisen volgens BEES A voor vloeibare brandstoffen in een ketel datum vergunningverlening emissie eis NO x mg/nm 3 BEES A Artikel nr emissie eis SO 2 mg/nm 3 bij 3 vol% O 2 BEES A Artikel nr bij 3 vol% O 2 voor (1) 16.4.b geen tot (1)(2) 12.4.a 1700 (3) 12.1.b 1888 tot (1)(2)(4) 12.4.b 1700 (3) 12.1.b tot (1) 12.4.c 1700 (3) 12.1.b op/na d 1700 (3) 12.1.b (1) Bij thermisch vermogen < 2,5 MW (bovenwaarde) geldt de NO xeis zodra na 30 april 1998 de branders worden vervangen (art. 48b.b). (2) Bij brandervervanging kan een strengere NO xeis gesteld worden t/m 200 mg/m3 voor andere vloeibare brandstoffen dan zware stookolie (art b). (3) Indien zware stookolie met een zwavelgehalte van 1% of minder wordt gestookt is aan de SO 2eis voldaan (art. 33.3). (4) Bij een totaal opgesteld thermisch vermogen in de inrichting tussen 50 en 75 MW geldt een NO xeis van 450 mg/m3 (art. 48a.1.a). 3.1 De biooliën Er zijn verschillende bioolien getest om de pro s en contra s van het gebruik van deze biooliën na te gaan. Deze biooliën zijn: gerecyclede frituurvet/olie, vetzuurmengsels (residuen uit het destillatieproces van PPO), en palmolie. Tijdens enkele intensieve metingen (zie hieronder) is extra zout (chloride 100 g/ton) toegevoegd om een worstcase situatie te creëren om na te gaan of onder slechte omstandigheden emissies van dioxine of PCB zouden kunnen optreden. De biooliën zijn geanalyseerd. De resultaten van deze analyses (tabel 2) laten zien dat het werkelijk om (chemisch) schone biomassa s gaat: gehaltes aan chloor, zwavel, stikstof, vaste deeltjes, zware metalen en dergelijke zijn zonder meer laag te noemen. Het gaat hier om biooliën die onder goed gedocumenteerde omstandigheden zijn geproduceerd, zodat contaminatie met bioolievreemde partijen uitgesloten is. In de toekomst betekent dit dat mogelijk een certificaatsysteem deze garantie kan geven. 3.2 De installaties De verbrandingstesten zijn uitgevoerd bij glastuinbouwbedrijven die hiervoor hun installatie ter beschikking hadden gesteld. De installaties zijn als zodanig gebruikt, alleen de brander is vervangen

3 door een bioolie (dual fuel) brander. Vanwege de verschillende leeftijden van de ketels en de branders, en de verschillende keteltypen wordt een breder spectrum aan emissies verwacht, dan bij uitsluitend nieuwe installaties. In tabel 3 zijn de testinstallaties vermeld. Tabel 2: Analyses van de bioolien die in deze studie zijn gebruikt. Sample Free fatty acids Pure oil Frying oil Macroelements % % % Al Ca Cl Fe K < Mg Na P Si Ti Selection of mg/kg mg/kg mg/kg micro elements As 0.84 < 0.3 < 0.3 Co < 0.01 < 0.01 < 0.01 Cl Cr 0.22 < 0.09 < 0.09 Cu Mn 0.13 < Ni Pb 0.28 < 0.1 < 0.1 Sb < 0.3 < 0.3 < 0.3 V 0.03 < 0.03 < 0.03 Main elements % % % C H N < 0.1 < 0.1 < 0.1 S Water (Karl Fishr) (IOS 8534, 1996) Ash (SIO 6884,1985) < 0.02 < 0.01 < 0.01 Sediment Tabel 3: Beschrijving van de installaties voor bioolie stook, die in deze studie zijn gebruikt. Locatie ketel type brander type Dekker in Hensbroek V.O.S kw (2 treks) LN60EZIO Vertommen in St. Kat. Waver (België) Beekenkamp in Maasdijk Thermeta K kw (3 treks) Crone CW200A 7200 kw (3 treks) LN30EZO dual fuel heavy oil systeem

4 3.4 Resultaten De emissies van NO x, SO 2, CO, dioxines, PAKs, PCBs en geur zijn gemeten. Van deze emissies, verdient NO x een extra beschouwing. Alle andere gemeten emissies waren ofwel ver beneden de grenswaarden (SO 2, CO, PAK s en) of waren beneden de detectielimiet (die op zijn beurt ver beneden de grenswaarden liggen (geur, PCB s en dioxines). Voor de volledigheid volgt hier een korte opsomming van de bevindingen: SO 2 : stoken van verzuurmengsels: < 70 mg/m 3 0, stoken van frituurvet en palmolie < 25 mg/m 3 0 CO: bij goede stookcondities 0; anders 535 ppm Stof: gemiddeld 7 mg/ m 3 0 C x H y concentratie: < 2 mg/m 3 0 PAK s, zie tabel 2, andere PAK s minder dan 0,33 µg/m 3 0; alle gemeten PAK s zijn ver beneden limiet waarden PCB s: alle PCB s (7 stoffen) minder van 0,31 µg/m 3 0 Dioxines: niet gemeten (detectielimiet): factor 10 beneden grenswaarden BVA Geur: niet waargenomen in de rookgassen. Tabel 2. PAK s emissies (µg/m 3 0 ) tijdens stoken van frituurolie en vetzuren Component Vetzuren Bij 3 vol % O 2 frituurolie bij 3 vol% O 2 Emissie eis Naftaleen Acenaftyleen Acenaftheen Fenanthreen Fluoreen Anthraceen Fluorantheen 3,36 0,61 <0,31 0,55 1,28 <0,31 1,14 1,83 0,43 0,33 <100 mg/m3 < 20 mg/m3 (foto ketel + brander) Figuur 4: Een van de test locaties: een bioolie brander is gemonteerd op een verwarmingsketel bij een glastuinder. De gemeten NO x emissies zijn vergeleken met de emissies tijdens het stoken van huisbrandolie en diesel (die een vergelijkbare samenstelling hebben) De bandbreedte van de gemeten NO x emissies is in figuur 5 gegeven, de bandbreedte is groot: variërend van 120 tot 250 mg/m o 3 met een gemiddelde waarde van ongeveer 175 mg/m o 3.

5 Figuur 5: Verdeling van gemeten NO x emissies (xas, mg/m3) uit 25 metingen bij gebruik van huisbrandolie in verschillende verwarmingsketels bij tuinders. (yas: aantal metingen). De NO x emissies die zijn gemeten tijdens het stoken van minerale olie (huisbrandolie) zijn vergelijkbaar met de Nox emissies tijdens het stoken van de biooliën. (zie figuur 6) Figuur 6: Verdeling van gemeten NO x emissies (xas, mg/m3) uit 33 metingen bij gebruik van bioolie in verschillende verwarmingsketels bij tuinders tijdens deze studie. (yas: aantal metingen). Uit figuur 5 en 6 zien we dat de NO x emissies niet noemenswaardig verschillen. Dit is op zich niet zo verwonderlijk: noch bioolie, noch huisbrandolie bevat stikstof en de stookwaarde is vergelijkbaar, zodat bij overigens gelijke stookomstandigheden min of meer dezelfde NO x emissies zullen optreden. Alle andere emissies, zoals SO 2 en dioxines zijn veel lager dan de emissienormen 2 voor dit type installaties. SO 2 emissies zijn lager dan bij het stoken van huisbrandolie. Dit mag ook verwacht worden, omdat het zwavelgehalte van bioolie veel lager is dan dat van huisbrandolie. Voor de dioxines is gestreefd te meten tijdens omstandigheden gunstig voor de vorming van dioxines: (worstcase) te lage luchtgift met als gevolg roetvorming en extra chloride aan de brandstof toegevoegd tot een plafondwaarde van wat in praktijk zou kunnen optreden. Dit is gedaan bij zowel frituurolie als de vetzuurmengsels. Alle gemeten dioxines waren lager dan 0.01 ng TEQ/m o 3. PCB's en PAK's zijn eveneens gemeten tijdens de worstcase situaties. Deze stoffen bleven ver beneden alle grenswaarden en soms onder de detectielimiet. Geur: Bij het verstoken van frituurolie onder normale omstandigheden (en ongeveer 60% belasting) is in drievoud een geurmonster genomen en volgens de geldende Europese nomen en Nederlandse voornormen geanalyseerd. De geuruitworp was dusdanig laag dat er geen geur is gedetecteerd, dat wil zeggen dat de geuremissie lager is dan 1000 ge/s (dit is zeer laag, normale waarden bij geuremitterende installaties is ge/s). 3.5 Discussie 2 De in deze samenvatting genoemde normen en grenswaarden betreffen de waarden die zijn voorgesteld in de Handreiking bioolie die door InfoMil is uitgegeven in februari 2004.

6 Van geen enkele emissie die is gemeten gedurende de experimenten (zowel tijdens de intensieve campagne als tijdens de incidentele metingen bij de tuinders) mag verwacht worden dat dit aanleiding tot problemen geeft indien vergunningen verleend gaan worden. NO x emissies vergen enige aandacht. Installaties van voor 1992 zullen in het algemeen geen problemen opleveren. Voor nieuwere installaties kan op voorhand geen uitspraak worden gedaan. Nieuwe installaties hebben in het algemeen een beter ontwikkelde vlam die tot lagere NO x emissies kan leiden, waarbij de combinatie met een nieuwe brander positief werkt. De eisen voor nieuwe installaties zijn strenger. De experimenten laten duidelijk zien dat de NO x emissies niet afhangen van de soort bioolie, maar afhankelijk zijn installatie en procesinstelling. Verwacht wordt dat de ouderdom van ketel en brander eveneens de NO x emissies beïnvloeden. Verwacht mag worden dat bestaande installaties met een nieuwe (of vervangen) brander zal kunnen voldoen aan een NO x emissie eis van 200 mg/m o 3, ook voor nieuwe installatie zal dit haalbaar zijn. Niet zeker is of een niveau van 150 of 120 mg/m o 3 gehaald kan worden. Emissies van dioxinen, PCB's en geur lagen beneden de detectielimiet. Andere emissies zoals fluor, chloor, zware metalen (berekend uitgaande van de brandstofsamenstelling), PAK s, SO 2, CO, stof, lagen tijdens de metingen beneden de emissiegrenswaarden. 4 CONCLUSIES De inzet van bioolie in de glastuinbouw is economisch interessant bij bepaalde tuinders. Verwacht mag worden op grond van berekeningen met inzetstrategiemodellen, dat bij de huidige economische omstandigheden een bioolie inzet van enkele honderden uren per jaar per tuinder gerealiseerd zal worden. Dat betekent dat bioolie voornamelijk voor piekscheren gebruikt wordt. De gemeten emissies tijdens het stoken van bioolie zijn allen ruim onder de grenswaarden, alleen NO x vormt een aandachtspunt. In Nederland is een tamelijk complexe regelgeving voor verbrandingsinstallaties opgezet. Voor oudere installatie gelden minder strenge normen dan voor nieuwe installaties. Glastuinbouwbedrijven vallen voor het merendeel onder de werking van het Besluit glastuinbouw. Als wordt voldaan aan diverse criteria kan worden volstaan met een melding volgens dit Besluit. Omdat het verbranden van bioolie niet is opgenomen in het Besluit glastuinbouw moet een vergunning aangevraagd worden.. Deze vergunning zal voor oudere installaties naar verwachting weinig problemen opleveren; ook de NO x emissies kunnen aan een eventuele eis van mg/m o voldoen. Bij nieuwere installaties gelden in het algemeen strengere NO x emissies eisen, er kan niet op voorhand worden gesteld dat daaraan kan worden voldaan. Indien extra maatregelen genomen moeten worden om de emissies te reduceren, wordt de inzet van bioolie minder of in het geheel niet meer aantrekkelijk.