Ontwikkelingen in mestverwerking Nico Verdoes Wetsus, 27 juni 2012 Wageningen UR Livestock Research kelingen in mestverwerking oes Wetsus, 27 juni 2012 en UR Livestock Research
Inhoud presentatie Waarom mestverwerken? Wat is mest? Mestscheiden Mineralenconcentraten Verbranden, pyrolyse N en P terugwinnen (De)nitrificatie Initiatieven in ontwikkeling Mogelijkheden samenwerking
Verleden: golfbeweging Geen doorontwikkeling techniek Kennis wordt slecht benut Onduidelijk beleid Overheden wachten af Free riders problematiek Grote initiatieven failliet Huiver bij investeerders
Mestverwerking Drijvende krachten: EU-nitraat richtlijn, 50 mg N/liter grondwater Fosfaatnormen aangescherpt t/m 2013-2015 Subsidie voor duurzame energie (biogas / verbranding / warmtebenutting) Hoge mestafzetkosten, 6-7 maanden opslag Plannen Bleker voor verplichte mestverwerking en afzetcontracten, 30 % van overschot? concentratiegebieden? Veel initiatieven voor mestverwerking
Mestproductie in Nederland Vaste pluimveemest 1.400.000 ton, verbranden, korrelen, export Varkensdrijfmest 12.400.000 ton, grotendeels overschotmest Rundveedrijfmest 54.800.000 ton, grotendeels grondgebonden Niet plaatsbaar mestoverschot: ca. 60 miljoen kg fosfaat in 2015
Potentiële waarde van mest* gehalte 1) (kg/m 3 ) prijs 2) ( /kg) waarde ( /m 3 ) Stikstof anorganisch (N) 3 0.340 1.02 Kalium (K 2 O) 8 0.213 1.70 Fosfaat (P 2 O 5 ) 3.7 0.390 1.44 Organische stof (vaste fase) 40 0.104 4.16 8.32 1) Römkens and Rietra (2008); 2) LEI land- en tuinbouwcijfers 2009; 25% van de kunstmestmarktprijs: KAS (N), TSP( P 2 O 5 ) en K60 (K 2 O) *: Gemiddelde samenstelling van 80 monsters dunne varkensmest (BLGG) Bron: Schoumans et al. (2011)
Producten na mestbe-/verwerken energie ingedikte mest (10-35% ds) compost (50-60% ds) mestkorrels (>85% ds) minerale as (10 % P) mineralenconcentraten (N, NK, NPK) ammoniumsulfaat (N,S), -nitraat struviet (veel P!) effluenten ( loosbaar water ) special products
Gemiddelde samenstelling drijfmest Droge stof (%) Org. stof (%) N-totaal (g/kg) N-NH 3 (g/kg) P 2 O 5 (g/kg) K 2 O (g/kg) Vleesvarkensdrijfmest 9,0 6,0 7,2 4,2 4,2 7,2 Zeugendrijfmest 5,5 3,4 4,2 2,5 3,0 4,2 Rundveedrijfmest 9,0 6,8 4,9 2,6 1,8 6,8
Vergelijking mest en digestaat Droge stof (%) Org. stof (%) N-totaal (g/kg) N-NH 4 + (g/kg) P 2 O 5 (g/kg) K 2 O (g/kg) Rundveedrijfmest 9,3 7,4 4,3 1,8 1,5 5,6 Digestaat van rundveedrijfmest met coproducten 5,4 3,7 3,9 2,4 1,0 5,8 Drijfmest 20-27 m3 biogas per ton Door toevoegen coproducten toename mesthoeveelheid Kleinschalige installaties vaak niet rendabel Warmtebenutting WKK noodzakelijk
Kenmerken mestscheiders
Algemeen schema pilots mineralenconcentraat Drijfmest Scheiding Dikke fractie Liquid fraction Verwijdering zwevende deeltjes Reverse osmosis RO concentraat (NK-meststof) RO permeaat (water)
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
Drijfmest, zeefbandpers, flotatie unit, omgekeerde osmose
Covergisten, centrifuge, ultrafiltratie, omgekeerde osmose
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 100 43 51 2 NH 4 100 28 70 3 P 100 96 5 0 K 100 19 78 2 lozen
Elektriciteit WKK aggregaat Warmtewisselaar Mest Warmte Ca(OH ) 2 Warmte Warmte DekaStripp CO 2 stripper NH 3 stripper & ontsluiting van de organische stof CO 2 NH 3 Warmte N en P terugwinning H 2 SO 4 Bioga s Vergister Scheider 1 Dun 1 H 2 SO 4 Dikke fractie Aanzuren Spui Dikke fractie Scheider 2 Zeefbandpers NH 3 / MgO / MgCl 2 Dunne fractie 2 Scheider 3 Bezinktank Dun 3 Struviet NH 3 MgP
Evaporatie en mechanische damprecompressie Met stripper: N-concentraat 13 % N! Lastig vanwege corrosieve aard ammoniak en scaling op warmtewisselaars Geur problemen Hoge energiekosten 17/ton drijfmest excl. afzet producten (2002, 14.000 ton/jr)
N-removal efficiency (%) LGL-stripper technologie die ammoniumstikstof stript uit afvalwater naar een (loosbaar) effluent Effluent NH 3 Dunne Mest Zuur 100 Manure + 0.2 M NaOH Manure + 0.1 M NaOH Manure + 0.075 M NaOH Manure + 0.05 M NaOH Experimental K = 0.008 (no NaOH) Vloeibare Kunstmest 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Time (hr)
STOWA studies 2011, LeAF en LR Synergie RWZI en mestverwerking op waterlijn verwerken van RO-permeaat gescheiden vergisten mest en slib met of zonder gezamenlijke rejectiewaterbehandeling 2012, Tauw, LeAF en LR Evaluatie innovatieve technieken voor N-terugwinning direct en indirect energiegebruik (chemicaliën) t.o.v. N-kunstmestproductie eindproducten: ammoniumsulfaat, -nitraat, - lactaat, -citraat, -chloride, struviet, ammoniakwater
Dunne fractie mest Processchema Magnesium Biogas Groen gas Struviet vergister Elektrodialyse Loog scrubber Zuur scrubber Concentraat Uurverse mest Diluaat Beregeningswater Dikke fractie mest Struviet kristallen Ammonium- & Kaliumcarbonaat Ammoniumsulfaat Organisch bodemverbeteraar (Vloeibare) meststoffen
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
Pluimveemestverbranding BMC Moerdijk (2008) 150 M investering, 400.000 ton/jaar, 36 MW e Pluimveemest >60 % droge stof Organische stof omgezet in groene energie Subsidie Rookgasreiniging Stikstof vernietigd As gaat naar Engeland als grondstof voor kunstmest
Stichting Mestverwerking Gelderland: biologische zuivering voor kalvergier Aanvoer van kalvergier via pijpleidingen!
Kenmerken verwerking kalvermest Sinds 1970 4 locaties (Elspeet, Stroe, Ede, Putten) Totale capaciteit: >660.000 ton / jr. Eind product: 95.000 ton slib / jr. Ook veel in Belgie!!
In ontwikkeling... AgriModem mestraffinage, pilot Aqua Purga mestverwerking, pilot Hydro Thermal Upgrading (330 o C, 180 bar), met TNO Super Critical Water Gasification (600 o C, 300 bar) Wervelbedvergassing pluimveemest, HoSt, hoge kosten Mestverwerking bij Twence Algen en eendenkroos op dunne mest...
Mogelijkheden samenwerking Terugwinning mineralen N en P uit slib en mest Beide sectoren passen vergisting toe. De geproduceerde elektriciteit en warmte kunnen gebruikt worden in het proces Dezelfde technieken zijn toepasbaar bij zuiveringsslib en mest RWZI-slib en dikke mestfractie hebben vergelijkbare eigenschappen
Duurzaamheid en innovatie Meerwaarde uit mest / markt Sluiten van kringlopen Bodemvruchtbaarheid Imago naar maatschappij Duurzame energie Vermijden emissies Innovaties bij samenwerking tussen sectoren
Dank u voor uw aandacht Contact: nico.verdoes@wur.nl 0320-293520