Bio-energie

Bio-energie is een verzamelnaam voor energie die uit biomassa en afval wordt gehaald. Duurzaam is bio-energie pas als de voorraad biomassa niet afneemt. Dit zit namelijk zo: Andere vormen van duurzame-energie zijn onuitputtelijke bronnen, zoals de zon, wind en water. Biomassa kan wel op raken, maar de kans is heel klein, dan zal bijvoorbeeld al het afval moeten verdwijnen en er geen mest meer moeten zijn. Wat is Bio-Energie? Door zonlicht wordt uit de vastgelegd in plantaardig materiaal, dit wordt genoemd. De CO2 wordt door middel van koolstofverbindingen vastgelegd in het plantaardig materiaal. Bij dit proces komt zuurstof vrij Bij het omzetten van plantaardig materiaal in energie komt biogas vrij, dit bestaat voor 60% uit methaan en ook voor een deel bestaat uit CO2. Methaan is een zeer schadelijk stof voor het milieu en wordt daarom meestal meteen verbrand. Het voordeel van bio-energie is dus dat er eigenlijk geen extra CO2 vrijkomt, omdat de CO2 die bij de omzetting naar biogas vrijkomt al eerder is opgenomen door het plantaardig afval.
Waarvan wordt bio-energie gemaakt? Er zijn twee mogelijkheden om bio-energie uit op te wekken: Geteelde of geoogste biomassa en organische reststromen (afval). Biomassa bestaat uit bomen en planten waarin natuurlijke grondstoffen (CO2 en zonlicht) zijn vastgelegd. Soms worden gewassen er speciaal voor gekweekt. Dit plantaardig materiaal kan ook omgezet worden in dierlijk organisch materiaal, daarom kun je mest ook zien als een vorm van bio-energie. Organische reststromen zijn bijvoorbeeld snoeiafval, oud papier en sommige van deze reststromen behoren tot afval. Het milieuvriendelijkste is om toe te passen. Dit betekent dat je materiaal net zo lang hergebruikt totdat het nergens geschikt meer voor is. Daarna kun je er dan bio-energie uit opwekken. Is bio-energie betaalbaar? Bio-energie is over het algemeen vrij duur vergeleken met de brandstof die gebruikt wordt voor. Bio-energie installatie zelf is zeer prijzig. De plaatsen waar bio-gas vrijkomt liggen vaak afgelegen dus er zijn ook hele lange buizen voor nodig en dat tikt ook behoorlijk aan. Na de 2e energienota nam de overheidssteun voor duurzame-energie af. In de 3e energienota, die kwam door de liberalisering van de energie markten (dat het open staat voor particulieren), werden veel dingen weer bijgesteld. Bio-energie: Omzetting Biomassa kan in verschillende vormen van energie worden omgezet: elektriciteit, warmte en gasvormige of vloeibare brandstoffen (biofuels). De technische opties komen achtereenvolgens aan de orde: Verbranding Bij verbranding van biomassa, in een speciaal daartoe ontworpen verbrandingsinstallatie, komt warmte vrij die kan worden gebruikt om aardgas of propaan te vervangen of om elektriciteit mee op te wekken. Er zijn drie opties: • Een verwarmingsinstallatie stoken op biomassa. Zo kan het aantrekkelijk zijn om de verwarming van slachtkuikenstallen te realiseren met een installatie die houtsnippers of houtpellets verbrandt in plaats van propaan. • Het verbranden van schone houtresten voor de gelijktijdige opwekking van elektriciteit en warmte in een warmtekrachtinstallatie. Hierbij moet wel een mogelijkheid voor warmtebenutting bestaan. • Het meestoken van hout of andere biomassabrandstoffen in kolencentrales voor de productie van met name elektriciteit. Verbranding is een beproefde techniek, die op korte termijn grootschalige benutting van bio-energie mogelijk maakt. In Nederland wordt biomassa verbrand bij de houtverwerkende industrie, waarbij het in het algemeen gaat om de benutting van de warmte. De schaalgrootte varieert van enkele honderden kW tot 1 MW. Grootschalige toepassing van verbranding is te vinden in Cuijk, Lelystad en Schijndel. Vergisting Bij vergisting zetten bacteriën 'natte' biomassa (mest, groente-, fruit- en tuinafval, bermgras, dierlijke vetten, etc.) om in biogas. Dit gebeurt in een zuurstofloze omgeving (anaëroob) en bij lage temperaturen. Bij mesofiele vergisting is de temperatuur rond de 37 graden Celsius en bij thermofiele vergisting rond de 55 graden Celsius. Het biogas bestaat voor ongeveer 65% uit methaan en kan daarom dienen als brandstof voor een gasmotor die elektriciteit en warmte opwekt. De rest van het biogas bestaat voornamelijk uit CO2. Vergisting wordt op agrarische bedrijven in het buitenland, zoals Duitsland en Denemarken al veel toegepast. In Nederland zijn het op dit moment vooral rioolwaterzuiveringsinstallaties en enkele bedrijven in de voedingsmiddelenindustrie die gebruik maken van de vergistingstechniek en zo hun eigen energie produceren. De biogasopbrengst van een mestvergistingsinstallatie kan worden verbeterd door toevoeging van andere organische residuen. We spreken dan van co-vergisting. Voorbeelden van deze residuen zijn GFT, bermgras en plantaardige of dierlijke vetten. Een hogere biogasopbrengst verbetert het financieel rendement van een mestvergistingsinstallatie aanmerkelijk.
Vergassing Bij vergassing wordt vaste biomassa door verhitting met weinig zuurstof omgezet in een brandbaar gas. Het stookgas kan vervolgens worden verbrand in een gasmotor of gasturbine, voor het opwekken van elektriciteit of warmte. Er bestaan verschillende vergassingstechnieken, die over het algemeen nog in het ontwikkelingsstadium verkeren. Vanwege het hoge energetische rendement tegen relatief lage kosten, wordt er wel veel van verwacht in de toekomst. Enkele demonstratieprojecten zijn momenteel in voorbereiding. Omzetting in vloeibare brandstoffen Omzetting van biomassa in vloeibare brandstoffen (biofuels) kan op verschillende manieren plaatsvinden: • Door fermentatie: de omzetting met behulp van bacteriën van producten als suikerbiet en graan in bio-ethanol. • Door transesterificatie, waarbij biodiesel uit bijvoorbeeld koolzaad wordt verkregen. • Door pyrolyse: het snel, bij een hoge temperatuur en in een zuurstofvrije omgeving, omzetten van biomassa in gasvormige, vloeibare en vaste producten. Door de relatief hoge energie-inhoud worden de meeste biofuels toegepast in de transportsector (auto's, bussen, tractoren). Naar de omzetting van biomassa in vloeibare brandstoffen vindt nog veel onderzoek plaats. Een project voor de grootschalige productie van bio-ethanol is in voorbereiding. Vergisting maakt dierlijke mest waardevoller Vergisting is een proces waarbij de mest, onder invloed van bacteriën, wordt omgezet. Bij dit proces komt gas vrij, dat beter bekend is onder de naam biogas. Dit bestaat voor een groot deel uit het brandbare methaan en kan worden gebruikt om warmte en/of elektriciteit op te wekken. Ecogas heeft een nieuw vergistingsproces ontwikkeld dat op ieder middelgroot veehouderijbedrijf kan worden geïnstalleerd. Het proces kenmerkt zich door eenvoud, robuustheid en betrouwbaarheid. Het stelt de veehouder in staat om voor een groot deel in zijn eigen energiebehoefte te voorzien. Dit gebeurt door het verbranden van het opgewekte gas in een zogenaamde WKK-motor. Het gas wordt gebruikt als brandstof voor een gasmotor, die een generator aandrijft en zo elektriciteit produceert. Tegelijkertijd wordt, tijdens het koelen van de motor, water verwarmd dat kan worden gebruikt voor verwarming van bijvoorbeeld de stallen. De veehouder bespaart hierdoor op gas en elektriciteit. Minder stank Tijdens de vergisting krijgt de mest een andere kwaliteit. Dat is logisch, omdat er gedurende het vergistingsproces het een en ander met de mest gebeurt. Bacteriën in de vergister breken een deel van het organisch materiaal af. Hierdoor krijgt de vergiste mest ongeveer 30% minder organisch materiaal. Het is stabieler en voor een belangrijk deel haar geur kwijtgeraakt. Vergiste mest bevat echter wél dezelfde hoeveelheid mineralen (N, P en K), maar in een andere vorm. In onbewerkte varkensmest bijvoorbeeld is ongeveer 45- 50% van de stikstof in de ammoniumvorm aanwezig. Na vergisting is dat bijna 70%. Dit is een voordeel voor de akkerbouwer die mest afneemt. De stikstof in vergiste mest gedraagt zich meer als kunstmeststikstof. Stikstof en fosfaat scheiden te mest heeft nog een groot voordeel boven onvergiste mest. Het laat zich bij scheiding in een droge en natte fractie beter verdelen in een fosfaatrijke en een stikstofrijke stroom. Met de geschikte apparatuur kan tot 90% van de oorspronkelijk in verse mest aanwezige hoeveelheid fosfaat worden geconcentreerd in de dikke fractie. De dunne fractie bevat dan zo’n 65% van de stikstof, die voor het overgrote deel in de ammoniumvorm aanwezig is. Doordat de mest in twee fracties is gescheiden, kan de akkerbouwer er beter mee uit de voeten. Hij kan optimaal bemesten naar stikstof- en fosfaatbehoefte van het gewas: gedoseerd en op een voor hem gunstig bemestingstijdstip.
Milieu voordelen Het gebruik van stortgas als energiebron heeft evidente voordelen voor het milieu. Het verstoken van het gas betekent, dat het zeer sterke broeikasgas methaan omgezet wordt in een veel minder schadelijke vorm, namelijk CO2. Door met het gas elektriciteit op te wekken, wordt per m3 gas aan emissies van CO2 bij de centrales ruim 1 kilogram bespaard als het een gasgestookte centrale is. Afgezet tegen een bruinkoolcentrale verdubbelt die besparing nog eens! Ook de omzetting van biogas of stortgas naar aardgaskwaliteit levert een emissievoordeel op van ca. 1 kg CO2 per m3 ruw gas. Door het methaan in het spuigas van het membraan nog weer te gebruiken in de wkk, neemt de besparing nog behoorlijk toe. De vergisting van afval is een interessante optie om energie in de vorm van methaangas te winnen. Voor de verwerking van groen afval (GFT) tot compost is vergisting een fraai alternatief. Het conventionele composteren met doorblazen van lucht kost energie en levert uitsluitend CO2 op. Bij vergisting wordt naast CO2 methaan gevormd, zodat het proces netto energie oplevert. Scheiding van afval is interessant voor hergebruik. Het grijze huisvuil bestaat voor een derde deel nog uit organisch materiaal, dat door vergisting als energiebron kan worden gebruikt.