Biomassa reststroom of speciale teelten: randvoorwaarden voor een solide business case Jan E.G. van Dam 10 10 2013
Valorisatie reststromen Greenport Betuwse Bloem Opdracht van Provincie Gelderland Biomassa reststromen: A. Glastuinbouw B. Champignonteelt C. Fruitteelt D. Fruitverwerking E. Laanboomteelt
Potenties reststromen voor Biobased economie Potentiële waarde van componenten: farma / chemicaliën / voedselingrediënten / performance materialen / veevoer / fermentatiegrondstof / (transport)brandstoffen Ideeën geselecteerd op basis van realisatie termijn: kort (1-4 jaar) / middellang (5-10 jaar) / lang (>10 jaar) Afzetperspectieven in en rond de regio Biomassa waardetabel
Samenstelling biomassa
Valorisatie piramide
Cellulose Matrix
A. Glastuinbouw: teelten in Gelderland Vrucht en groenten teelt Paprika Tomaat Sierteelt / snijbloemen Chrysanten Fresia s
A. Glastuinbouw reststromen: paprika stengel en blad celwand cellulose / pectines hemicellulose / lignine rubisco (ruw eiwit / chlorophyl) secondaire metabolieten (alkaloide / flavonoïde ) Capsacinoiden, Capsinoiden Quercitine, luteoline, chrysoeriol Caroteen
A. Phyllis data bestand (WUR/ECN) Tomaat Paprika stengel stengel (%) (%) Extractives EtOH/toluene 10.9 9.5 95% EtOH 4.3 2.4 Hot water 11.4 12.3 Cellulose 31.2 31.1 Hemicellulose 11.7 13.4 Pectin 8.4 9.0 Lignin 12.9 14.5 (www.ecn.nl/phyllis/)
A. Glastuinbouw reststromen sierteelt Chrysanthemum celwand cellulose / pectines /hemicellulose wortels fructaan (inuline) rubisco (ruw eiwit / chlorophyl) secondaire metabolieten (terpenen/ flavonoïde ) Camphor e.a. (bacteriostatisch) Quercitine, Myrceen, caryophyllaan (anti-oxidant) Kleurstoffen, insecticide
A. Verwerking biomassa glastuinbouw Twee fracties: 1. Blad en zacht stengelweefsel extractie eiwit (rubisco) secundaire metabolieten alkaloïden (tot max ca 1,3% ds) fungicide flavonoïden / stilbenoïden / terpenen 2. Houtige metaxyleem (lignocellulose) Ontwikkeling scheidingstechnologie belangrijk 5-10 jaar
Toepassing van houtige vezels pulp / cellulose Papier / karton / vezelplaten Composieten Thermoplastisch (Bio)polymeer composiet Kunststofhars / bioresin Cement/ gips vezel composiet 2 e generatie bioraffinage bioethanol groene chemie (PLA, bio-ethyleen)
Tomatenbakje moulded fibre (40% tomatenblad)
B. Champignonteelt element kg/ton ds 330 organisch C 200-215 CaO 45 N 6-7 P 2 O 5 4 K 2 O 8-9 Na 2 O 0.9 MgO 2,5 Cl 2,3 Rest (Silica?) 64 Champignons op paardenmest geteeld, met stro en kippenmest is gecomposteerd en met gips / schuimaarde of veen vermengd Momenteel als bodemverbeteraar ingezet, met name voor zure gronden (beperkt in NL door meststoffenquota en bladbemestingstechniek) Afzet kost nu 13 /t (naar Duitsland) Scheiding van organisch en anorganisch deel belangrijk
B. Scheidingsmethoden (1) Fysische methoden: deeltjes grootte dichtheid aggregatie Chemische methoden: oplosbaarheid water zuur base oplosmiddelen en zoutoplossingen
B. Scheidingsmethoden (2) Organisch materiaal fractie licht <1.6 2 g / cm 3 (humus) zwaar >2 g/cm 3 (mineraalgebonden C) Flotatiescheiding / decanteren / uitpersen / centrifugeren Drogen / zeven / wind ziften Extractie: humus zuur bodemverbeteraar / health product Mineraal materiaal fractie zure hydrolyse HCl (0.5N) basische hydrolyse (NaOH 0.1N)
B. Organische fractie (60% ds) >50% bestempeld als lignine of humine, tannine (polyfenolen) kleine hoeveelheden kortketen vetzuren Mycelium van champignons bevat: eiwit (11%), chitine (33%), b-glucaan (40%); trehalose / mannitol Ontwikkeling scheidingstechnologie mycelium / humine 5-10 jaar
B. Humine zuren: fulvine- en humine zuur Vitens waterzuivering: (Black gold!) Humine health producten (100 /l) Extractieschema humine zuren
B. Minerale fractie (35-40% ds) Grove scheiding van organische fractie (reeds ontwikkeld) Opties voor winning fosfaat (onderzoek Wageningen UR) mogelijk winning van fosfaat (4 kg P 2 O 5 /ton) 5-10 jaar kalk CaCO 3 en gips CaSO 4 (ca 15%) Gips / kalk recycleren: dehydratatie (calcineren, bv. draaitrommeloven) 1-4 jaar Bouwblokken / stuck mortel
C. Fruitteelt biomassareststoffen Snoeiafval (takken) Gerooide bomen Dunningshout primaire reststoffen Houtige biomassa met schorsmateriaal chippen / zeven vergassing composteren Verbranding op locatie wordt nu nog gedoogd Veranderende regelgeving
D. Resten van fruitverwerking (1) Afvalfruit overrijp onrijp Verwerkingsresten schillen stelen / vezels pitten / zaden vloeibaar afval
D. Resten van Fruitverwerking (2) Momenteel: 75% naar veevoer zaden: eiwit/ olie / polysaccharide vruchten: suiker / organische zuren schillen / doppen: lignocellulose / fenolen Mogelijk winning van: pectine (geleermiddel) suikers voor fermenatie kleur- / geur- / smaakstoffen 5-10 jaar
E. Laanbomen Laanbomen groen blad & scheuten: eiwit / pectine houtige biomassa: lignocellulose vezels schors/ bast: soort specifieke inhoudsstoffen - tannine; sec metabolieten wortelstomp (lignocellulose / bast / zand) Sierbomen, heesters en struiken >1.500 soorten zaden: eiwit/ olie / polysaccharide bloemen: kleur en geurstoffen vruchten: suiker / organische zuren
C./E. Vers hout (fruitbomen / laanbomen) Verbranding (op locatie of in energiecentrale) 0 jaar Papier grondstof (heterogeen, schors vrij!) Bouwmaterialen(heterogeen, schors vrij!) spaanplaat / vezelplaat vezelcement / composiet Themische omzetting pyrolyse (BTG): bio-olie torrefactie (ECN): bio-char Bioraffinage 2 e generatie biobrandstoffen Syngas 1-4 jaar 1-4 jaar 5-10 jaar 1-4 jaar 5-10 jaar 5-10 jaar >10 jaar
Conclusies Grote diversiteit aan producten Per groep diverse mogelijkheden voor bioraffinage, scheiding & toegevoegde waarde Kansen voor afzet overproductie of ook speciale teelt? Consortium vorming met thema s: champost (P, Ca, humine zuur, mycelium) vezels (bakjes, bouwmaterialen, plaatmaterialen) Inhoudsstoffen / metabolieten (biocide, fungicide, geur- en smaakstoffen) rubisco (veevoer, coatings, schuimmiddelen)
solide business case? Schaalgrootte (logistiek, opslag en volumes) Investeringen en business cases Marktvraag, kansen en werkgelegenheid Onderzoek en technologie ontwikkeling Kosten...?
Dank voor uw aandacht!