Mestvergisting op boerderijniveau

Mestvergisting op boerderijniveau Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa Woonhuis WKKinstallatie Teruglevering aan het energiebedrijf Stallen Biogasopslag Ecogas international B.V. Mest, stalmest Vergiste mest Elektriciteit Bemesting Warmte Mest Biogas s-hertogenbosch, januari 2003 In opdracht van:

Mestvergisting op boerderijniveau Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa Opdrachtgever: Contactpersoon: Opdrachtnemer: Contactpersonen: Auteurs: Klankbordgroep: NOVEM B.V. Dhr. Ir. F.H.G. Nillesen HAS KennisTransfer Dhr. Ing. P.A.E. Lemmens Dhr. Ir. J.A.J.L. van der Wee Dhr. R.H.C. van der Leeden Dhr. P.P.M.J. van Roovert Dhr. A.H.M. van de Wassenberg Mevr. R. Kalf (Projectbureau Duurzame Energie) Dhr. Ir. W.vd. Hulst (Prov. Noord-Brabant / GTD) Dhr. Ir. S.M. Smeulders (ministerie VROM) Dhr. Drs. F. Stouthart (SRE / Milieudienst Regio Eindhoven) Dhr. P.J.M.M. Lemmens (Prov. Limburg) Dhr. Ir. J.H.G. Tuinte (ministerie van LNV) s-hertogenbosch, januari 2003

Voorwoord Voor u ligt de rapportage van de technische en juridische procedures die in kaart zijn gebracht om de vergunningverlener en de initiatiefnemer te ondersteunen bij het realiseren van mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau. Het project is uitgevoerd door HAS KennisTransfer in opdracht van NOVEM in het kader van het programma Duurzame Energie Nederland (DEN). NOVEM verzorgt dit programma voor het ministerie van Economische Zaken. Een onderdeel van het programma is het ondersteunen van gemeenten bij het inventariseren van het Duurzame Energie potentieel met behulp van de duurzame energie scan. Mestvergisting is een belangrijk onderdeel van het Duurzame Energiepotentieel op gemeentelijk niveau, maar biedt nog veel onduidelijkheden omtrent wet- en regelgeving. Het rapport is dusdanig modulair opgezet dat er in de toekomst de mogelijkheid bestaat om relatief eenvoudig de informatie uit het rapport te verwerken in een webpagina. Deze bureaustudie is uitgevoerd door drie afstudeerders van de HAS Den Bosch, die begeleid werden door een zestal adviseurs van HAS KennisTransfer, respectievelijk dhr. J. Janssen, dhr. M. Geurts van Kessel, dhr. C. Klaver, dhr. P. Lemmens, Mevr. A. Spierings en dhr. J. van der Wee. Deze adviseurs hebben elk advies gegeven op hun eigen vakgebied uit het rapport, te weten technologie, techniek, ruimtelijke ordening, milieuwetgeving en bedrijfseconomie. Daarnaast is voorafgaande aan het project een klankbordgroep samengesteld, bestaande uit deskundigen op het gebied van mestvergisting in Nederland. Deze mensen hebben een aanzienlijke meerwaarde weten te bieden aan dit rapport door hun praktische kennis met ons te delen. Er kan vanuit gegaan worden dat de informatie in dit rapport, is afgeleid van de laatste nieuwe ontwikkelingen op het gebied van wet- en regelgeving tot 1 januari 2003. Er dient echter rekening gehouden te worden met het feit dat er voortdurend veranderingen zijn in wetten, regels en beleid omtrent mestvergisting en het afvalstoffenbeleid in relatie tot covergisting. HAS KennisTransfer wil alle mensen bedanken die informatie beschikbaar hebben gesteld voor de tot standkoming van dit rapport. Tenslotte wil HAS KennisTransfer langs deze weg ook de leden van de klankbordgroep, mevr. R. Kalf (PDE), dhr. W. van der Hulst (GTD), dhr. M. Lemmens (Prov. Limburg), dhr. F. Stouthart (MRE) en dhr. J. Tuinte (LNV) bijzonder bedanken voor hun bijdrage aan dit rapport. s-hertogenbosch, januari 2003 HAS KennisTransfer Advies: Dhr. J. Janssen Dhr. M. Geurts van Kessel, Dhr. C. Klaver Dhr. P. Lemmens Mevr. A. Spierings Dhr. J. van der Wee Uitvoering: Dhr. R. van der Leeden Dhr. P. van Roovert Dhr. A. van de Wassenberg 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' III

Inhoudsopgave VOORWOORD...III SAMENVATTING...VII 1 INLEIDING...1 1.1 DOELSTELLING...1 1.2 LEESWIJZER...1 2 AFBAKENING MESTVERGISTING OP BOERDERIJNIVEAU...3 2.1 STROOMSCHEMA AFBAKENING MESTVERGISTING OP BOERDERIJNIVEAU...3 2.2 TOELICHTING STROOMSCHEMA BOERDERIJNIVEAU...4 3 TECHNOLOGIE / TECHNIEK...7 3.1 TECHNOLOGISCHE ASPECTEN MESTVERGISTING...7 3.1.1 Principe mestvergisting...7 3.1.2 Biochemische achtergrond...10 3.1.3 Ontzwaveling biogas...12 3.1.4 Digestaat...13 3.2 TECHNISCHE ASPECTEN MESTVERGISTING...13 3.2.1 Type vergistingsinstallaties...13 3.2.2 Benutting van biogas...16 3.2.3 Mestverwerkingstechnieken...18 3.2.4 Arbeid...20 3.2.5 Processchema mestvergisting op boerderijniveau...21 3.3 AANZET MODULE TECHNIEK / TECHNOLOGIE...22 3.3.1 Stroomschema techniek/technologie...22 3.3.2 Toelichting stroomschema techniek / technologie...23 3.4 BIOGASBENUTTING...31 3.4.1 Stroomschema biogasbenutting...31 3.4.2 Toelichting stroomschema biogasbenutting...32 3.5 DOCUMENTATIE TECHNIEK/TECHNOLOGIE...34 4 RUIMTELIJKE ORDENING...35 4.1 STROOMSCHEMA WET RUIMTELIJKE ORDENING...35 4.2 TOELICHTING WET RUIMTELIJKE ORDENING...36 4.2.1 Algemene beleidsregels...36 4.2.2 Ruimtelijk beleid mestvergisting op boerderijniveau...36 4.2.3 Beschikbare ruimte binnen het bouwblok...37 4.2.4 Het bestemmingsplan...37 4.2.5 Het herzien van een bestemmingsplan in het kort...39 4.3 BOUWVERGUNNING...39 4.3.1 Hoofdlijnen bouwvergunning...39 4.3.2 De bouwvergunningprocedure...40 4.3.3 Publicatie bouwaanvraag...41 4.3.4 Voorschriften bouwvergunning...42 4.3.5 Intrekken bouwvergunning...42 4.3.6 Rechtsbescherming...42 4.3.7 Openbaar register...42 4.4 COÖRDINATIE BOUWVERGUNNING MET DE MILIEUVERGUNNING...42 4.5 DOCUMENTATIE RUIMTELIJKE ORDENING...44 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' IV

5 MILIEUWETGEVING...45 5.1 VERGUNNINGVERLENING M.B.T. DE WET MILIEUBEHEER...45 5.2 TOELICHTING STROOMSCHEMA WET MILIEUBEHEER...49 5.3 MILIEURANDVOORWAARDEN VERGUNNINGVERLENING MESTVERGISTING...51 5.3.1 Toetsingskader lucht...51 5.3.2 Toetsingskader Bodem...53 5.3.3 Toetsingskader Geluidshinder...53 5.3.4 Toetsingskader Afvalstoffen...54 5.3.5 Toetsingskader Veiligheid...55 5.3.6 Toetsingskader Energie...57 5.3.7 Toetsingskader Hygiëne...57 5.4 BESLUIT EMISSIE-EISEN STOOKINSTALLATIES MILIEUBEHEER B...58 5.4.1 Inrichtingen waarop Bees B van toepassing is...58 5.4.2 Stookinstallatie waarop Bees B van toepassing is...59 5.4.3 Emissie-eisen...59 5.4.4 Meetverplichting...61 5.4.5 Storingen en voorvallen...62 5.5 MESTSTOFFENWET...62 5.6 DOCUMENTATIE MILIEUWETGEVING...63 6 CO-VERGISTING...64 6.1 TECHNOLOGISCH...64 6.2 TECHNIEK...65 6.3 WETGEVING...66 6.3.1 Wet milieubeheer...66 6.3.2 Wet ruimtelijke ordening...67 6.3.3 Meststoffenwet...67 6.4 BEDRIJFSECONOMIE BIJ CO-VERGISTING...68 6.5 DOCUMENTATIE CO-VERGISTING...70 7 BEDRIJFSECONOMIE...71 7.1 TOELICHTING REKENMODEL...71 7.2 BEDRIJFSGEGEVENS...73 7.3 METHAANPRODUCTIE...76 7.4 TECHNIEK...77 7.5 BESPARING...78 7.6 OPBRENGST...79 7.7 FISCAAL VOORDEEL...79 7.8 INVESTERING...81 7.9 SALDO...81 7.10 TOELICHTING VOORBEELDREKENMODEL...82 7.11 DOCUMENTATIE BEDRIJFSECONOMIE...83 8 BUURTNIVEAU / CENTRALE MESTVERGISTING...84 8.1 BEVOEGD GEZAG...84 8.2 LOCATIE VAN DE CENTRALE MESTVERGISTINGSINSTALLATIE...84 8.3 VERGUNNINGVERLENING M.B.T WET MILIEUBEHEER...85 9 DISCUSSIE...87 10 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN...89 10.1 CONCLUSIES...89 10.2 AANBEVELINGEN...91 LITERATUURLIJST...94 LIJST VAN BEGRIPPEN...96 LIJST VAN AFKORTINGEN...99 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' V

BIJLAGE 1: CATEGORIEËN VAN INRICHTINGEN (BIJLAGE 1, IVB)...100 BIJLAGE 2: BIOGASOPBRENGST DIERLIJKE MEST...105 BIJLAGE 3: BIOGASOPBRENGST CO-PRODUCTEN...106 BIJLAGE 4: REKENMODEL...107 BIJLAGE 5: VOORBEELD REKENMODEL...114 BIJLAGE 6: LEVERANCIERS VERGISTINGSINSTALLATIES...121 BIJLAGE 7: LEVERANCIERS VAN INSTALLATIEONDERDELEN...124 BIJLAGE 8: ALGEMENE ORGANISATIES DUURZAME ENERGIE...126 BIJLAGE 9: KENNISDRAGERS...128 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' VI

Samenvatting De Nederlandse overheid richt zich de laatste jaren op het stimuleren van duurzame energie projecten. NOVEM voert in opdracht van het Ministerie van economische zaken het programma Duurzame Energie Nederland (DEN) uit. Een onderdeel van dat programma is het ondersteunen van gemeenten bij het inventariseren van het Duurzame Energie (DE) potentieel met behulp van de duurzame energie scan. Mestvergisting kan een aanzienlijke bijdrage leveren aan de doelstellingen van duurzame energie in Nederland. Er is bij gemeenten, maar ook andere betrokkenen, zoals initiatiefnemers en belanghebbende omwonenden, onvoldoende bekend over de technische en milieuhygiënische randvoorwaarden van mestvergistingsinstallaties. Daarom is er behoefte aan een plan van aanpak voor het omgaan met, en het beoordelen en behandelen van aanvragen voor mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau. HAS KennisTransfer heeft in opdracht van NOVEM een plan van aanpak geschreven, waarmee gemeenten en initiatiefnemers ondersteund worden bij het doen realiseren van mestvergistingsinstallaties. De mogelijkheden die bestaan voor mestvergisting op boerderijniveau in Nederland zijn in dit rapport uitgewerkt voor vier modules, te weten techniek/technologie, ruimtelijke ordening, milieuwetgeving en bedrijfseconomie. In deze modules wordt zowel de technische als economische haalbaarheid van mestvergisting op boerderijniveau voor met name de initiatiefnemer weergegeven. Met name wordt voor de vergunningverlener met behulp van stroomschema s stapsgewijs uitgewerkt in hoeverre mestvergisting op boerderijniveau is toegestaan, volgens ruimtelijke ordening aspecten en voor milieu aspecten en wordt tevens de mogelijkheden voor co-vergisting toegelicht. Mestvergisting is een microbiologisch proces waarbij organische stof uit biomassa onder anaërobe omstandigheden door methaanvormende bacteriën vergist wordt. Het ontstane biogas uit mestvergisting wordt in een gasmotor verbrand en omgezet in elektriciteit en warmte. Deze energie kan gebruikt worden op het eigen bedrijf of geleverd worden aan derden (bijv. een energiebedrijf). De uitvergiste mest kan als dierlijke meststof op landbouwgrond worden aangewend. De vergisting van organische stof is een temperatuursafhankelijk proces. Bij een hogere temperatuur verloopt het proces sneller, de biogasproductie wordt echter niet significant hoger. Mesofiele mestvergisting in combinatie met een volledig geroerd systeem met constante inhoud is vaak de meest geschikte optie voor vergisting op boerderijniveau. Het mesofiele proces is het minst gevoelig voor ph- en temperatuurschommelingen en de volledig geroerde vergister heeft normaliter de kortste terugverdientijd, vraagt weinig arbeid en is relatief gemakkelijk realiseerbaar. Volgens de Wet ruimtelijke ordening (Wro) is een vrijstelling van het bestemmingsplan en een bouwvergunning vereist. Voor de bouwvergunning is vooral de wetgeving op het gebied van ruimtelijke ordening, met name het bestemmingsplan, bepalend. Tijdig vooroverleg tussen initiatiefnemer en gemeente is dan ook van essentieel belang om tot een gestroomlijnde vergunningverlening te komen. De algemene lijn van het ruimtelijke ordeningsbeleid is dat er terughoudend moet worden omgegaan met verstening van het buitengebied. Zolang een mestvergistingsactiviteit valt onder het begrip normale agrarische bedrijfsvoering is mestvergisting in het buitengebied toegestaan. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' VII

Een mestvergistingsactiviteit is een vorm van mestverwerking en is daarom een vergunningplichtige activiteit in de zin van de Wet milieubeheer (Wm). Inrichtingen voor het verwerken van >10 m³ dierlijke mest zijn immers vergunningplichtig. Voor vergisting van uitsluitend dierlijke mest, afkomstig van het eigen bedrijf (boerderijniveau) is er een Wm-vergunning nodig op basis van 7.1 Ivb bij de gemeente. De grens tussen gemeente en GS als bevoegd gezag ligt bij een capaciteit van 25.000 m³ per jaar van buiten de inrichting afkomstig. In de milieuvergunning moeten richtlijnen voor de volgende milieurandvoorwaarden opgenomen worden; lucht, bodem, geluidhinder, afvalstoffen, veiligheid, energie en hygiëne. Voor de gasmotor worden echter geen emissie-eisen opgenomen in de milieuvergunning. Hiervoor geldt een aparte regeling, het Besluit Emissie-eisen Stookinstallaties Milieubeheer B. Dit besluit heeft betrekking op de emissie van stikstofoxiden door de verbranding van biogas. De Nederlandse emissie Richtlijn (NeR) wordt bij het toetsingskader lucht wel opgenomen in de milieuvergunning, maar beperkt zich tot procesemissies, dus emissie uit de vergistingssilo (met name NH 3 ). Tenslotte gelden er regels ten aanzien van het in of op de bodem brengen van dierlijke meststoffen, dus ook voor digestaat. Het Besluit Gebruik Dierlijke Meststoffen (BGDM) stelt regels over emissie-arm aanwenden en uitrijtijdstippen. Het Besluit kwaliteit en gebruik Overig Organische Meststoffen (BOOM) is van toepassing wanneer mengsels van dierlijke mest en overige organische meststoffen (>50 %) worden vergist. Het BOOM stelt vooral regels ten aanzien van gehalte-eisen voor o.a. zware metalen. Steeds meer breekt het inzicht door dat vergisting van uitsluitend dierlijke mest economisch niet haalbaar is. Om het rendement van de installatie te verhogen is het interessant om co-producten toe te voegen aan het vergistingsproces. Co-producten vergisten die afkomstig zijn van de eigen inrichting en voortkomen uit de normale agrarische activiteiten (denk aan stalmest, vaste mestsoorten, voerresten, enz.), wordt gezien als normale agrarische bedrijfsvoering. Zodra organische afvalstoffen worden toegevoegd, is een ontheffing van het ministerie van LNV, via RIKILT, noodzakelijk om het digestaat juridisch als zijnde meststof te mogen aanwenden op landbouwgrond. Het toevoegen van organische producten die van buiten de inrichting afkomstig zijn, leidt met de huidige wet- en regelgeving juridisch gezien in elke hoeveelheid tot afvalverwerking. Wanneer co-producten van derden worden toegevoegd, stijgt dit uit boven de normale agrarische en stelt de Wro verdergaande eisen aan de locatie. Dit houdt in dat de mestvergistingsinstallatie in het algemeen verwezen wordt naar een daartoe aangewezen bedrijventerrein. Per bedrijfssituatie zal de haalbaarheid van een mestvergistingsinstallatie onderzocht moeten worden. Of een afzonderlijke vergistingsinstallatie haalbaar is, blijkt afhankelijk te zijn van diverse factoren. De belangrijkste factoren zijn opbrengsten van de installatie enerzijds, deze zijn vooral afhankelijk van de biogasopbrengst uit een m³ biomassa vertaald in opbrengsten uit elektriciteit en warmte, en de kosten van de installatie anderzijds. De investeringsruimte van het betreffende bedrijf speelt hier een hoofdrol in. De investering kan sterk afhangen van de reeds aanwezige onderdelen van de installatie, met name bestaande mestopslagen. In hoeverre subsidies en fiscale regelingen benut kunnen worden, bepaalt mede de haalbaarheid van het initiatief. Naast mestvergisting op boerderijniveau is voor relatief kleine bedrijven, mestvergisting op buurtniveau of centrale mestvergisting interessant. Zodra een bedrijf een functie vervult van mestvergisting voor derden, stijgt dit uit boven de normale agrarische bedrijfsvoering en is er aanleiding om ook vanuit de ruimtelijke 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' VIII

ordening nadere eisen te stellen aan de locatie. Bij de beoordeling van een locatie voor centrale mestvergisting in het buitengebied wordt getoetst op schaalaspecten, landschappelijke en cultuurhistorische waarde, milieubelasting naar de omgeving, infrastructuur, verkeersbelasting en (indien mogelijk) benutting van de bestaande dan wel vrijkomende (agrarische) bebouwing. Voor buurtvergisting worden vergelijkbare eisen gesteld aan de installatie. De grens tussen de gemeente en GS als bevoegd gezag ligt ook hier bij meer dan 25.000 m³ van buiten de inrichting afkomstige dierlijke meststoffen. Wordt er echter meer dan 36.000 m³ (100 m³ per dag) vergist, dient er naast de Wm-vergunning ook een beoordelingsnotitie voor een Milieu Effect Rapportage (MER) te worden opgesteld. Samenvattend blijkt dat door onduidelijkheid in wet- en regelgeving mestvergisting in Nederland niet of nauwelijks van de grond komt. Wanneer uitsluitend mest van de eigen inrichting wordt vergist is vergunningverlening in principe geen probleem. Daartegenover staat dat mestvergisting op boerderijniveau met gebruik van uitsluitend dierlijke mest slechts haalbaar is bij relatief grote bedrijfsomvang en covergisting in de meeste gevallen noodzakelijk is om de investering rendabel te maken. Op dit gebied liggen grote knelpunten met betrekking tot afvalverwerking en normale agrarische bedrijfsvoering. Tot slot biedt clustering van in elkaars nabijheid gelegen bedrijven economisch perspectief om mestvergisting op boerderijniveau rendabel te maken. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' IX

1 Inleiding Mestvergisting is een microbiologisch proces waarbij organische stof door bacteriën gefermenteerd wordt. Hierbij ontstaat biogas dat kan worden omgezet in warmte en elektriciteit. Het biogas wordt verbrand in een gasmotor die een generator aandrijft. Hiermee kan financieel voordeel behaald worden door besparingen op het eigen gebruik van aardgas en elektriciteit, of door een deel van de warmte en elektriciteit terug te leveren aan derden. (Tijmensen et al., 2002) De uitvergiste mest kan alsnog voor bodembemesting gebruikt worden, waarbij zelfs voordelen bestaan ten opzichte van verse dierlijke mest. Mestvergisting biedt bovendien voordelen voor het milieu vanwege minder emissie van broeikasgassen uit de mest. Tenslotte kunnen de voordelen van bemesting met vergiste mest ten opzichte van verse mest een besparing opleveren in anorganische meststoffen. Mestvergisting maakt het dus mogelijk om via een tussenstap extra rendement te halen uit dierlijke mest. Toch komt mestvergisting op boerderijniveau in Nederland niet of nauwelijks van de grond. Een belangrijke oorzaak hiervan is dat er veel onduidelijkheid bestaat over de vergunningverlening van mestvergistingsinstallaties. Er is behoefte aan een plan van aanpak voor het omgaan met, en het beoordelen en behandelen van aanvragen voor mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau. Er is geconstateerd dat zowel de technische kennis over, en het inzicht in de toepassing en omzetting van mest in energie door middel van vergisting, als de kennis en het overzicht van de procedures op het gebied van ruimtelijke ordening en vergunningverlening, binnen het gemeentelijke apparaat tekort schiet en veelal geheel ontbreekt. Er is bij gemeenten, maar ook bij andere betrokken zoals initiatiefnemers en belanghebbende omwonenden, onvoldoende bekend over de technische en milieuhygiënische randvoorwaarden van mestvergistingsinstallaties. Ook ontbreekt het vaak aan helder inzicht in de mogelijkheden die in het kader van de ruimtelijke ordening binnen bepaalde bestemmingen aanwezig zijn, dan wel gecreëerd kunnen worden, terwijl vaak ook onduidelijkheid bestaat over welke eisen noodzakelijkerwijs of in alle redelijkheid in een (milieu-)vergunning kunnen of moeten worden opgenomen. 1.1 Doelstelling De doelstelling van dit project is te komen tot een praktisch plan van aanpak, voorzien van stroomschema s waarmee gemeenten initiatieven voor het oprichten van mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau kunnen beoordelen en vervolgens (doen) realiseren. Hiermee moeten zij in staat kunnen zijn, alle relevante aspecten die daarbij een rol spelen op adequate wijze in de te verlenen vergunning op te nemen en daarop efficiënt te controleren. Tevens vormt dit project een leidraad voor initiatiefnemers om te kunnen beoordelen of mestvergisting mogelijk en/of haalbaar is voor zijn of haar specifieke bedrijfssituatie. 1.2 Leeswijzer Bij mestvergisting zijn een viertal modules belangrijk die ieder in een apart hoofdstuk aan de orde zullen komen. In hoofdstuk 2 wordt allereerst mestvergisting op boerderijniveau middels een stroomschema afgebakend worden. Vervolgens wordt in hoofdstuk 3 de eerste module: technologische en technische aspecten van het vergistingsproces beschreven. Hierbij komt het vergistingsproces en de uitvoering van de installatie aan de orde. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 1

In hoofdstuk 4 wordt ingegaan op de wetgeving met betrekking tot Ruimtelijke Ordening die belangrijk is voor de bestemming en uitvoering van de mestvergistingsinstallatie. Op de Milieuwetgeving wordt vervolgens in hoofdstuk 5 dieper ingegaan. Hierin worden de eisen beschreven die in de milieuvergunning gesteld moeten worden aan mestvergistingsinstallaties. Hoofdstuk 6 handelt over covergisting. De regelgeving met betrekking tot afvalverwerking is momenteel nog zeer diffuus, daarom zal in dit hoofdstuk expliciet aan de orde komen welke mogelijkheden er zijn voor co-vergisting op boerderijniveau. In hoofdstuk 7 worden de bedrijfseconomische aspecten van mestvergisting op boerderijniveau beschreven. Hierin is eveneens het onderdeel co-vergisting meegenomen. Hoofdstuk 8 geeft belangrijke informatie over buurt-/centrale vergisting. Dit hoofdstuk geeft aanvullende eisen voor buurt-/centrale vergisting, die reeds bij mestvergisting op boerderijniveau aan de orde zijn gekomen. Discussiepunten die ontstaan naar aanleiding van deze bureaustudie komen in hoofdstuk 9 aan de orde. Tenslotte worden in het hoofdstuk 10 conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan, wat de stand van zaken is met betrekking tot vergunningverlening en het vergroten van de rentabiliteit van een mestvergistingsinstallatie op boerderijniveau. In de aanbevelingen worden suggesties gedaan voor veranderingen die moeten zorgen dat voor gemeentelijke en provinciale overheden (onbedoelde) drempels te aanzien van de realisatie van mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau kunnen worden weggenomen. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 2

2 Afbakening mestvergisting op boerderijniveau Mestvergisting kan zowel op boerderijniveau als op buurt-/centraalniveau uitgevoerd worden. Omdat er juridische verschillen bestaan tussen boerderij- en buurt-/centraalniveau, wordt in dit hoofdstuk middels een stroomschema en bijbehorende toelichting mestvergisting op boerderijniveau afgebakend. 2.1 Stroomschema afbakening mestvergisting op boerderijniveau De afbakening is weergegeven in onderstaande stroomschema. Buurt- /centraalniveau komt in hoofdstuk 8 aan de orde. Verder wordt mestvergisting op boerderijniveau onderverdeeld in drie richtingen. Voor deze drie richtingen zullen de in de grijze vakken genoemde modules behandeld worden. A. Is er sprake van mestvergisting? B. Is de mest afkomstig uit één eigen inrichting? Ja Nee 1.1 Boerderijniveau 2.1 Buurtniveau / Centraal (H8) 1.2 Worden er co-producten toegevoegd? Nee Ja 1.3.1 Eigen mest 1.2.1 Zijn de co-producten afkomstig van derden? Technisch / Technologisch(H3) Nee 1.3.2 Eigen mest en eigen coproducten Ja 1.3.3 Eigen mest en co-producten van derden Technisch / Technologisch ( 6.2, 6.3) Bedrijfseconomisch (H7) Milieu (H5) Technisch / Technologisch ( 6.2, 6.3) Ruimtelijke Ordening (H4) Bedrijfseconomisch (H7) Milieu (H8) Bedrijfseconomisch (H7) Milieu ( 6.4.1) Ruimtelijke Ordening ( 6.4.2, H8) Ruimtelijke Ordening ( 6.4.2) Figuur 2.1 Stroomschema afbakening mestvergisting op boerderijniveau 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 3

2.2 Toelichting stroomschema boerderijniveau Mestvergisting op boerderijniveau wordt afgebakend volgens figuur 2.1 op de vorige pagina. Een toelichting op het stroomschema mestvergisting op boerderijniveau volgt hieronder. Stappen: A. Is er sprake van mestvergisting? Mestvergisting is het omzetten van organische stof uit dierlijke mest of andere organische producten met behulp van methaanvormende bacteriën. Bij dit proces ontstaat biogas, dat bestaat uit CH 4, CO 2, H 2 S, H 2 O. Het biogas kan gebruikt worden voor het opwekken van elektrische en/of thermische energie. B. Is de mest, die wordt vergist, afkomstig uit één eigen inrichting? Als één inrichting wordt beschouwd: De tot een zelfde onderneming of instelling behorende installaties die onderling technische, organisatorische of functionele binding hebben en in elkaars onmiddellijke nabijheid zijn gelegen. In de praktijk wordt onder inrichting verstaan: alle bouwwerken en installaties die gevestigd zijn op één bouwblok. Stallen op een andere locatie kunnen wel tot één bedrijf horen, maar worden over het algemeen niet tot dezelfde inrichting gerekend. Iedere inrichting heeft meestal ook een eigen Wm-vergunning. Toch is het begrip inrichting onder invloed van jurisprudentie enigszins rekbaar. Wanneer verschillende bedrijfslocaties technische, organisatorische en functionele binding met elkaar hebben, kunnen deze toch als één inrichting aangemerkt worden. Het bevoegd gezag bepaalt uiteindelijk per afzonderlijk geval of meerdere bedrijfslocaties toch tot dezelfde inrichting horen. Blijkt uit deze beoordeling dat verschillende bedrijfslocaties van één en hetzelfde bedrijf tot één inrichting behoren, dan kan de mestvergistingsactiviteit tot mestvergisting op boerderijniveau worden gerekend. (Infomil, 2001) Door middel van deze vraagstelling wordt er een onderscheid gemaakt tussen de verschillende niveaus waarop mestvergisting plaats kan vinden, namelijk boerderijniveau of buurtniveau / centrale mestvergisting. Ja, de mest is afkomstig uit één eigen inrichting. Er is sprake van mestvergisting op boerderijniveau. Vervolg het stroomschema bij punt 1.1. Nee, de mest is afkomstig uit meerdere inrichtingen. Er is sprake van mestvergisting op buurtniveau / centraal niveau. Vervolg het stroomschema bij 2.1. 1.1 Boerderijniveau Er wordt biomassa vergist op boerderijniveau. Dit houdt in dat de biomassa die vergist gaat worden afkomstig is van één inrichting welke in gebruik is van de initiatiefnemer. 2.1 Buurt-/Centraalniveau Er wordt biomassa vergist op buurt-/centraalniveau. Dit houdt in dat de biomassa afkomstig is van buiten de eigen inrichting. Er kan echter ook biomassa van de eigen inrichting worden vergist, samen met biomassa afkomstig van derden. Dit wordt kort behandeld in hoofdstuk 8. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 4

1.2 Worden er co-producten toegevoegd? Deze vraag is bedoeld om te bepalen of er naast dierlijke mest ook nog andere organische reststromen aan het vergistingsproces worden toegevoegd. Onder dierlijke meststoffen behoren: drijfmest en stapelbare dierlijke mest. De overige organische rest-/afvalproducten die eventueel aan het vergistingsproces worden toegevoegd, worden ook wel co-producten genoemd. Deze stap is van essentieel belang voor de soort installatie, de benodigde installatieonderdelen, de gasopbrengst, de benodigde vergunningen en dergelijke. Nee, er worden geen co-producten aan het vergistingsproces toegevoegd. Dit houdt dus in dat er alleen dierlijke mest en eventueel stapelbare mest afkomstig van de eigen inrichting vergist zullen gaan worden. Stapelbare mest wordt juridisch niet gezien als zijnde een co-product. In de praktijk wordt dit wel als co-product aan het vergistingsproces toegevoegd. Vervolg het stroomschema bij 1.3.1. Ja, er worden co-producten aan het vergistingsproces toegevoegd. Dit houdt in dat er naast dierlijke en stapelbare mest afkomstig van de eigen inrichting ook andere bedrijfseigen organische producten worden toegevoegd. Hierbij valt te denken aan producten als voerresten, kuilmaïs, stro, slootmaaisel, enzovoorts. Indien er co-producten aan het proces worden toegevoegd, dan wordt het proces co-vergisting genoemd in plaats van mestvergisting. Bij co-vergisting is echter van groot belang dat de co-producten niet als afvalstof worden aangemerkt. Op het onderwerp co-vergisting wordt nader ingegaan in Hoofdstuk 6. Vervolg het stroomschema bij 1.2.1. 1.3.1 Eigen mest Er wordt alleen mest vergist die afkomstig is van de eigen inrichting. Onder mest wordt verstaan: Drijfmest afkomstig van rundvee en varkens, maar ook stapelbare meststoffen zoals pluimveemest en stalmest. De consequenties hiervan worden uitgewerkt op elk van de relevante aspecten, namelijk technisch / technologisch, bedrijfseconomisch, ruimtelijke ordening en milieu. Dit zal gebeuren in de stroomschema s van de bijbehorende hoofdstukken. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 5

1.2.1 Zijn de co-producten afkomstig van derden? Door deze vraag wordt er een onderscheid gemaakt tussen co-producten afkomstig van de eigen inrichting en co-producten afkomstig van derden. Dit onderscheid is van groot belang voor de wet- en regelgeving met betrekking tot mestvergisting. Nee, er worden alleen co-producten afkomstig van de eigen inrichting toegevoegd. Het kan hierbij gaan om producten zoals voerresten en stro van de eigen inrichting. Of dat de co-producten afkomstig zijn van de eigen inrichting is hierbij een belangrijk criterium. Co-producten van de eigen inrichting, die voortgekomen zijn uit de normale agrarische bedrijfsvoering, worden namelijk niet als afvalstof aangemerkt en mogen daarom vergist worden. Vervolg het stroomschema bij 1.3.2. Ja, er worden co-producten afkomstig van derden vergist. Naast eventuele co-producten afkomstig van de eigen inrichting worden er ook co-producten van derden vergist. Het kan hierbij gaan om zuiveringsslib, bermmaaisel, GFT-afval, plantaardige vetten, enzovoorts. Het vergisten van deze co-producten is mogelijk indien ze niet als afval worden getypeerd. Het vergisten van bovengenoemde producten op boerderijniveau is momenteel nog zeer problematisch en aanvullend beleid is hiervoor zeker nodig. Vervolg het stroomschema bij 1.3.3. 1.3.2 Eigen mest en eigen co-producten Er worden dierlijke mest en co-producten van de eigen inrichting vergist. Vervolgens kunnen de consequenties hiervan op het gebied van techniek/technologie, bedrijfseconomie, ruimtelijke ordening en milieu worden uitgewerkt. Verdere uitleg omtrent co-vergisting met betrekking tot de verschillende modules is opgenomen in het hoofdstuk 6. 1.3.3 Eigen mest en co-producten van derden Er wordt dierlijke mest van de eigen inrichting vergist. Daarnaast worden ook co-producten van derden aan het vergistingsproces toegevoegd. Bij deze optie is het natuurlijk ook mogelijk dat co-producten afkomstig van de eigen inrichting aan het proces worden toegevoegd. Vervolgens kunnen de consequenties hiervan op het gebied van techniek / technologie, bedrijfseconomie, ruimtelijke ordening en milieu worden uitgewerkt. Verdere uitleg omtrent co-vergisting met betrekking tot de verschillende modules is opgenomen in hoofdstuk 6. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 6

3 Technologie / techniek In dit hoofdstuk wordt ingegaan op de technologische en technische achtergronden van de mestvergistingsinstallatie. Allereerst zal worden beschreven hoe het principe van mestvergisting verloopt, waarbij de factoren die van belang zijn bij het proces afzonderlijk worden beschreven. Daarnaast worden de verschillende biochemische stappen in de reactor nader uitgewerkt. Vervolgens worden de verschillende reactortypen uitgelegd en tenslotte staat beschreven wat er met de diverse producten uit de installatie gedaan kan worden. 3.1 TECHNOLOGISCHE ASPECTEN MESTVERGISTING 3.1.1 Principe mestvergisting Vergisting is het afbreken van organische stof in biomassa onder anaërobe (zuurstofloze) omstandigheden met behulp van methaanvormende microorganismen. Deze biomassa kan bestaan uit mest, maar er kunnen ook diverse andere organische producten aan het mengsel worden toegevoegd. Bij het vergistingsproces ontstaat biogas, een gasmengsel dat voor 60-65% bestaat uit methaan en voor 35-40% uit CO 2. Het bevat verder een kleine fractie H 2 S en NH 3 en een verzadigde hoeveelheid water. Het uiteindelijke doel van mestvergisting is het produceren van biogas uit mest en eventuele co-producten, waarbij biogas omgezet kan worden in warmte en elektriciteit in een gasmotor, of enkel in warmte in een warmwaterketel. (Korsten et al., HAS KennisTransfer, 2002) Het vergistingsproces is te verdelen in twee hoofdstappen, de zure vergisting en de methaanvergisting. De zure vergisting vormt vooral vluchtige vetzuren. Bij de methaanvergisting worden deze vetzuren omgezet in CO 2 en CH 4. Het verloop van het vergistingsproces is afhankelijk van een aantal factoren, namelijk: de temperatuur de zuurgraad verblijftijd C/N-verhouding procesremmende stoffen (zware metalen, medicijnen) menging drogestofgehalte Hieronder zullen deze factoren afzonderlijk beschreven worden. 3.1.1.1 Temperatuur De temperatuur van het gehele proces is van invloed op de snelheid waarmee het vergistingsproces verloopt. Bij een hogere temperatuur verloopt het proces sneller, waardoor er meer biogas in een kortere tijd vrijkomt. De totale hoeveelheid biogas die vrijkomt blijft echter gelijk. Er zijn hierbij drie zones te onderscheiden, namelijk: psychrofiele zone: 0 20 C, optimum 17 C mesofiele zone: 20 45 C, optimum 33 C thermofiele zone: 45 75 C, optimum 55 C De optimumtemperatuur in een zone is de temperatuur waarbij het vergistingsproces in deze zone optimaal verloopt. Hierbij is de biogasopbrengst dus maximaal en de vergistingsduur minimaal. Psychrofiele vergisting (ook wel koude vergisting genoemd) is het proces van vergisting dat zich afspeelt bij een optimumtemperatuur van 17 C. Psychrofiele vergisting treedt altijd op bij het opslaan van mest in traditionele kelders of silo s 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 7

(spontane vergisting). Bij psychrofiele vergisting wordt meestal niet geïsoleerd en weinig of niet verwarmd. Investeringskosten zijn dus relatief laag. Deze manier van vergisting is niet geschikt om toe te passen in een aparte vergister, het biogas komt namelijk maar heel langzaam vrij. Onder de 25 C zal de gasopbrengst snel afnemen, doordat de activiteit en vooral de groei van de bacteriën temperatuursafhankelijk is. Als de temperatuur van het vergistingsproces onder de 15 C ligt, is de gasopbrengst minder dan 30% van de maximale opbrengst. De verblijftijd van de mest in een psychrofiele reactor kan wel oplopen tot meer dan 100 dagen. Daarom zal dit proces niet worden toegepast bij mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau. Mesofiele vergisting speelt zich af bij een optimumtemperatuur van 33 C. Bij voorkeur moet de temperatuur tussen de 30 en 40 C blijven. Deze temperatuur is uitermate geschikt om in de vergistingsreactor toe te passen. De methaanvormende bacteriën in dit proces zijn namelijk niet zo gevoelig voor veranderingen in de temperatuur of de zuurgraad in de reactor. Zeker op boerderijniveau is dit een aan te bevelen proces. De verblijftijd van de mest bij dit proces kan variëren van 15 40 dagen afhankelijk van de mestsoort en het type reactor. Thermofiele vergisting speelt zich af bij een optimumtemperatuur van 55 C. Voordeel van de hogere temperatuur is dat het biogas sneller vrijkomt, waardoor volstaan kan worden met een kortere verblijftijd (10 20 dagen). De totale hoeveelheid biogas die vrijkomt is echter niet hoger dan bij mesofiele vergisting. Het biogas komt alleen sneller vrij. Het CH 4 -gehalte in het biogas is bij een thermofiel proces gemiddeld 3% lager dan bij een mesofiel proces. Nadeel van het thermofiele proces is dat er relatief veel energie toegevoerd moet worden, om de mest in de reactor op temperatuur te houden. De methaanvormende bacteriën zijn bij thermofiele vergisting uitermate gevoelig voor schommelingen in temperatuur en zuurgraad. Een kleine schommeling van de zuurgraad kan al fataal zijn voor de thermofiele methaanvormende bacteriën. Temperatuurschommelingen in de vergister van 1 tot 2 C zijn geen probleem. Wanneer de temperatuur meer dan 2 tot 3 C schommelt neemt de gasproductie af. Door de hogere temperatuur is het vrije NH 3 -gehalte in de vergistende mest hoger (het evenwicht tussen NH 3 en NH 4 +, verschuift richting NH 3 ). Het vergistingsproces is hier gevoelig voor, adaptie van de methaanbacteriën aan de vrije NH 3 kan dit echter ondervangen. Dit proces is echter in Nederland nog nooit op boerderijniveau toegepast. Doordat de vergister kleiner kan worden gebouwd en er zo op de kosten kan worden bespaard, zijn er op termijn wellicht mogelijkheden voor thermofiele vergisting. (Korsten et al., HAS KennisTransfer, 2002; Van Lent en van Dooren, 2001; de Ruijter, 2001) 3.1.1.2 Zuurgraad Hydrolyse is mogelijk in een breed ph-traject. De optimale ph van verzuring van koolhydraten bedraagt 5,5 6,0 en van eiwitten 7,0 7,5. De optimale ph voor methaanvorming bedraagt 7,5 8,5. Mest (ph 7,5 8,0) bevat een hoog gehalte aan ph-bufferende stoffen zoals HCO 3 -, NH 3 en PO 4 3-. Hydrolyse, verzuring en methaanvorming van mest in een gemengde reactor zal nauwelijks ph veranderingen teweegbrengen, als echter veel gemakkelijk afbreekbare koolhydraten in de vorm van co-producten aan de mest worden toegevoegd, bestaat het gevaar van verzuring van de reactorinhoud tot zelfs ph <5 hetgeen resulteren in volledige ontzetting van de methaanvorming. (Geurts van Kessel, 2002) 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 8

3.1.1.3 Verblijftijd Er dient een minimale verblijftijd van de mest in de reactor te worden aangehouden in verband met het uitspoelen van de methaanvormende bacteriën. Het aanhouden van deze verblijftijd is noodzakelijk, omdat de methaanvormende bacteriën langzaam groeien en dan nog niet voldoende nieuwe bacteriën hebben aangemaakt. Er is ook sprake van een maximale verblijftijd. Bij een verblijftijd groter dan deze maximale verblijftijd is de biogasproductie dermate laag, dat de warmtebehoefte van de reactor groter is dan de calorische waarde van het gevormde biogas. (Korsten et al., HAS KennisTransfer, 2002) 3.1.1.4 C/N-verhouding Voor de energievoorziening van de bacteriën zijn koolstof (C) en zuurstof (O) nodig. Verder zijn voor de eiwitvoorziening en de bacterievermeerdering nog waterstof (H), stikstof (N), zwavel (S) en fosfor (P) nodig. Daarnaast zijn er ook nog spoorelementen en ijzer nodig. Bij een lage C/N-verhouding is er veel stikstof en weinig koolstof aanwezig. Is er teveel stikstof aanwezig dan kunnen de bacteriën afsterven. Bij een te lage N- concentratie zal er niet voldoende koolstof worden omgezet. Een C/N-verhouding van 30 is het beste compromis. (Korsten et al., HAS KennisTransfer, 2002) 3.1.1.5 Procesremmende stoffen Zware metalen en eventueel in de mest aanwezige medicijnen (antibiotica) hebben een negatieve invloed op het vergistingsproces. Zij remmen het proces namelijk af, waardoor er minder biogas wordt geproduceerd. Daarnaast worden deze stoffen niet vergist. Ze blijven dus aanwezig in het digestaat. Hierdoor kunnen de zware metalen op het land en in de bodem terechtkomen, wanneer het digestaat op het land wordt uitgereden. 3.1.1.6 Menging Voor het verloop van het vergistingsproces is het van belang dat er goed gemengd wordt. Hierdoor wordt de inhoud homogeen door de reactor verdeeld. Daarnaast wordt de afbraaksnelheid ook groter, omdat de bacteriën door het mengen intensiever in contact komen met de voeding. Er kunnen plaatselijk minder goede procesomstandigheden optreden door ophopingen van voeding, verontreinigingen, afbraakproducten en temperatuursverschillen. Deze worden door goed mengen voorkomen. Tenslotte is menging ook van belang om drijflagen, schuimvorming in de reactor en ophoping van zand onder in de reactor te voorkomen. 3.1.1.7 Drogestofgehalte Het drogestofgehalte van de mest is ook van invloed op het verloop van het vergistingsproces. Het drogestofgehalte van het te vergisten materiaal mag maximaal 15% bedragen bij een propstroomvergister. Bij een volledig geroerde vergister mag het drogestofgehalte maximaal 8-10% bedragen. Deze typen vergisters zullen in hoofdstuk 3 verder worden besproken. In tabel 3.1 staan een aantal verschillende producten weergegeven met daarbij het drogestofgehalte, de biogasopbrengst en het aantal kwh. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 9

Tabel 3.1 Biogas- en kwh-opbrengst per mestsoort Mestsoort DS% Biogasopbrengst (m³/ton) kwh Vleesvarkenmest 9 27 48 Zeugenmest 5 15 27 Rundveemest 10 14 26 Kippenmest 25 82 147 Bermgras 30 120 216 Maïs 30 150 270 Plantaardig vet 100 560 1000 (HASKennisTransfer, 2002) De meest gangbare mestsoorten om te vergisten zijn vleesvarkens-, zeugen- en rundveemest. Hiervan is ook de meeste mest beschikbaar. Daarnaast is het drogestofgehalte van deze soorten mest niet zo hoog. Aan deze stromen mest kunnen weer andere producten, zoals kippenmest, bermgras, maïs en plantaardig vet worden toegevoegd, die de biogas opbrengst aanzienlijk verhogen. 3.1.2 Biochemische achtergrond Deze paragraaf behandelt de biochemische achtergrond van het vergistingsproces. Aan het vergistingsproces neemt een groot aantal verschillende micro-organismen deel. Dit proces kenmerkt zicht door anaërobe omstandigheden, dat wil zeggen dat het proces zich afspeelt in een zuurstofloze omgeving. De micro-organismen zetten complex, organisch materiaal om in CH 4, CO 2, H 2 O, H 2 S en NH 3. Het vergistingsproces kan worden opgedeeld in vier fasen. Deze zijn: hydrolyse fermentatie (zuurvorming) acetogenese methanogenese In figuur 3.1 wordt het gehele vergistingsproces schematisch weergegeven. Hydrolyse: koolhydraten eiwitten vetten monomere suikers aminozuren hogere vetzuren glycerol Acidogenese: vetzuren + alcohol H 2 + CO 2 + NH 3 + H 2 S Acetogenese: azijnzuur + H 2 + CO 2 mierezuur + methanol Methanogenese: CH 4 + CO 2 Figuur 3.1 Schematische weergave vergistingsproces (Korsten et al., HAS KennisTransfer, 2002) 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 10

3.1.2.1 Hydrolyse In de eerste fase van het proces (de hydrolyse) worden complexe, niet opgeloste biopolymeren (dit zijn vetten, eiwitten en koolhydraten) omgezet in minder complexe, opgeloste verbindingen door inwerking van extracellulaire enzymen. Deze enzymen worden gevormd door fermentatieve bacteriën die deze opgeloste stoffen door de celwand en membraan kunnen opnemen. Dit kunnen ze niet bij onopgeloste biopolymeren. Koolhydraten worden ook wel sachariden genoemd. Zij bestaan uit opgeloste monoen disachariden en niet opgeloste polysachariden. De mono- en disachariden kunnen al wel in de bacteriecel worden opgenomen, daarom is de hydrolyse alleen voor de polysachariden. Hieronder volgen enkele voorbeelden van sachariden: Monosachariden: druivensuiker (D-glucose); vruchtensuiker (D-fructose). Disachariden: moutsuiker (maltose); biet-/rietsuiker (sacharose); melksuiker (lactose). Polysachariden: amylose (zetmeel); chitine; (hemi-)cellulose. Eiwitten bestaan uit lange ketens van aminozuren. De extracellulaire enzymen knippen de ketens tot losse aminozuren. Een kenmerk van aminozuren is de aanwezigheid van een NH2-groep en een carboxylgroep (COOH). Een voorbeeld van een aminozuur is alanine. Vetten zijn opgebouwd uit een glycerolmolecuul en drie hogere vetzuren. Voorbeelden hiervan zijn palmatinezuur en stearinezuur). 3.1.2.2 Acidogenese Na het omzetten de niet-opgeloste biopoiymeren in minder complexe, opgeloste verbindingen, volgt de acidogenese ofwel de verzuringsfase. In de cellen van de fermentatieve bacteriën worden opgeloste organische verbindingen omgezet in een reeks eenvoudige verbindingen. Een aantal producten die daarbij vrijkomen zijn: vluchtige vetzuren alcoholen waterstofgas (H 2 ) koolzuurgas (CO 2 ) ammoniak (NH 3 ) Deze producten hebben door hun samenstelling een verzurende invloed op de omgeving. Daarom wordt de fermentatiefase ook wel de zuurvormende fase genoemd. 3.1.2.3 Acetogenese Hierbij vindt biochemische omzetting plaats van de in de fermentatiefase ontstane organische stoffen. Naast azijnzuur (CH 3 COOH), koolzuurgas (CO 2 ) en waterstof (H 2 ) ontstaat er ook nieuw celmateriaal. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 11

3.1.2.4 Methanogenese In deze fase worden azijnzuur, waterstof en koolzuurgas omgezet in biogas. Dit biogas bestaat voornamelijk uit methaangas (CH 4 ) en koolzuurgas. Deze omzetting vindt plaats volgens de volgende reactievergelijkingen. Deze fase wordt ook wel de methaanvormende fase genoemd. (Korsten, et al. HAS KennisTransfer, 2002) CH 3 COO + H 2 O CH 4 + HCO 3 HCO 3 + H + + 4 H 2 CH 4 + 3 H 2 O 4 CH 3 OH 3 CH 4 + CO 2 + 2 H 2 O 4 HCOO + 2 H + CH 4 + CO 2 + 2 HCO 3 3.1.3 Ontzwaveling biogas Het biogas bestaat voor 50 tot 85% uit methaan (CH 4 ), voor 15 tot 50% uit koolzuur (CO 2 ). Daarnaast zijn er ook nog 0 tot 0,2% waterstof (H 2 ), 0 tot 0,2% stikstof (N 2 ), 0 tot 1% zwavelwaterstof (H 2 S) en enkele sporen van vluchtige organische componenten aanwezig. Zwavelwaterstof is schadelijk voor de motor van de warmtekrachtkoppeling en voor het leidingnetwerk. H 2 S tast namelijk metalen als ijzer, koper en brons aan. Het is daardoor aan te bevelen om het leidingnetwerk, dat voor de ontzwaveling zit, niet van deze metalen te maken. Om zwavelwaterstof uit het biogas te verwijderen zijn diverse technieken voorhanden. Sinds enige tijd wordt biogas ontzwaveld door een kleine hoeveelheid lucht aan het biogas toe te voegen, rechtstreeks in de gasopslag. Afhankelijk van de hoeveelheid H 2 S in het biogas moet er 2 tot 6 vol.% lucht aan het biogas worden toegevoegd. Wanneer een beperkte hoeveelheid lucht wordt toegevoegd aan het biogas, ontstaat een reactie met de sulfide oxiderende bacteriën. Uit deze reactie ontstaat als tussen product elementair zwavel, die als vaste stof terug te vinden is in het digestaat. Wordt er echter teveel lucht toegevoerd, dan verloopt een tweede reactie. Hierbij wordt de elementaire zwavel omgezet tot zwavelzuur. Dit zwavelzuur zal in de mest weer omgezet worden in zwavelwaterstof, zodat er geen verwijdering van deze ongewenste stof heeft plaatsgevonden. Daarnaast wordt biogas in lucht een uiterst explosief mengsel. Een juiste dosering van de toegevoerde lucht is uiterst belangrijk. De reductie van H 2 S is afhankelijk van de temperatuur, de reactietijd, de hoeveelheid en de plaats van luchttoevoer. Bij goede omstandigheden kan er een reductie plaatsvinden van 95% tot een concentratiedaling onder de 50 ppm. Deze methode kan vrij eenvoudig toegepast worden met goedkope materialen. Een meetinstrument dat het zwavelwaterstofgehalte in het biogas meet, kan indiceren of er iets meer of iets minder lucht aan het biogas toegevoegd moeten worden. Dit toevoegen kan uiterst eenvoudig gebeuren met bijvoorbeeld een simpel aquarium pompje. Deze methode werkt uiterst effectief tegen lage kosten, tegenwoordig is deze methode dan ook het meest toegepast bij mestvergistingsinstallaties op boerderijniveau. Ook kan er ijzerchloride (FeCl 3 ) gedoseerd worden in de reactor. Een reductie tot minder dan 100 ppm. is in het verleden gehaald. Deze hierdoor bereikte zuivering is meestal niet voldoende waardoor er een extra nazuivering nodig kan zijn. Het biogas kan biologisch gezuiverd worden door middel van een vastbedreactor. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een waterscrubber (adsorptie) in combinatie met een biologische ontzwavelingsunit. Bij dit principe wordt water over een filter gesprenkeld. In het filterbed komen water en lucht elkaar in tegenstroom tegen. Aan het biogas wordt 4 6 vol.% lucht toegevoegd voordat deze de zuivering ingaat. Het filterbed biedt de mogelijkheid voor scrubben en het laten groeien van 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 12

ontzwavelende micro-organismen. Hierbij ontstaat zwavelzuur dat terug te vinden is in het digestaat. Tenslotte kan er ook gekozen worden om het biogas door een kist met vetvrije roestende ijzerkrullen leiden. Bij deze methode kan de kist met ijzerkrullen geregenereerd worden, waardoor deze steeds opnieuw gebruikt kunnen worden. Nadeel van deze methode is dat er veel warmte vrijkomt bij regeneratie. (Korsten et al.,has KennisTransfer, 2002; Van Lent en van Dooren, 2001) 3.1.4 Digestaat De uitvergiste mest wordt ook wel digestaat genoemd. Het digestaat uit een mestvergistingsinstallatie kan nog altijd als meststof toegediend worden op het land. Wat de gevolgen zijn voor de uitrijmogelijkheden van digestaat waarin ook coproducten meevergist zijn, worden beschreven in hoofdstuk 6, covergisting. Digestaat toedienen op landbouwgrond kent voor- en nadelen ten opzichte van verse dierlijke mest. De meest bekende voordelen zijn: Bij mestvergisting is geen sprake van mineralenverliezen na vergisting. De gehalten N, P en K zijn immers gelijk. Alleen de vorm waarin deze stoffen in het digestaat aanwezig zijn, is veranderd. De dunne fractie van vergiste mest heeft een hogere werkingscoëfficiënt dan gewone mest, door het hoge aandeel minerale stikstof. Tijdens het vergistingsproces wordt een groot deel van de organisch gebonden stikstof omgezet in minerale stikstof. Hierdoor kan op kunstmest stikstof bespaard worden. De werking stijgt van ca. 65% naar 80% van N-totaal. Het gehalte aan ammoniak stijgt tot 75% van N-totaal. Een groter gedeelte van de stikstof uit de mest is hierdoor direct beschikbaar voor het gewas. Voor een aantal gewassen is een snelle werking gunstig, bijvoorbeeld voor grasland en aardappelen (DLV adviesgroep NV 2002). 3.2 Technische aspecten mestvergisting Een vergistingsinstallatie is een technisch geheel waarin gebruik wordt gemaakt van natuurlijke processen om uit biomassa, energie te halen. Vergisten is het anaëroob afbreken van organisch materiaal door bacteriën. Via vergisting of fermentatie van de organische stof in de biomassa wordt biogas gevormd, dat na (biologische) ontzwaveling uiteindelijk verbrand kan worden in bijvoorbeeld een gasmotor (Warmte krachtkoppeling). Hierbij wordt groene elektriciteit en warmte geproduceerd. Dit stelt de veehouder in staat voor een groot deel in zijn eigen energiebehoefte te voorzien en eventueel energie te leveren aan het energienet of andere verbruikers. Een vergistingsinstallatie kan opgedeeld worden in drie functionele delen: de productie van biogas, de benutting van biogas en de voor- en na-opslag van mest. In dit hoofdstuk zullen de verschillende onderdelen worden beschreven met de bijbehorende functie. Behalve de vergister zelf, zal ook beschreven worden hoe de opslag van processtoffen kan plaatsvinden. Tenslotte volgt een beschrijving van de benutting van het biogas volgens diverse systemen. (Stimuland Overijssel, CCS, Ecofys, 2002) 3.2.1 Type vergistingsinstallaties Vergisters zijn in twee hoofdtypen in te delen: propstroomsystemen en volledig geroerde systemen. De volledig geroerde systemen kunnen vervolgens nog ingedeeld worden in vergisters met constante inhoud en vergisters met variabele inhoud. Tenslotte zal ook nog de tweetrapsvergister aan bod komen. 'Vergunningverlening en haalbaarheid van vergisting van mest en biomassa' 13