Algenteeltsystemen voor de tuinbouw II

Algenteeltsystemen voor de tuinbouw II Op weg naar opschaling

Silke Hemming, Wim Voogt en Athanasios Sapounas

Rapport GTB-1294

Abstract NL De productie van hoogwaardige stoffen zoals kleurstoffen of voedingssupplementen uit algen biedt perspectief voor Nederlandse tuinbouwondernemers. Tuinbouwondernemers hebben veel ervaring om de teeltcondities van hun huidige gewassen door klimaatregeling, CO2 dosering, water- en nutriënten voorziening optimaal te sturen voor een hoogwaardig eindproduct. Ze hebben ervaring met de productie van voedingsmiddelen en om aan de daaraan gestelde kwaliteitseisen te voldoen en logistiek en afzet te organiseren. Het ligt voor de hand om deze ervaring te benutten voor de teelt van algen en hiermee nieuwe duurzame producten te leveren en bij te dragen aan de biobased economy. In dit project is experimenteel onderzoek uitgevoerd naar de invloed van verschillende teeltfactoren op de algenproductie in een nieuwe proeffaciliteit met buisvormige algenreactoren in kassen in Bleiswijk. Daarnaast zijn in dit project economische getallen van investerings- en exploitatiekosten verzameld en is er een economisch rekenmodel ontwikkeld om een realistisch perspectief van algenteelt in kassen in schetsen. Hiermee wordt nieuw strategisch inzicht verkregen wat een geschikt teeltsysteem voor de teelt van hoogwaardige algen in combinatie met tuinbouwproductie op grote schaal in de toekomst is. Trefwoorden: algen, fotobioreactoren, tuinbouw, kassen, opschaling, economisch model, experimenten, teeltfactoren, algengroei

Abstract EN The production of high-quality materials such as dyes or food supplements from algae offers opportunities for Dutch horticulture entrepreneurs. Horticultural entrepreneurs have a lot of experience to optimally control crop production and to control the quality of the end product by controlling the growing conditions light, temperature, CO2 dosing, water- and nutrient supply for their current crops. They have experience in food production, in meeting the quality requirements of end-users and in organizing logistics and marketing of end products. It is obvious to use this experience for the cultivation of algae and thus to provide new sustainable high-quality products and to contribute to the bio-based economy. In the current project experimental research is carried out into the influence of various growing conditions for algae production in tubular photobioreactors placed in greenhouses in a new test facility in Bleiswijk. In addition, economic figures on investment and operating costs are collected, an economic calculation model has been developed to estimate a realistic prospect of algae cultivation in greenhouses. This leads to new strategic insight in suitable production systems of highquality algae cultivation in greenhouses on a large scale in the future. Keywords: algae, photobioreactors, horticulture, greenhouses, scaling-up, economic model, experiments, growing conditions, algae production

© 2014 Wageningen, Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek (DLO) onderzoeksinstituut Wageningen UR Glastuinbouw.

Wageningen UR Glastuinbouw Adres Tel. Fax E-mail Internet 2

: Droevendaalsesteeg 1, 6708 PB Wageningen : Postbus 16, 6700 AA Wageningen : 0317 - 48 60 01 : 0317 - 41 80 94 : [email protected] : www.glastuinbouw.wur.nl

Inhoudsopgave Woord vooraf

5

1 Inleiding

7

2

9

3

Bestaande kennis 2.1

Wat zijn microalgen?

9

2.2

Groei van Chlorella sorokiniana als model alg

9

2.3

Economische kengetallen algenproductie

Materialen en methodes

11

3.1

Werkwijze project

11

3.2

Experimenten algenteelt in een kas

11

3.2.1

Kasuitrusting en regeling

11

3.2.2

Algenbioreactoren en regeling

12

3.2.3

Meetsysteem en data-acquisitie

13

3.2.4

Algensoort en opkweek

14

3.2.5

Metingen dichtheid, oogst en biomassaproductie

15

3.3

4

3.2.6 CO2 metingen

16

Economisch model algenteelt in kassen

17

3.3.1

Metingen economische kengetallen algenteeltsystemen in Bleiswijk

17

3.3.2

Aannames economische kengetallen algenteeltsystemen op grote schaal

20

Resultaten experimenten algenteelt in een kas 4.1

Algenteelten, groei en productie

25

Groeifactoren 

27

4.2.1 CO2 

27

4.2.2

pH effecten 

29

4.2.3

Dichtheid 

30

4.2.4 Licht

6

25

4.2

4.3 Kengetallen

5

10

31 33

4.4

Uitdagingen tijdens het teeltproces

36

4.5

Reinigen algenteeltsystemen

39

4.6 Samenvatting

39

Resultaten economische berekeningen algenteelt in kassen

41

5.1

Kostprijs algenproductie in kas in Bleiswijk

41

5.2

Kostprijs algenproductie in kassen op grote schaal

42

5.3 Samenvatting

43

Technisch en economisch perspectief algenteelt in Nederlandse kassen

45

7 Literatuur

47

Bijlage I

Gemeten lichttransmissie in de kas met algenreactoren.

49

Bijlage II

pH en CO2 in teelt 3

51

Bijlage III

pH en CO2 in teelt 4

53

3

Bijlage IV

pH en CO2 in teelt 5

55

Bijlage V

Dichtheid en groei teelt 3

57

Bijlage VI

Dichtheid en groei teelt 4

59

Bijlage VII

Dichtheid en groei teelt 5

61

Bijlage VIII

Dichtheid en groei teelt 6.

63

Bijlage IX

Dichtheid en groei teelt 7

65

Bijlage X

Kengetallen licht, water, CO2 en energiegebruik per algenteelt.

67

Bijlage XI

Kengetallen licht, water, CO2 en energiegebruik onbelichte en belichte tomatenteelt.

69

4

Woord vooraf De productie van hoogwaardige stoffen zoals kleurstoffen of voedingssupplementen uit algen biedt perspectief voor Nederlandse tuinbouwondernemers. Tuinbouwondernemers nemen in een biobased keten de rol van producent van duurzame grondstoffen op zich. Ze hebben door hun innovatiekracht en marktgerichtheid de potentie om grootschalig algen voor een biobased economy te produceren. Een aantal ondernemers hebben eigen kleinschalige algenproductiesystemen opgezet et al. eerste ervaringen met de teelt van algen kunnen verzamelen. Algen kunnen worden geteeld in plaatselijke en tijdelijke combinatie met traditionele tuinbouwgewassen, maar kunnen wellicht ook een alternatief gewas zijn voor telers. De overeenkomsten van algen teeltsystemen met teeltsystemen voor tuinbouwgewassen zijn vanuit een ontwerpoogpunt groot: algen hebben licht, water en nutriënten, CO2 en een optimaal klimaat nodig om te kunnen groeien met een goede kwaliteit. Tuinbouwondernemers hebben veel ervaring om de teeltcondities van hun huidige gewassen optimaal te sturen, ze hebben ervaring met klimaatregeling, CO2 dosering, water- en nutriënten voorziening en water behandelingssystemen. Het ligt voor de hand om deze ervaring te benutten voor de teelt van algen. Ze weten op een duurzame manier gewassen te telen. Hun bedrijf beschikt bovendien over de infrastructuur voor energievoorziening, waterbehandeling en CO2 voorziening. Het is aannemelijk dat er synergie-effecten zijn tussen gewas- en algenproductie op een tuinbouwbedrijf. Het project beoogt strategisch inzicht in de technische en economische mogelijkheden van de toepassing van algenteeltsystemen in kassen. Onze bijzondere dank geldt Aat van Winkel en Kees Scheffers, zonder hun daadkrachtige praktische ondersteuning was dit project niet mogelijk geweest. Wij danken onze financiers die het mogelijk hebben gemaakt dit project uit te voeren: Productschap Tuinbouw, Ministerie van Economische Zaken, de tuinbouwondernemers Jelle van den Bos, Frans Bunnik, Kees Kap, Jaco Kieviet, Kees Kilsdonk, Cees van der Lans, Peter Schrama, Gerrit Vermeer, Bart van Wijlick. De tuindersbijeenkomsten en de kennismiddag is medegefinancierd door “Samenwerking aan Vaardigheden”. Het realiseren van de testfaciliteit voor algen in kassen is mede mogelijk gemaakt door George Fischer, LGem, OCAP en Rabobank. Onderzoek naar de productie van een specifieke kleurstof van algen is opgestart met behulp van financiële ondersteuning van de provincie Zuid-Holland.

5

6

1

Inleiding

De productie van hoogwaardige stoffen zoals kleurstoffen of voedingssupplementen uit algen biedt perspectief voor Nederlandse tuinbouwondernemers. Tuinbouwondernemers nemen in een biobased keten de rol van producent van duurzame grondstoffen op zich. Ze hebben door hun innovatiekracht en marktgerichtheid de potentie om grootschalig algen voor een biobased economy te produceren. Een aantal ondernemers hebben eigen kleinschalige algenproductiesystemen opgezet et al. eerste ervaringen met de teelt van algen kunnen verzamelen. Algen kunnen worden geteeld in plaatselijke en tijdelijke combinatie met traditionele tuinbouwgewassen, maar kunnen wellicht ook een alternatief gewas zijn voor telers. De overeenkomsten van algen teeltsystemen met teeltsystemen voor tuinbouwgewassen zijn vanuit een ontwerpoogpunt groot: algen hebben licht, water en nutriënten, CO2 en een optimaal klimaat nodig om te kunnen groeien met een goede kwaliteit. Tuinbouwondernemers hebben veel ervaring om de teeltcondities van hun huidige gewassen optimaal te sturen, ze hebben ervaring met klimaatregeling, CO2 dosering, water- en nutriënten voorziening en water behandelingssystemen. Het ligt voor de hand om deze ervaring te benutten voor de teelt van algen. Tuinbouwondernemers weten op een duurzame manier gewassen te telen. Hun bedrijf beschikt bovendien over de infrastructuur voor energievoorziening, waterbehandeling en CO2 voorziening. Het is aannemelijk dat er synergie-effecten zijn tussen gewas- en algenproductie op een tuinbouwbedrijf. Huidige algenteeltsystemen bij telers zijn divers, vaak zelf ontwikkeld, er bestaat geen standaard systeem: open - gesloten, buiten of binnen de kas, pondsystemen - buisreactoren, horizontaal - verticaal, verschillende afmetingen. Telers hebben behoefte aan ondersteuning om de juiste keuze voor een geschikt systeem te maken. Daarnaast is het is noodzakelijk om voor een rendabele teelt van hoogwaardige algen de productie op te schalen en samen te werken. De ontwikkeling en standaardisatie van traditionele tuinbouwkassen en teeltsystemen voor traditionele gewassen heeft plaatsgevonden in de loop van het laatste decennia. Modellen van klimaatregeling, energiebalansen, lichtbenutting, gewasgroei etc. hebben ontwikkelingen enorm versneld. Het verzamelen van kwantitatieve data op praktijkbedrijven en in proeven, data analyses en modelberekeningen helpen tuinders bij hun innovaties en om objectieve beslissingen te nemen. Dit geldt ook voor het ontwerp van algenteeltsystemen op een tuinbouwbedrijf. In een voorafgaande fase van het onderzoek is daarom een integraal fysisch model voor algenteelt in kassen ontwikkeld en gevalideerd met praktijkmetingen. In deze fase van het onderzoek ligt de nadruk op het beantwoorden van praktische vragen rond om algenteelt in kassen. Telers hebben de behoefte aan een experimentele opstelling voor algen in kassen om praktische vragen over het beïnvloeden van de teeltfactoren licht, temperatuur, CO2, pH en nutriënten en hun invloed op de algenproductie te beantwoorden. Wageningen UR Glastuinbouw heeft daarom een experimentele proefopstelling van zes buisvormige algenteeltsystemen in een kas gerealiseerd op hun locatie in Bleiswijk. Tevens werden meetdata van teeltfactoren, algenproductie en economische kengetallen verzameld. Alle data werd gebruikt voor het ontwikkelen van een economisch model waarin de kostprijs van de huidige experimentele systemen kon worden berekend en realistische scenario studies voor opgeschaalde algenteeltsystemen in kassen werden opgesteld. Het doel van het hier beschreven project was het beantwoorden van de volgende voor de tuinbouwondernemers strategische vragen: Wat is een geschikt teeltsysteem voor de teelt van hoogwaardige algen in combinatie met tuinbouwproductie in de toekomst? Hoe kan de productie van algen op een tuinbouwbedrijf gerealiseerd worden door de instellingen van groeifactoren licht, CO2 en nutriënten? Welke economisch rendabele mogelijkheden zijn er om op grote schaal algen op tuinbouwlocaties te produceren? Het doel van het project was om strategisch inzicht en achtergrondkennis op het gebied van algenteeltsystemen in combinatie met tuinbouwproductie te leveren.

7

8

2

2

Bestaande kennis

Bestaande kennis

2.1 Wat zijn microalgen?

2.1

Wat zijn microalgen?

Microalgen zijn prokaryote of eukaryote fotosynthetisch actieve micro-organismen die snel kunnen

groeien enzijn dieprokaryote als gevolgofvan hun eencellig of meercellig structuur kunnen in diverse Microalgen eukaryote fotosynthetisch actieve eenvoudige micro-organismen die snel kunnenleven groeien en die als omstandigheden (Mata et al., 2010). Voorbeelden van prokaryote micro-organismen zijn gevolg van hun eencellig of meercellig eenvoudige structuur kunnen leven in diverse omstandigheden (Mata et al. 2010). cyanobacteriën (Cyanophyceae) en voorbeelden voor eukaryote microalgen zijn groene algen Voorbeelden van prokaryote micro-organismen zijn cyanobacteriën (Cyanophyceae) en voorbeelden voor eukaryote (Chlorophyta) en diatomeeën (Bacillariophyta) . Microalgen zijn overal ter wereld aanwezig in alle microalgen zijn groene algen (Chlorophyta) en diatomeeën (Bacillariophyta) . Microalgen zijn overal ter wereld aanwezig bestaande ecosystemen, ze elven niet alleen in water, maar ook in de grond, wat resulteert in een in alle bestaande ecosystemen, ze elven niet alleen in water, maar ook in de grond, wat resulteert in een grote diversiteit grote diversiteit van soorten die in een breed scala van omstandigheden leven. Naar schatting bestaan van soorten die in een breed scala van omstandigheden leven. Naar hiervan, schatting ongeveer bestaan meer dan 50.000 soorten​​, maar meer dan 50.000 soorten, maar slechts een beperkt aantal 30.000, zijn bestudeerd slechts een beperkt (Figuur aantal hiervan, ongeveer 30.000, zijn bestudeerd en geanalyseerd (Figuur 1). Gedurende en geanalyseerd 1). Gedurende de afgelopen decennia zijn uitgebreide collecties van de afgelopen decennia zijn uitgebreide collecties van microalgen gemaakt door onderzoekers in verschillende landen. Microalgen kunnen microalgen gemaakt door onderzoekers in verschillende landen. Microalgen kunnen worden

worden geselecteerd voor gebruik in diverse toepassingen, zoals zoals chemicaliën, kleurstoffen, farmaceutische doeleinden of geselecteerd voor gebruik in diverse toepassingen, chemicaliën, kleurstoffen, farmaceutische doeleinden of voedingssupplementen voor dierlijke of menselijke consumptie. voedingssupplementen voor dierlijke of menselijke consumptie.

Figuur 1. Morfologie van verschillende algen species Figuur 1. Morfologie van verschillende algen species

2.2 Groei Chlorella sorokiniana model 2.2 Groei van van Chlorella sorokiniana als als model alg alg Chlorella sorokiniana is beschreven als een zoetwater alg met een hoge maximale groeisnelheid (μmax = 0.27 h-1) en Chlorella sorokiniana is beschreven alsºC). een met een maximale groeisnelheid (μmax een hoge optimale temperatuur (Topt = 37 C.zoetwater sorokiniana alg tolereert hogehoge instralingsniveaus (Matsukawa et al.  2000; = 0.27 h-1) enChlorella een hoge optimale temperatuur (Topt = 37 ºC). C. sorokiniana tolereert hoge eiwitten en Sorokin, 1959). soorten zijn ook interessant vanwege bepaalde inhoudstoffen zoals koolhydraten, instralingsniveaus (Matsukawa et al., 2000; Sorokin, 1959). Chlorella soorten zijn ook interessant vitamines (Matsukawa  et  al.  2000). Cuaresma Franco (2011) onderzoekt C. sorokiniana in haar proefschrift o.a. met vanwege bepaalde zoals om koolhydraten, eiwitten factoren en vitamines et al., betrekking op licht- eninhoudstoffen temperatuurreactie productie limiterende vast te(Matsukawa kunnen stellen. Het 2000). onderzoek Cuaresma Franco (2011) onderzoekt C. sorokiniana in haar proefschrift o.a. met betrekking op lichtwordt in het lab onder geconditioneerde omstandigheden doorgevoerd. In het onderzoek worden winterse en zomerse en temperatuurreactie om productie limiterende factoren vast te kunnen stellen. Het onderzoek wordt omstandigheden van een buitenteelt van C. sorokiniana in Zuid-Spanje nagebootst. Een maximale lichtintensiteit (800 µmol in het lab onder geconditioneerde omstandigheden doorgevoerd. In het onderzoek worden winterse en m-2 s-1) samen met een suboptimale groeitemperatuur (20 oC) leidden ertoe dat de algen meer licht ontvingen dan ze konden zomerse omstandigheden van een buitenteelt van C. sorokiniana in Zuid-Spanje nagebootst. Een benutten. Er was sprake van lichtverzadiging-2bij-1te lage temperaturen, wat leidde tot een lage fotosynthetische efficiëntie maximale lichtintensiteit (800 µmol m s ) samen met een suboptimale groeitemperatuur (20oC)  o (2.5%). de temperatuur op delicht optimale groeitemperatuur van C.benutten. sorokinianaEr wordt leiddenWanneer ertoe dat de algen meer ontvingen dan ze konden wasgereguleerd sprake van(37 C), werd bij gelijke lichtintensiteiten hogere fotosynthetische efficiëntie behaald wat leidde tot een hogere productiviteit. lichtverzadiging bij teeen lage temperaturen, wat leidde tot(6.8%) een lage fotosynthetische efficiëntie (2.5%). Verder werddeintemperatuur het onderzoekop vastgesteld dat extreem hoge lichtintensiteiten (2100 µmolwordt m-2 s-1)gereguleerd in het onderzoek niet Wanneer de optimale groeitemperatuur van C. sorokiniana

leidden fotoinhibitie indien de temperatuur optimaal voor de groei werd gehouden (37 oC). (6.8%) Een hogebehaald productiviteit (37oC),tot werd bij gelijke lichtintensiteiten een hogere fotosynthetische efficiëntie wat (7.7 -2 -1 leidde hogere productiviteit. werd in het vastgesteld dat hoge g m h tot ) en een een fotosynthetische efficiëntieVerder (5%) werd behaald bij onderzoek lage biomassaconcentraties enextreem een verdunningssnelheid -2 -1 lichtintensiteiten (2100 µmol mgroeisnelheid s ) in hetlag. onderzoek niet leidden tot fotoinhibitie indien de die dichtbij de maximale specifieke temperatuur optimaal voor de groei werd gehouden (37oC). Een hoge productiviteit (7.7 g m-2 h-1) en

6

9

C. sorokiniana werd gebruikt als model alg in experimenten in Bleiswijk om de beïnvloeding van de groei door teeltfactoren in kassen praktisch te onderzoeken.

2.3

Economische kengetallen algenproductie

Er is tot nu toe weinig informatie beschikbaar over de economische aspecten van grootschalige commerciële algen productiesystemen ondanks het feit dat er wereldwijd een aantal grootschalige installaties zijn gerealiseerd. Vooral data van buisvormige BR systemen is schaars. Daarnaast is een vergelijking van wel gepubliceerde economische gegevens moeilijk, omdat de meeste studies zijn gebaseerd op laboratoriumexperimenten. Algen productiviteit gemeten in het laboratorium is veel groter dan die van het praktijk systemen (Stephens  et al.  2013) wat resulteert in een relatief hoge mate van onzekerheid in de schikbare kostenramingen en berekeningsmethoden. Vooral data van installatiekosten zijn schaar. Aangezien het feit dat een aantal processtappen nog niet eens is aangetoond op een aanzienlijke schaal, is er ook onzekerheid over economische gegevens in deze processtappen (Rösch en Posten, 2012). Norsker  et  al.  (2011) publiceerde een studie over de economische aspecten van de drie belangrijkste types algen fotobioreactor systemen: open vijver fotobioreactoren, buisvormige fotobioreactoren en flat panel fotobioreactoren. Voor deze systemen werden de productiekosten per droge stof algen in detail geëvalueerd, werden de belangrijkste kostenfactoren bepaald en werden de productiesystemen geoptimaliseerd met betrekking tot deze kostenfactoren. De berekeningen zijn uitgevoerd voor productiesystemen met een aangenomen oppervlakte van ofwel 1 ha of 100 ha. Aannames zijn gemaakt voor diverse kostfactoren en de ‘economy of scale’ . De auteurs schatten dat een kostprijs van 4-6 € per droge stof algen realistisch zou kunnen zijn in de toekomst. De kosten analyse van een echte installatie voor de productie van waardevolle microalgen biomassa werd geanalyseerd door Acién et al. (2012). De installatie bestaat uit tien buisvormige fotobioreactoren á 3 m3 die gebruikt werd om 2 jaar lang continue Scenedesmus almeriensis te produceren. Algen productiviteit en het gebruik van voedingsstoffen en energie in deze faciliteit werd gemonitord. De opbrengst in de faciliteit was dicht bij de maximaal te verwachten productiviteit voor de locatie Almería. De jaarlijkse productiecapaciteit wordt aangegeven met 3.8 t droge stof algen per jaar, dat betekent 90 t droge stof algen per ha per jaar en een fotosynthetische efficiëntie van 3,6% . De productie kosten waren 69 € per kg droge stof algen. De economische analyse toont aan dat arbeid en afschrijvingen de belangrijkste factoren waren. Vereenvoudiging van de techniek en een opschaling van de systemen naar een productiecapaciteit van 200 t per jaar zou het mogelijk moeten maken om de productiekosten te verlagen naar 12,6 € per kg volgens de auteurs. Kwantitatieve gegevens voor de productie van microalgen in kassen onder Nederlandse omstandigheden zijn tot nu toe niet beschikbaar. Een eerste analyse is gedaan door Slager (2011) en Slager et al. (2012), een theoretische studie voor de productie van algen in kassen die gebaseerd is op aannames zoals eerder gedaan door Norsker et al. (2011). Slager komt uit op een minimale kostprijs van 11€ per droge stof algen voor een productie op 1 ha. Leijdekkers (2013) heeft voor het eerst échte economische data verzameld in een kleinschalig pilot systeem gerealiseerd bij een tuinder, waar de kostprijs geschat wordt op 155€ per droge stof algen voor een oppervlak van ca. 90 m2. Het systeem is zelf ontworpen en was in de opstartfase. Meer kwantitatieve economische gegevens voor de productie van algen in kassen zijn zeker nodig.

10

3

Materialen en methodes

3.1

Werkwijze project

Het project beoogt strategisch inzicht en levert achtergrondkennis op het gebied van algenteeltsystemen in combinatie met tuinbouwproductie. Binnen het hier beschreven project wordt kennis voor de middellange termijn opgebouwd om oplossingen voor tuinbouwondernemers te ontwikkelen. In een voorafgaande fase zijn integrale dynamische rekenmodellen van algen en tuinbouwteelt in kassen ontwikkeld. Met deze modellen kan de algenproductie in verschillende configuraties van algenteeltsystemen in kassen worden berekend. Met behulp van deze modellen kan een geschikt algen teeltsysteem op een tuinbouwbedrijf worden ontwerpen. In de huidige fase is een proeffaciliteit van algenteeltsystemen in een kas bij Wageningen UR Glastuinbouw gerealiseerd. Het uitvoeren van experimenten geeft inzicht in de instellingen van groeifactoren voor de productie van algen in kassen. Daarnaast worden economische getallen omtrent investeringsen exploitatiekosten verzameld om hiermee een economisch rekenmodel te ontwikkelen. Dit levert samen met eerder ontwikkelde fysische rekenmodellen inzicht in de technische en economische mogelijkheden van algenproductie op grotere schaal in Nederlandse kassen. De proeffaciliteit biedt ook een ontmoetingsplek voor tuinders. Door open kennisuitwisseling van tuinbouwondernemers en onderzoekers zullen systemen voor een economisch rendabele teelt op grote schaal kunnen worden ontwikkeld.

3.2

Experimenten algenteelt in een kas

3.2.1

Kasuitrusting en regeling

In de periode juni tot september 2012 zijn 6 verticale fotobioreactoren voor de productie van microalgen opgebouwd in een proefkas bij Wageningen UR Glastuinbouw in Bleiswijk (Figuur 2). De kas heeft een afmeting van 9.60 m * 15 m en een bruto oppervlak van 144 m2, netto beteelbaar oppervlak is 125 m2. De kas is voorzien van een diffuus glas als kasdekmateriaal met een hemisferische transmissie van 82% en een haze van 71%. Uit metingen in de kas bleek de transmissie gemiddeld uit te komen op 61.4%. Het geïnstalleerde energiescherm gaf bij gesloten doek een transmissie van 41%. De kas is voorzien van assimilatie lampen (SON-T) met in totaal 114 µmol/m2/s (5.000 lux/m2). De lichtverdeling in de kas is weergegeven op Bijlage 1. Om licht te reduceren en overdag te koelen is er een energiescherm aanwezig en een hogedruk verneveling. Daarnaast is er een installatie voor geforceerde luchtkoeling aanwezig met een koelcapaciteit van 300 W/m2, deze werd tot nu toe niet ingezet. De verwarming bestaat uit 6 eenheden buisrail verwarming (12 * ø 51 mm) geplaatst onder de algenreactoren en een tweede verwarmingsnet boven de algenreactoren (6 * ø 24 mm). In de zomer van 2013 zijn leidingen met sprinklers geïnstalleerd bovenop de bioreactoren om extra koelcapaciteit te genereren. Deze wordt aangestuurd door de klimaatcomputer, bijvoorbeeld op basis van tijd, straling of kastemperatuur. Het kasklimaat wordt automatisch geregeld door een klimaatcomputer (Hoogendoorn). Voor de algenteelten is een setpoint van 25 oC voor verwarming en voor ventilatie een setpoint van 35 oC met een P-band van 5 oC aangehouden. De belichting is aan van 0:00 tot 16:30, indien de straling boven 250 W/m2 kwam gaan de lampen uit. Het schermdoek gaat dicht in de nacht van zonsondergang tot zonsopgang. Bij een lichtniveau < 100 W/m2 blijft het energiescherm ook overdag dicht. In de eerste proefperiode is verder niet verneveld of gekoeld.

11

Figuur  2. Proeffaciliteit algenteeltsystemen in een kas bij Wageningen UR Glastuinbouw in Bleiswijk bestaande uit zes verticale algenbuisreactoren.

3.2.2

Algenbioreactoren en regeling

De reactoren zijn van het type zoals ontwikkeld door LGem (Figuur 2 en Figuur 3). De fotobioreactoren bestaan uit een buffervat van 100 liter met daaraan gekoppeld een doorlopende doorzichtige PVC groeibuis van met een diameter van 60 mm en 160 m lengte. Deze is opgebouwd in 8 lagen als een ellipsvormige spiraal van 10 m lengte en in de breedte 50 cm. De reactors zijn voor ca. 2/3 gevuld met het teeltmedium dat continu rondgepompt wordt door middel van een vloeistofpomp. Tegelijk met de vloeistof wordt lucht in het systeem rondgepompt zodat er continu golven in de reactor rondgaan. De lucht wordt gerecirculeerd waarbij CO2 wordt bijgemengd. Naast een luchtcirculatiepomp is er een extra luchtpomp die voor overdruk in het systeem zorgt, zodat het binnendringen van ongewenste micro-organismen wordt voorkomen. Tegelijkertijd zorgt dit ervoor dat de geproduceerde O2 uit de reactor wordt verwijderd. Zowel de overdruk luchtstroom als de CO2 worden gemengd in de luchtcirculatiepomp en vandaaruit in de reactor gebracht. De dosering van CO2 wordt gereguleerd door een controller op basis van de pH. De setpoint van de pH wordt gehandhaafd door meer of minder CO2 te doseren. Dit CO2 doseren kan door middel van een continue flow, of door een puls signaal die gemoduleerd kan worden. Er wordt zuivere CO2 betrokken vanuit de OCAP levering. Het vullen van het systeem met water en nutriënten vindt plaats vanuit hermetisch gesloten voorraadvaten van 500 liter. Deze worden gevuld met een directe leiding vanuit de productleiding van de omgekeerde osmose installatie.

12

Deze laatste gebruikt grondwater als waterbron. Voedingsoplossing wordt handmatig klaargemaakt vanuit geconcentreerde A/B/C bakken. Het vullen van de reactoren vindt plaats vanuit de voorraadvaten door middel van een dompelpomp met een leiding die is aangesloten op het voorraadvat. Het oogsten vindt plaats door middel van een extra leiding en afsluiters aan de onderzijde van het buffervat. Ook is een voorziening aangebracht voor het aftappen van monstervloeistof.

Figuur 3. Schematische weergave van de opbouw van de fotobioreactoren in Bleiswijk

3.2.3

Meetsysteem en data-acquisitie

Relevante meetwaarden van de meteo gegevens van het buitenklimaat en van het kasklimaat worden gemeten en gelogd via de klimaatcomputer. Meteotoren en klimaatsensoren in de kas zijn standaard aanwezig (Tabel 1). De algenreactoren zijn elk uitgerust met het standaard meetsysteem geleverd door LGem (CO2 en pH). Het is daarnaast aangepast voor het doen van uitgebreide metingen. Om in het systeem meer metingen te kunnen doen zijn zogenaamde meetstraten ingebouwd in elk systeem. Hierin kunnen afhankelijk van de onderzoeksvraag bepaalde sensoren ingebouwd worden. Alle reactoren zijn uitgerust met vier meetstraten die om de andere laag zijn geplaatst. Bij alle reactoren is in ieder geval één extra pH sensor geplaatst in het onderste niveau. Bij alle pH sensoren wordt ook de temperatuur gemeten. Verder is een CO2 sensor geplaatst in alle buffervaten, waarmee de CO2 in de lucht in de reactor wordt gemeten. De data van de fotobioreactoren wordt geregistreerd en opgeslagen op aparte dataloggers, die via een netwerk PC toegankelijk zijn. Alle data worden gecombineerd en via een ftp server toegankelijk gemaakt. In Tabel 1 is een overzicht gegeven van alle gemeten parameters. Een monitoring tool is gemaakt in Excel om alle waarden van buitenklimaat, kas en fotobioreactor overzichtelijk te rangschikken en grafisch weer te geven. Deze tool is tevens beschikbaar voor de in het project participerende telers.

13

Tabel 1. Overzicht meetparameters en frequentie van data-acquisitie in fotobioreactoren in Bleiswijk Parameter meting

Locatie meting

Frequentie meting Buiten

Stralingssom

meteotoren

5 min Kas

kastemperatuur

meetbox kas

5 min

CO2 concentratie

meetbox kas

5 min

straling binnen

meetbox kas

5 min

schermdoekstand

meetbox kas

5 min

belichting aan/uit

meetbox kas

5 min Algenreactor

pH 1

alle BR’s uitgestuurde voeding

1 min

pH 2

alle BR’s na eerste omloop

1 min

pH 3, 4, 5

BR 4, om de andere omloop

1 min

water temperatuur

bij elke pH sensor

1 min

CO2 concentratie

in elk buffervat

1 min

gedoseerde CO2

door middel van puls telling, tijd /hoeveelheid

1 min

ingeblazen kaslucht

via flowmeters op luchtinlaat (nog te realiseren)

10 min

afgeblazen lucht

via overdrukleiding op buffervat (nog te realiseren)

10 min

dichtheid algen I

via droging van monster genomen bij oogst

wekelijks

dichtheid algen II

via een turbidity meting

dagelijks

dichtheid algen III

door middel van spectrofotometer analyse en formule

Aantal keren per teelt

chlorofyl gehalte

spectrofotometer analyse

wekelijks

3.2.4

Algensoort en opkweek

Voor de uitvoering van eerste experimenten is gekozen voor een snelgroeiende alg, Chlorella sorokiniana. Deze zoetwater alg heeft een diameter van 2 - 10 μm en heeft een verdubbelingsfactor van 17-25 uur. Vanwege de hoge groeisnelheid is dit een ideale alg om als model-alg te gebruiken voor eerste experimenten. De optimale groeitemperatuur ligt boven de 30 oC. Experimenten van Cuaresma Franco (2011) op labschaal beschrijven de optimale groeicondities van deze alg. Een reincultuur en 2 l voorkweek van C. sorokiniana zijn verkregen bij het CCALA (Culture Collection of Autotrophic Organisms, Institute of Botany, Academy of Sciences of the Czech Republic, Centre of Phycology, Dukelská 135, Tˇreboˇn CZ-379 82. Voor elke teelt is vanuit de reincultuur een voorkweek gemaakt. Geautoclaveerde voedingsoplossing (4 l) werd in gesteriliseerde maatkolven van 6 l gedaan, en via een luchtpomp werden luchtbellen doorgeleid. Hierin werd de reincultuur geënt. De kolven werden in de kas op een tafel geplaatst, voor voldoende licht en CO2. Indien nodig werd teveel licht gescherm door een vliesdoek over de kolven. De voorkweek werd gedurende ca. 2 weken gedaan tot een dichtheid van 3-4 g/l. Totaal is er voor elke teelt 16 l opgekweekt. Voor het enten van de systemen werd dit in gelijke porties verdeeld. Telkens werd geënt na ontsmetting van de reactoren.

14

3.2.5

Metingen dichtheid, oogst en biomassaproductie

In dit eerste jaar van experimenten in Bleiswijk is telkens Chlorella sorokiniana geteeld. Een protocol is ontwikkeld voor de oogst van algen. Uitgangspunt was een dagelijkse oogst (5 dagen per week), in sommige perioden is er 6 of 7 dagen geoogst. Telkens is een gedeelte van de cultuuroplossing afgetapt zodat de gewenste dichtheid (setpoint tussen 2 en 3 g/l) aan algen is gehandhaafd. Een snelle methode voor het bepalen van de dichtheid was noodzakelijk. De dichtheid Met als doel een snelle, maar betrouwbare methode te vinden om de hoeveelheid algen te bepalen zijn werd bepaald aan de hand van een turbidity meter (Dr Lange), hierin kunnen verse monsters direct worden doorgemeten. diverse experimenten uitgevoerd. Uitgangspunt is dat de meest juiste methode is een totale droge stof Uit een serie experimenten bleek een goede lineaire correlatie te bestaan tussen de werkelijke dichtheid op basis van bepaling. Een vergelijking is gemaakt tussen het totaal terugdrogen van cultuurvloeistof en het terugdrogen en de turbidity. terugdrogen van gecentrifugeerde of van gefiltreerde cultuurvloeistof. Hier bleek praktisch geen Met als tussen doel een maar betrouwbare methode te zijn vinden om de hoeveelheid algen en te bepalen diverse verschil te snelle, bestaan. Echter beide methoden bewerkelijk en tijdrovend daaromzijn niet experimenten Uitgangspunt is dat de meest juiste methodeisisook een dat totale stof bepaling. vergelijking geschikt voor uitgevoerd. de dagelijkse oogstbepaling. Een complicatie dedroge bepalingen van Een de droge stof is gemaakt tussen het totaal terugdrogen van cultuurvloeistof en het terugdrogen van gecentrifugeerde of van gefiltreerde “vervuild” zijn met de hoeveelheid opgeloste nutriënten. Bij de toegepaste voedingsconcentraties in

cultuurvloeistof. bleek praktisch geen tussen te bestaan. Echter beide methoden zijn bewerkelijk deze proef was Hier dit gemiddeld 1.5 g/l.verschil Bij terugdrogen is hiervoor telkens gecorrigeerd. Bij en tijdrovend en daarom nietisgeschikt voor de dagelijkse oogstbepaling. Een complicatieverwaarloosbaar, is ook dat de bepalingen van de droge stof centrifugeren de hoeveelheid achtergebleven voedingszouten immers deze blijven “vervuild” de hoeveelheid opgeloste nutriënten. Bij de toegepaste voedingsconcentraties in deze proef was dit dan achterzijn in met de vloeistof. gemiddeld g/l. Bij terugdrogen is hiervoor telkens gecorrigeerd. Bij Lange). centrifugeren is de hoeveelheid Op het lab 1.5 in Bleiswijk is een turbidity meter beschikbaar (Dr De procedure voor achtergebleven de turbidity

voedingszouten immers deze blijven dan achter in de vloeistof.vervolgens wordt op het lab uit metingen is datverwaarloosbaar, er vanuit de reactoren een monster wordt afgetapt, Opmonsterflesje het lab in Bleiswijk een turbidity meter beschikbaar Lange). De procedure devloeistof turbidity metingen is dat het na isgoed schudden met een pipet(Dreen hoeveelheid vanvoor 10 cl getrokken enerin

een cuvet gedaan.een Ditmonster wordt wordt in de afgetapt, turbidityvervolgens meter geplaatst enlab deuitwaarde wordt bepaald. Deze vanuit de reactoren wordt op het het monsterflesje na goed schudden met procedure wordt een aantal keren herhaald en de waarde de gemeten turbidity. Van een pipet een hoeveelheid van 10 cl vloeistof getrokken engemiddelde in een cuvet gedaan. Ditiswordt in de turbidity meter geplaatst belang is dat wordt waterbepaald. + voeding een bepaalde waarde hebben, de meetresultaten en de waarde Dezeook procedure wordt een turbidity aantal keren herhaald en de gemiddelde waarde is deworden gemeten daarom gecorrigeerd aan de hand een blanco meting van de voedingsoplossing. In een turbidity.altijd Van belang is dat water + voeding ookvan een bepaalde turbidity waarde hebben, de meetresultaten worden daarom aantal proeven is de werkelijke dichtheid zoals gemeten via droge stof bepaling vergeleken met de altijd gecorrigeerd aan de hand van een blanco meting van de voedingsoplossing. In een aantal proeven is de werkelijke

turbidity In hetvia algemeen er eenvergeleken goede correlatie te vinden (Figuur dichtheidmeting. zoals gemeten droge stofisbepaling met de turbidity meting. In het4). algemeen is er een goede Incorrelatie een meetserie, waarbij vanaf dag 1 de droge stof is gemeten en de turbidity, bleek na 2 weken de te vinden (Figuur 4).

relatie te liggen 5). 1Indien de groei verstoord er vervuilende stoffen: In eenanders meetserie, waarbij(Figuur vanaf dag de droge stof is gemeten is enontstaan de turbidity, bleek na 2  weken de relatie suikers, eiwitten of andere afvalstoffen of ontstaat clustering van algen. In dat geval is de kan de of anders te liggen (Figuur  5). Indien de groei verstoord is ontstaan er vervuilende stoffen: suikers, eiwitten meting niet gebruikt worden. andere afvalstoffen of ontstaat clustering van algen. In dat geval is de kan de meting niet gebruikt worden. 4 y = 0.0111x + 1.2068 R² = 0.7366

3.5 3

dichtheid   g/l

2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

50

100

150

200

Turbidity

Figuur  Correlatie tussen de de gemeten algendichtheid via de droge methode de gemeten turbidity van verse Figuur 4. 4. Correlatie tussen gemeten algendichtheid via destof droge stof en methode en de gemeten algenmonsters uit devan fotobioreactoren in Bleiswijk, periode 2012 (links) en inindeBleiswijk, periode jan-mrt 2013. turbidity verse algenmonsters uit de dec fotobioreactoren periode dec 2012

dichtheid g/l

(links) en in de periode jan–mrt 2013. 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

y = 0.0114x + 0.1888 R² = 0.9093

0

100

200

300

400

500

Turbidity metingen na 2 weken groeifase 1e 2 weken

Figuur 5.

Correlatie tussen de gemeten algendichtheid via de droge stof methode en de gemeten

15

dichtheid g/ l

5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

y = 0.0114x + 0.1888 R² = 0.9093

0

100

200

300

400

500

Turbidity metingen na 2 weken groeifase 1e 2 weken

Figuur 5. Correlatie tussen de gemeten algendichtheid via de droge stof methode en de gemeten turbidity, vanaf de start van een teelt dagelijks gemeten en een aantal metingen na 2  weken teelt na ontstaan van vervuilende stoffen en algenclustering.

3.2.6

CO2 metingen

In de experimenten is CO2 gedoseerd via pulsen. Om de pulsen te kalibreren is een fles met vloeibare CO2 op een weegschaal geplaatst en is gedurende een aantal weken het CO2 verbruik gemeten en vergeleken met de tellingen van CO2 pulsen. Omdat door het grote gewicht van de CO2 flessen en de gewichtsafname per keer gering is, is de resolutie per waarneming laag. Aan de hand van het voortschrijdend gemiddelde over een dag (Figuur 6) kan een stabiele waarde per puls worden vastgesteld (Tabel 2).

Figuur 6. Voortschrijdend gemiddelde van de CO2 dosering per puls gedurende een etmaal, gemeten over een periode van 6 dagen. Tabel 2. Gemiddelde waarden van pulsen en gewichtsafname CO2 fles per 10 min, en de gemiddelde berekende dosering in g CO2 per puls, gemeten over een aantal dagen. datum

pulsen per 10 min

g/10min

g/puls

31 jan.

71.2

2.5

0.0351

1 feb.

61.0

2.1

0.0352

2 feb.

67.0

2.3

0.0352

3 feb.

75.7

2.6

0.0348

4 feb.

82.5

2.9

0.0353

5 feb.

78.0

2.70

0.0347

16

3.3

Economisch model algenteelt in kassen

3.3.1

Metingen economische kengetallen algenteeltsystemen in Bleiswijk

Om de kostprijs van algenproductie in Nederlandse kassen te berekenen is een economisch model ontwikkeld waarin alle vaste en flexibele kosten zijn opgenomen. Als input voor de berekeningen werd de droge stof algenproductie zoals gerealiseerd in een kas in Bleiswijk in 2013, de vaste en de flexibele kosten van het algenproductie systeem en de vaste en flexibele kosten van de kas en de nodige inrichting genomen. Er werd in alle berekeningen met een afschrijving over 10 jaar gerekend, een rente van 5% en een onderhoudspercentage van 4% op materiaalkosten. Algenproductie in Bleiswijk De algenproductie in de algenteeltsystemen in Bleiswijk werd in 2013 vastgesteld op gemiddeld 1.8 kg ds per m2 per jaar in de zes fotobioreactoren (Tabel 17), dit werd gerealiseerd in 5 teelten. Modelberekeningen (referentie) met dezelfde groeicondities gaven een totale jaarproductie van 2.2 kg ds per m2 per jaar in 1 jaarrond teelt. Vaste kosten algenproductiesysteem in Bleiswijk De totale vaste kosten van een bioreactor (BR) inclusief installatie was €15.080. Een opdeling van de totale kosten van een bioreactor in verschillende onderdelen was niet bekend, maar werd geschat en weergegeven in Tabel 3. Elk BR bestaat uit 8 lagen van twee buizen á 10 m met een totale buislengte van 160m. De totale materiaalkosten werden geraamd op €11.600 en de installatiekosten werden aangenomen als 30% van de totale materiaalkosten, namelijk €3480. De totale investeringskosten voor 6 bioreactoren waren €90480,- of €628.33 per m2 teeltoppervlak. De afschrijvingskosten zijn €4,34 per l algen volume of €81,37 per m2 teeltoppervlak. Tabel 3. Vaste kosten van de bioreactoren en verschillende onderdelen voor een bioreactor in Bleiswijk Componenten bioreactor

Kosten (€)

Transparante buis per m

€35

Recirculatiepomp

€300

Fittings, kleppen, tank

€900

Leidingen

€600

Luchtpomp

€200

Sensoren

€2,000

Instrumentatie en regeling

€2,000

Vaste kosten voor kas en inrichting in Bleiswijk De totale vaste kosten van het kas compartiment met een oppervlakte van 144 m2 in Bleiswijk werd geschat op €12.672 of €88 per m2. De kosten voor materiaal en bouw van een typische glazen Venlo-kas werd aangenomen (Vermeulen, 2010). Voor assimilatiebelichting waren 16 lampen in de kas geïnstalleerd. Daarnaast was de kas voorzien van verwarming, koeling (sprinklersysteem) en een scherminstallatie. De vaste kosten voor alle kasonderdelen wordt weergegeven in Tabel 4. De totale afschrijvingskosten voor de kas waren €11.40 per m2 bruto teeltoppervlak.

17

Tabel 4. Vaste kosten kas en nodige inrichting in Bleiswijk Componenten kas

Kosten (€/m2)

Kasconstructie

€31.00

Verwarming

€16.00

Koelsysteem

€8.75

Scherminstallatie

€10.00

Assimilatiebelichting

€200.00

Vaste kosten voor grond De berekeningen zijn uitgevoerd met en zonder de kosten voor de grond waarop de kas staat. In het geval dat de grondkosten meegenomen zijn, werden €200 per m2 in rekening gebracht. Er werd aangenomen dat 5% meer grondoppervlak dan kasgrondoppervlak nodig zijn. In dit geval zijn de totale investeringskosten voor een kas compartiment met een oppervlakte van 144 m2 €30.200, de totale afschrijvingskosten en rentekosten voor het land zijn dan €3911 per jaar. Flexibele kosten voor algenteelt in Bleiswijk De flexibele kosten voor de algenteelt in Bleiswijk werden berekend op basis van de prijzen parameters vermeld in Tabel  5. Deze gebruiksparameters werden gemeten tijdens de experimenten en omgerekend op jaarbasis. De totale loonkosten waren €20.000. De totale exploitatiekosten voor algenproductiesystemen in Bleiswijk waren in 2013 op jaarbasis €23.358 of €8651 per m3 volume algen geïnstalleerd of €162 per m2 teeltoppervlak kas. In Tabel 6 wordt een overzicht van de totale flexibele kosten voor de algenteelt in Bleiswijk gepresenteerd. Tabel 5. Prijzen voor flexibele kosten arbeid, energie, CO2, water en nutriënten en verbruik tijdens algenteelt in Bleiswijk per jaar Kosten

Waarde

Arbeidskosten per uur [€/h]

€13.00

Arbeid benodigd [h/jaar]

1,785

Energieverbruik recirculatiepomp [W]

80

Energieverbruik luchtpomp [W]

90

Prijs elektriciteit [€/kWh]

€0.05

3

Prijs gas [€/m ]

€0.29

Prijs CO2 [€/kg]

€0.184 3

Prijs water [€/m ]

€0.50

Elektriciteitsverbruik pompen [kWh/m2/jaar] 2

62

Elektriciteitsverbruik lampen [kWh/m /jaar]

203

Gasverbruik verwarming [m3/m2/jaar]

14.5

CO2 verbruik gemeten [kg/m2/jaar]

0.564

Efficiëntie CO2 gebruik algen gemeten[kg CO2/kg ds]

0.32

Water verbruik gemeten [m3/m2/jaar]

0.705

3

Efficiëntie water gebruik algen [m /kg ds]

0.39

Kosten nutriënten [€/kg ds]

€0.18

Kosten onderhoud [€/jaar]

€464.00

18

Tabel 6. Flexibele kosten algenteelt in Bleiswijk Kostensoort

Kosten (€)

Kosten per volume (€/m3)*

Kosten per teeltoppervlak (€/ m2)**

Arbeid

20,000.00

7,407.00

138.89

Onderhoud

2,784.00

1,031.00

19.33

Elektriciteit

446.76

163.00

3.10

Nutriënten

54.17

19.80

0.38

Water

57.82

21.12

0.40

CO2

14.94

5.46

0.10

Total

23,358

8,651

162

* 450 l per bioreactor, 2.7 m3 totaal ** 144 m2 kas

De flexibele kosten voor het gebruik van de kas tijdens de algenteelt is voornamelijk gerelateerd aan het gebruik van assimilatieverlichting. De totale bedrijfskosten voor de kas op jaarbasis zijn €2140 of €782 per m3 algen volume geïnstalleerd of €15 per m2 teeltoppervlak. In Tabel 6 zijn de totale bedrijfskosten van het kas compartiment in Bleiswijk weergegeven. Tabel 7. Flexibele kosten kas en klimatisering algenteelt in Bleiswijk Kostensoort

Kosten (€)

Kosten per volume (€/m3)

Kosten per teeltoppervlak (€/m2)

Elektriciteit voor assimilatiebelichting

1,461.00

534.51

10.16

Gas voor verwarming kas

605.32

221.24

4.21

Elektriciteit voor operatie kas

72.00

26.31

0.50

Totaal

2140

782

15

19

3.3.2

Aannames economische kengetallen algenteeltsystemen op grote schaal

Om de kostprijs van de algenproductie te berekenen voor een grootschalige kas van 1 ha is de lay-out van de bioreactoren op het teeltoppervlak in de heroverwogen (Figuur 7). Voor een kas van 1 ha zijn 14 soortgelijke bioreactoren naast elkaar aangenomen, elk een volume van 2.51 m3 van algen cultuur. Hiermee is een 77% efficiëntie van de benutting van het teeltoppervlak verondersteld.

Figuur 7. Lay-out van bioreactoren op een teeltoppervlak van 1 ha voor economische berekeningen van een grootschalige algen productie unit. Algenproductie in kas op 1 ha Met het model AlgKas (Hemming et al. 2012) is de algen productiviteit van algen berekend. Het AlgKas model berekent de algen productiviteit afhankelijk van bioreactor lay-out (buisdiameter, aantal lagen, lengte buizen), buitenklimaat, klimatisering van kas en teeltmaatregelen. Het model werd geverifieerd voor de situatie in Bleiswijk. Een productie van totaal 1.8 kg ds per m2 per jaar werd in 2013 vastgesteld tijdens 5 teelten, het model berekend een productie van 2.2 kg ds per m2 en jaar voor 1 teelt, 1.9 kg ds voor 3 teelten en 1.7 kg ds voor 5 teelten. De productie wordt dus door het model 5-6% onderschat. Voor een aantal scenario’s is de algen productiviteit met het model AlgKas berekend (Tabel 8).

20

Tabel 8. Algen productiviteit berekend met het model AlgKas voor een aantal scenario’s Tabel .Algen Algenproductiviteit productiviteit berekend met hetmodel modelAlgKas AlgKas voor eenaantal aantalscenario’s scenario’s Tabel 8Tabel . Algen berekend metalgen het model AlgKas voor een aantal scenario’s 8 8. productiviteit berekend met het voor een Assimilatie Aantal teelten Benuttingsefficiëntie Algen productie 8 . Algen productiviteit berekend met het model AlgKas vooraantal een aantal scenario’s Tabel Tabel 8 .Scenario Algen productiviteit berekend met het model AlgKas voor een scenario’s belichting teeltoppervlak (%) (kg/m2) Scenario Assimilatie Aantal algen Benuttingsefficiëntie Algenproductie productie Scenario Aantal algen met Algen productie Scenario Assimilatie Aantal algen Algen Tabel 8Assimilatie . Algen productiviteit berekend het Benuttingsefficiëntie model Benuttingsefficiëntie AlgKas voor een aantal scenario’s Scenario Assimilatie Aantal Aantal Benuttingsefficiëntie productie Scenario Assimilatie algenalgen Benuttingsefficiëntie AlgenAlgen productie 2 2 2 1 NO 1 44% teeltoppervlak ) belichting teelten teelten teeltoppervlak (%) 1.39 )(kg/m belichting teeltoppervlak (%) (%) (kg/m(kg/m belichting teelten 2) Scenario Assimilatie belichting belichting NO 1 2 11 NOYES NO 1 NO 1 NObelichting YES 2 YES 212 YES NO NO YES 2 3 2 YES NO 3 NO 323 NO YES 3 4 3 NO YES NO YES 4 YES 434 YES NO 4 5 4 YES NO YES NO 5 NO 545 NO YES 5 5 NO NO YES NO 6 6 656 YESYES YES 6 6 YES YES NO 7 7 767 NONO YES NO 7 7 NO NO NO YES 8 8 878 YESYES YES 8 8 YES YES NO 9 9 989 NONO YES NO 9 9 NO NO 9 NO 10 YES 10 YES 10 YES YES YES 10 10 10 YES 10 YES 11 NO 11 NO 11 NO 11 11 11 NO NO NO 11 NO 12 YES 12 YES 12 YES YES 12 12 12 YES 12 YES YES 13 NO 13 NO 13 NO 13 13 NO NO 13 NO 14 YES 14 13 14 YESNO YES 14 14 YES YES 14 YES 15 NO 15 14 15 NOYES NO 15 15 NO NO 15 NO 16 YES 16 15 16 YESNO YES 16 16 YES YES 16 YES 17 NO 17 NO 17 NO YES NO 17 16 17 NO 17 NO 18 YES 18 YES 18 YES 18 YES 18 17 18 YES NO YES

18

YES

Aantal algen teelten teelten 11 1 11 teelten 1 1 11 1 2 1 1 2 12 2 2 2 2 2 22 2 2 3 2 3 23 3 3 3 33 33 3 3 3 11 31 1 1 1 11 1 11 1 1 12 2 2 22 2 22 2 2 2 2 2 23 3 3 3 3 3 33 3 3 3 3 3 3 1 11 1 11 11 11 1 11 12 22 2 22 22 2 22 22 3 33 2 3 33 3 33 33 3 3

3

Benuttingsefficiëntie teeltoppervlak teeltoppervlak (%) (%) 44% 44% 44% 44%teeltoppervlak 44% 44% (%) 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 44% 55% 55% 44% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55% 55%55% 55% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77% 77% 77% 77% 77%77% 77%

77%

2.19 1.29 2.04 1.22 1.92 1.76 2.86 1.64 2.66 1.54 2.57 2.46 4.00 2.29 3.72 2.16

2 Algen productie ) (kg/m ) (kg/m 1.39 1.39 21.39 ) (kg/m 1.39 1.39 2.19 2.191.39 2.19 2.19 2.19 1.29 1.292.19 1.29 1.29 1.29 2.04 2.041.29 2.04 2.04 2.04 1.22 1.222.04 1.22 1.22 1.22 1.92 1.921.22 1.92 1.92 1.92 1.76 1.761.92 1.76 1.76 1.76 2.86 2.861.76 2.86 2.86 2.86 1.64 1.642.86 1.64 1.64 1.64 2.66 2.661.64 2.66 2.66 2.66 2.66 1.54 1.54 1.54 1.54 1.54 1.54 2.57 2.57 2.57 2.57 2.57 2.57 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 2.29 2.29 2.29 2.29 2.29 2.29 3.72 3.72 3.72 3.72 3.72 3.72 2.16 2.16 2.16 2.16 2.16 2.16 3.51 3.51 3.51 3.51 3.51 3.51

3.51

Vastekosten kosten algenproductiesysteem inkas kas op11ha ha Vaste Vaste kosten algenproductiesysteem in kasin op 1 ha algenproductiesysteem op Vaste kosten algenproductiesysteem in kas kosten algenproductiesysteem inop kas op ha VasteVaste kosten algenproductiesysteem in kas 1op ha11ha Om de invloed van schaalvoordelen mee te nemen is de volgende aanname gemaakt voor dekosten kosten Om deOm invloed van schaalvoordelen mee te nemen is de volgende aanname gemaakt voorvoor devoor kosten de invloed van schaalvoordelen mee te nemen is de volgende aanname gemaakt de Vaste in nemen kaste 1isha Om dekosten invloed van schaalvoordelen schaalvoordelen mee nemen aanname gemaakt de kosten Om de invloed van mee teop nemen isde devolgende volgende aanname gemaakt voor de kosten Om de invloed van algenproductiesysteem schaalvoordelen mee te deisvolgende aanname gemaakt voor de kosten per mtransparante transparante buis voor de algenreactoren. Dekosten kosten nemen afmet met de hoeveelheid (lengte) per m transparante buis voor devoor algenreactoren. nemen af met de hoeveelheid (lengte) per buis de algenreactoren. De nemen de hoeveelheid Omm invloed van schaalvoordelen mee te nemenDe is kosten de volgende aanname gemaakt voor de kosten per m(lengte) transparante per m transparante buis voor de algenreactoren. De nemen afaf de hoeveelheid (lengte) mde transparante buis voor de algenreactoren. Dekosten kosten nemen afmet met de hoeveelheid (lengte) per mper transparante buis voor de algenreactoren. De kosten nemen af met de hoeveelheid (lengte) buis volgens vergelijking (1). buis volgens vergelijking (1). buis volgens vergelijking (1). buis volgens vergelijking (1). buisvolgens voor de algenreactoren. De kosten nemen af met de hoeveelheid (lengte) buis volgens vergelijking (1). buis vergelijking buis volgens vergelijking (1). (1). ������ ������ ������ ������ � � ���������_������ ��_������ �_������ ����� � ������� ������� �_������ �� ���� ����� ������ ���� ������ ������ � ������ � �_������ ����� ������ ������ � �_������

(1) (1) (1)(1) (1) (1) (1)

Waar: C���� isde de prijs vande debuis buis perm en t_length isde de totale buislengte. Waar: Waar: C���� isC���� prijs van devan buis per m per en t_length is de totale buislengte. isis prijs per mm en t_length totale buislengte. Waar: Cde de prijs van de en t_length isisde totale buislengte. ���� isde deprijs prijs van deper buis is debuislengte. totale buislengte. van de buis perm mper en m en t_length is Waar:Waar: CWaar: is���� de is prijs van de buis en t_length is de detotale totale buislengte. ���� C

behulp van deze aanname m buis berekend met €13.27 per mm voor een kaskas Metbehulp behulp van dezeaanname aanname zijnde dekosten kosten per m buis berekend met €13.27 per mvoor voor een kas Met behulp van deze aanname zijn dezijn kosten per m per buis berekend met €13.27 per m voor een kas Met van deze de kosten per m buis berekend met €13.27 per een Met van dezeaanname aanname zijn de kosten per mberekend buis berekend met €13.27 per m een voor een1kas Met behulp van deze aanname zijnzijn de kosten per buis met€13.27 €13.27 voor Metbehulp behulp van deze de kosten permm buis berekend met perper mm voor een kas kas van ha met ha met 14 bioreactoren. per bioreactor worden dan €165.329. DeDe vaste kosten zijnzijn van 1ha hamet met14 14bioreactoren. bioreactoren. Dekosten kosten per bioreactor worden dan €165.329. De vaste kosten zijn van 1 ha met 14 bioreactoren. De kosten per bioreactor worden dan €165.329. De vaste kosten zijn van 11 De kosten per bioreactor worden dan €165.329. vaste kosten 3 zijn 1 ha14 met 14De bioreactoren. De kosten per dan bioreactor worden dankosten €165.329. De vaste zijn van 1van ha bioreactoren. De perworden bioreactor worden €165.329. De €6.586 vaste kosten 2dan 14 met bioreactoren. kosten per kosten bioreactor €165.329. De zijn per mkosten algen volume 2 333 algen 2 2 vaste €6.586 per m volume geïnstalleerd of €231.46 per m teeltoppervlak. De vaste kosten per €6.586 per m algen volume geïnstalleerd of €231.46 per m teeltoppervlak. De vaste kosten per €6.586€6.586 per m3per algen volume geïnstalleerd of €231.46 per m teeltoppervlak. De vaste kosten per m algen volume geïnstalleerd of €231.46 per m teeltoppervlak. De vaste kosten per 3 2 €6.586 mof3 algen volume of €231.46 m2 teeltoppervlak. De vaste kosten per algen €6.586 per mper algen volume geïnstalleerd of €231.46 perkosten mper teeltoppervlak. De vaste kosten perwerd geïnstalleerd €231.46 per m2geïnstalleerd teeltoppervlak. De vaste per eenheid bioreactor voor eendan eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem inin kassen groter dan 1commercieel ha eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem in kassen groter hawerd werd eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem in kassen groter dan 1 ha werd eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem kassen groter dan 1 1ha eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem in kassen groter dan 1 ha werd eenheid bioreactor voor een commercieel algen productiesysteem in kassen groter dan 1 ha werd productiesysteem invergelijking kassen groter danDe 1De ha werdkosten berekend volgens (2). De vaste kosten verminderen bij berekend volgens vergelijking (2). vaste verminderen bijbij toename van hethet teeltoppervlak, berekend volgens vergelijking (2). vaste kosten verminderen bij toename van het teeltoppervlak, berekend volgens vergelijking (2). De(2). vaste kosten verminderen bij vergelijking toename van het teeltoppervlak, berekend volgens De vaste kosten verminderen toename van teeltoppervlak, berekend volgens vergelijking (2). De vaste kosten verminderen bij toename vanteeltoppervlak, het uit teeltoppervlak, berekend volgens vergelijking (2). De vaste kosten verminderen bij toename vanbioreactoren het de vermindering maximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande uituit 140 geplaatst toename van teeltoppervlak, vermindering is maximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande 140 bioreactoren de vermindering maximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande uit 140 bioreactoren geplaatst de vermindering is het maximaal 35% de voor algenteeltsysteem bestaande uit 140 bioreactoren geplaatst in in inin de vermindering isisismaximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande 140 bioreactoren geplaatst de vermindering is maximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande uit 140 bioreactoren geplaatst in de vermindering is maximaal 35% voor algenteeltsysteem bestaande uit 140 bioreactoren geplaatst in een kas van 10 ha. geplaatst in een kas van 10 ha. een kas van10 10ha. ha. een kas van 10van ha. een kas eenvan kas10 van een kas ha.10 ha. ����� � � ������ ������ ��_�������� ���� ��_�������� ���� � ������ ���� ������� ��_��� �������� � ���_��� ��� ����� ����� � ������ � ��_��� ���� �������� � ��_��� ���

(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)

Waar: ���� zijn de vaste kosten per BR eenheid en ��_��� is het aantal geïnstalleerde BR eenheden. Waar: �de zijn de vaste kosten per BReenheid eenheid en��_��� ��_��� het aantalgeïnstalleerde geïnstalleerde BReenheden. eenheden. zijn dede vaste kosten per eenheid en ��_��� is het geïnstalleerde BR eenheden. Waar: Waar: Waar: ���� zijn vaste kosten per BRBR eenheid en is hetaantal aantal geïnstalleerde BR eenheden. ���� zijn vaste kosten per BR en isishet aantal BR ��� ����de zijn de vaste kosten per BR eenheid en ��_��� het aantal geïnstalleerde BR eenheden. Waar:Waar: ���� zijn vaste kosten per BR eenheid en ��_��� is hetisaantal geïnstalleerde BR eenheden. Voor een commerciële algenproductie systeem zijn additionele componenten en apparaten nodig die in Voor eencommerciële commerciële algenproductie systeem zijnadditionele additionele componenten enapparaten apparaten nodig dieinin Voor een commerciële algenproductie systeem zijn additionele componenten en apparaten nodig die in die Voor een algenproductie systeem zijn componenten en nodig hetcommerciële huidige systeem inalgenproductie Bleiswijk niet werden zoals additionele pompen, automatisch Voor een commerciële systeem zijn additionele componenten eneen apparaten Voor een algenproductie systeem zijngebruikt, additionele componenten en apparaten nodignodig die indie in hethuidige huidigesysteem systeem Bleiswijk nietwerden werden gebruikt, zoalsadditionele additionele pompen, eenautomatisch automatisch het huidige systeem inadditionele Bleiswijk niet werden gebruikt, zoals additionele pompen, een automatisch het ininBleiswijk niet gebruikt, zoals pompen, een oogstsysteem, tanks en een weegstation enz. De kosten voor deze additionele het huidige systeem in Bleiswijk niet werden gebruikt, zoals additionele pompen, een automatisch het huidige systeem in Bleiswijk niet werden gebruikt, zoals additionele pompen, een automatisch oogstsysteem, additionele tanks eneen eenweegstation weegstation enz. Dekosten kosten voor dezeadditionele additionele oogstsysteem, additionele tanks en een weegstation enz. De kosten voor deze additionele oogstsysteem, additionele tanks en enz. De voor deze componenten en apparaten zijn berekend op totaal opkosten 1voor ha. Een van de oogstsysteem, additionele enweegstation een weegstation enz. De vooronderverdeling deze additionele oogstsysteem, additionele tankstanks en een enz.€25.099 De kosten deze additionele componenten enapparaten apparaten zijn berekend op€25.099 totaal €25.099 op ha. Eenonderverdeling onderverdeling vande de componenten en apparaten zijn berekend op totaal op 1 ha. Een onderverdeling van devan componenten en zijn berekend op totaal €25.099 op 11 ha. Een kosten wordt weergegeven in Tabel 9. Het werd verondersteld dat 30% van de materiaalkosten componenten en apparaten zijn berekend op totaal €25.099 op 1Een ha.onderverdeling Een onderverdeling van de componenten en apparaten zijn berekend op totaal €25.099 op 1 ha. van de 2 dat kosten wordtweergegeven weergegeven Tabel 9.Het Het werd verondersteld dat 30% vande demateriaalkosten materiaalkosten kostenkosten wordt weergegeven Tabel 9. Het 9. werd verondersteld dat m 30% van devan materiaalkosten wordt inin Tabel werd verondersteld 30% installatiekosten zijn.inin De afschrijvingskosten zijn €26.66 per kas ha. kosten weergegeven in Tabel Het werd verondersteld dat van 30%1van de materiaalkosten kosten wordtwordt weergegeven Tabel 9. Het9.werd verondersteld dat 30% 2 2 van de materiaalkosten installatiekosten zijn. Deafschrijvingskosten afschrijvingskosten zijn€26.66 €26.66 per m kas van 1 ha. installatiekosten zijn. De afschrijvingskosten zijn €26.66 per m2per installatiekosten zijn. De zijn m kas van 1 ha. kas van 1 ha. 2 installatiekosten zijn. De afschrijvingskosten zijn €26.66 m2van kas1van installatiekosten zijn. De afschrijvingskosten zijn €26.66 per mper kas ha. 1 ha. 21

Voor een commerciële algenproductie systeem zijn additionele componenten en apparaten nodig die in het huidige systeem in Bleiswijk niet werden gebruikt, zoals additionele pompen, een automatisch oogstsysteem, additionele tanks en een weegstation enz. De kosten voor deze additionele componenten en apparaten zijn berekend op totaal €25.099 op 1 ha. Een onderverdeling van de kosten wordt weergegeven in Tabel  9. Het werd verondersteld dat 30% van de materiaalkosten installatiekosten zijn. De afschrijvingskosten zijn €26.66 per m2 kas van 1 ha. Tabel 9. Vaste kosten algenproductiesystemen en onderdelen voor bioreactor in een kas van 1ha.

Componenten bioreactor Kosten per Tabel Vasteper kosten algenproductiesystemenen enonderdelen onderdelenvoor voorbioreactor bioreactorinineen een kasvan vanbioreactor 1ha. Tabel 9.9.Vaste kosten algenproductiesystemen kas 1ha. Tabel Vaste kosten algenproductiesystemen onderdelen voor bioreactor in een kas van1ha. 1ha. Tabel 9. Tabel Vaste 9. kosten Vaste kosten algenproductiesystemen algenproductiesystemen envoor onderdelen en onderdelen voor voorkas bioreactor in een kas een van kas 1ha. van 1ha. Tabel 9.9.Vaste kosten algenproductiesystemen enenonderdelen voor bioreactor in een kas van (€)* . Vaste kosten algenproductiesystemen en onderdelen bioreactor inbioreactor een van 1ha.in

Componentenper perbioreactor bioreactor Componenten Componenten per bioreactor Transparante per m (voor 14 BR) Componenten per bioreactor perbuis bioreactor Componenten per bioreactor nenten per Componenten bioreactor

Kostenper per Kosten Kosten per perKosten per 13.27 per Kosten per KostenKosten bioreactor bioreactor bioreactor bioreactor bioreactor bioreactor bioreactor (€)* Recirculatiepomp 1,200 (€)* (€)* (€)* (€)*(€)* (€)* Transparantebuis buisper permm(voor (voor14 14BR) BR) 13.27 Transparante 13.27 Fittings, kleppen, tank 1,800 Transparante buis per m(voor (voor BR) 13.27 Transparante buis14 per buis m (voor per m 14 (voor BR) 14 BR) 13.27 13.27 buis per m 1414BR) 13.27 rante Transparante buis per m Transparante (voor BR) 13.27 Recirculatiepomp 1,200 Recirculatiepomp 1,200 Recirculatiepomp 1,200 Recirculatiepomp Recirculatiepomp 1,200 1,200 Recirculatiepomp 1,200 Leidingenkleppen, tank 900 atiepomp 1,200 Fittings,kleppen, 1,800 Fittings, tank 1,800 Fittings, kleppen, tank 1,800 Fittings, Fittings, kleppen, kleppen, tank tank tank 1,800 1,800 Fittings, kleppen, 1,800 , kleppen, tank 1,800 Leidingen 900 Luchtpomp 1,500 Leidingen 900 Leidingen 900 Leidingen Leidingen 900 900 900 Leidingen en 900 Luchtpomp 1,500 Luchtpomp 1,500 Sensoren 3,000 Luchtpomp 1,500 Luchtpomp 1,500 1,500 Luchtpomp 1,500 mp Luchtpomp 1,500 Sensoren 3,000 Sensoren 3,000 Sensoren 3,000 Instrumentatie en regeling 2,000 Sensoren Sensoren 3,000 3,000 Sensoren 3,000 en 3,000 Instrumentatieen enregeling regeling 2,000 Instrumentatie 2,000 Instrumentatie regeling 2,000 Instrumentatie Instrumentatie en regeling en regeling 2,000 2,000 Instrumentatie enenregeling 2,000 entatie en regeling 2,000 Additionele componenten algenteeltsystemen éénmalig Additionele componenten algenteeltsystemen éénmalig Additionele componenten algenteeltsystemen éénmalig Additionele componenten algenteeltsystemen éénmalig Additionele Additionele componenten componenten algenteeltsystemen algenteeltsystemen éénmalig éénmalig Additionele componenten algenteeltsystemen éénmalig nele componenten algenteeltsystemen éénmalig Centrifuge Westfalia 133,000 Centrifuge 133,000 CentrifugeWestfalia Westfalia 133,000 Centrifuge Westfalia 133,000 Centrifuge Centrifuge Westfalia Westfalia 133,000 133,000 Centrifuge Westfalia 133,000 ge Westfalia 133,000 Centrifuge voedingspomp 24,000 Centrifuge voedingspomp 24,000 Centrifuge voedingspomp 24,000 Centrifuge voedingspomp 24,000 Centrifuge Centrifuge voedingspomp voedingspomp 24,00024,000 Centrifuge voedingspomp 24,000 ge voedingspomp 24,000 Mediumfilter filtereenheid eenheid 13,500 Medium 13,500 Medium filtereenheid eenheid 13,500 Medium filter eenheid filter filter eenheid 13,50013,500 Medium 13,500 filter Medium eenheid 13,500 Medium filter eenheid 13,500 Medium voedingspomp 4,800 Medium voedingspomp 4,800 Medium voedingspomp 4,800 Medium Medium voedingspomp voedingspomp 4,800 4,800 Medium voedingspomp 4,800 voedingspomp 4,800 Medium voorbereidingstank 20,000 Medium voorbereidingstank 20,000 Medium voedingspomp 4,800 Medium voorbereidingstank 20,000 Medium Medium voorbereidingstank voorbereidingstank 20,00020,000 Medium voorbereidingstank 20,000 voorbereidingstank 20,000 Opslagtankoogst oogst 20,000 Opslagtank 20,000 Opslagtank oogst 20,000 Medium voorbereidingstank 20,000 Opslagtank Opslagtank oogst oogstoogst 20,00020,000 Opslagtank 20,000 ank oogst 20,000 Pompstationzeewater zeewater 15,000 Pompstation 15,000 Pompstation zeewater 15,000 Pompstation Pompstation zeewater zeewater 15,00015,000 Pompstation zeewater 15,000 ation zeewater 15,000 Opslagtank oogst 20,000 Weegstation 40,000 Weegstation 40,000 Weegstation 40,000 Weegstation 40,00040,000 Weegstation 3 40,000 ation Weegstation 40,000

3 zeewater *Volume 25,1mm perBR, BR,1414stuks stuksopop1 1haha Pompstation *Volume 25,1 per 3 *Volume 3 25,1 3m3 per BR, 14 stuks op 1 ha *Volume 25,1 m per 25,1 m25,1 14 perstuks 14 opBR, stuks 1 ha 1 ha *Volume mBR, per 14 op stuks op 1 ha 25,1 m3 *Volume per BR, 14 stuks op 1 BR, ha

Weegstation

15,000 40,000

Vastekosten kostenvoor voorkas kasen eninrichting inrichtingininBleiswijk Bleiswijk Vaste Vaste kosten voor kas eninrichting inrichting inBleiswijk Bleiswijk Vaste Vaste kosten kosten voor kas voor kas inrichting en inrichting in Bleiswijk in Bleiswijk Vaste kosten voor kas en in kosten voor kas en inrichting in Bleiswijk 3 en Devaste vaste kosten voor kasop en inrichtingvoor vooreen eencommercieel commercieelalgenproductie algenproductiesysteem systeeminineen eenkas kasvan van11 *Volume 25,1 m per BR, 14 stuks 1 ha De kosten voor kas en inrichting De vaste kosten voor kas en inrichting voor eencommercieel commercieel algenproductie in een kas van1 1 De vaste De kas kosten vaste kosten voor kas voor en kas inrichting en inrichting een voor commercieel een commercieel algenproductie algenproductie systeem insysteem een in kas een van kas 1 van 1 De vaste kosten voor kas envoor inrichting voor een algenproductie in een kas van e kosten voor en inrichting voor een commercieel algenproductie systeem in een kassysteem van 1systeem ha groter werden berekend volgens dewaardes waardes weergegeven Tabel rekening houdend met het ha ofofgroter werden berekend volgens de weergegeven ininTabel 4,4,rekening houdend met het ha groter werden berekend volgens de waardes weergegeven inTabel Tabel 4, rekening houdend methet het ha of groter haberekend ofha groter werden werden berekend berekend volgens de volgens waardes deinwaardes weergegeven weergegeven in Tabel inhoudend 4, Tabel rekening 4, met rekening houdend met het met met het ofofgroter werden berekend de waardes weergegeven in 4,houdend rekening houdend Vaste kosten voor kas en volgens inrichting Bleiswijk oter werden volgens de waardes weergegeven in Tabel 4, rekening het teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. teeltoppervlak teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. en de benuttingsefficiëntie. teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. ervlak en de benuttingsefficiëntie. De vaste kosten voor kas en inrichting voor een commercieel algenproductie systeem in een kas van 1 ha of groter werden

berekend volgens dealgenproductiesysteem waardes weergegeven in Tabel 4, Flexibele kosten algenproductiesysteem kasop ophoudend ha met het teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. Flexibele kosten ininrekening kas 11ha Flexibele kosten algenproductiesysteem in kas op1 1ha ha Flexibele Flexibele kosten kosten algenproductiesysteem algenproductiesysteem in kas in op kas 1 ha op 1 ha Flexibele kosten algenproductiesysteem in kas op le kosten algenproductiesysteem in kas op 1 ha Deflexibele flexibele kosten vooreen eencommercieel commercieel algenproductie systeemvan van11ha haofofgroter groterwerden werdenberekend berekend Flexibele kosten algenproductiesysteem inalgenproductie kas op 1 ha systeem De kosten voor Deflexibele flexibele kosten voor eencommercieel commercieel algenproductie systeem van ha groter werden berekend De flexibele De flexibele kosten kosten voor een voor commercieel een commercieel algenproductie algenproductie systeem systeem van 1 werden ha vanof 1 groter hahet groter werden werden berekend berekend De kosten voor een algenproductie systeem van 1of1ha ofofgroter werden berekend bele kosten voor een commercieel algenproductie systeem van 1 ha of groter berekend volgens de waardes weergegeven in Tabel 6, rekening houdend met teeltoppervlak en de De flexibele kosten voor een commercieel algenproductie systeem van 1 ha of groter werden berekend volgens de waardes volgens de waardes weergegeven in Tabel 6, rekening houdend met het teeltoppervlak en de volgens de waardes weergegeven in Tabel 6, rekening houdend met het teeltoppervlak en de volgens volgens de waardes de waardes weergegeven weergegeven in Tabel in 6, Tabel rekening 6, rekening houdend houdend met het met teeltoppervlak het teeltoppervlak en de en de volgens de waardes weergegeven in Tabel 6, rekening houdend met het teeltoppervlak en de de waardes weergegeven in Tabel 6, rekening houdend metwerden het teeltoppervlak en de vergelijking (3), omdat bij een benuttingsefficiëntie. Alleen de loonkosten berekend volgens benuttingsefficiëntie. de loonkosten werden berekend volgens vergelijking (3), omdat weergegeven in Tabel  Alleen 6,Alleen rekening houdend met het teeltoppervlak en de benuttingsefficiëntie. Alleenbij deeen loonkosten benuttingsefficiëntie. deloonkosten loonkosten werden berekend volgens vergelijking (3), omdat een benuttingsefficiëntie. benuttingsefficiëntie. Alleen Alleen dewerden loonkosten de loonkosten werden werden berekend berekend volgens vergelijking vergelijking (3), omdat (3), (3), omdat bij een bij een benuttingsefficiëntie. Alleen de werden berekend volgens vergelijking omdat bijbijeen ngsefficiëntie. Alleen de loonkosten berekend volgens vergelijking (3), omdat bij een grootschalig systeem meer automatisering mogelijk is. volgens grootschalig systeem meer automatisering mogelijk is. werden berekend volgensmeer vergelijking (3), omdat bij een grootschalig systeem meer automatisering mogelijk is. grootschalig systeem automatisering mogelijk is. grootschalig systeem systeem meer automatisering meer automatisering mogelijk is.mogelijk is. is. grootschalig systeem meer automatisering halig grootschalig systeem meer automatisering mogelijk is. mogelijk ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ൌൌ݉ܽ݊ ݉ܽ݊  ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ ͳ͹ͺͷ‫כ כ‬ሺͳሺͳ൅൅‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ሻ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ሻ (3) ௬௘௔௥‫כ כ‬ ௖௢௦௧‫ͳכ כ‬͹ͺͷ ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥  ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ (3) ௬௘௔௥ ௖௢௦௧ ‫ܥ‬ൌ௟௔௕௢௨௥ ൌ ݉ܽ݊  ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ ‫ͳ ככ‬͹ͺͷ ‫ כ‬ሺͳ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ሻ (3) (3) ௬௘௔௥ ௖௢௦௧ ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ ‫ܥ‬ ൌ௟௔௕௢௨௥ ݉ܽ݊ ݉ܽ݊ ‫כ‬ൌ  ௖௢௦௧ ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬  ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ ‫ͳ כ‬͹ͺͷ ሺͳ ͳ͹ͺͷ ൅‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋ כ‬ሻ ሺͳ ൅‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋ כ‬ሻ (3) (3) (3) ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ ݉ܽ݊ ‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋݄כככ‬ ͳ͹ͺͷ ሺͳ ൅൅ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ሻ ݉ܽ݊௬௘௔௥ ‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋݄  כ‬ ‫ͳככ‬͹ͺͷ ሺͳ ൅ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ሻ (3) ௬௘௔௥ ௬௘௔௥ ௖௢௦௧ ௖௢௦௧ ‫כ‬௖௢௦௧ ௬௘௔௥

Waar:‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥zijn zijnde deloonkosten loonkosteninin€,€,݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ hetuurtarief uurtariefinin€/h, €/h,hier hier13€/h, 13€/h,‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬zijn zijn ௖௢௦௧isishet Waar: ௖௢௦௧ Waar: ‫ܥ‬in zijn deloonkosten loonkosten in€,€, ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ het uurtarief in €/h, hier13€/h, 13€/h, ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ zijn ௟௔௕௢௨௥ ௖௢௦௧ Waar: Waar: ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ ‫ܥ‬zijn de zijn loonkosten de loonkosten in €, 35% ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ inin€, ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ is het is het uurtarief inuurtarief €/h, in hier €/h, hier 13€/h, ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ zijn zijn zijn Waar: ‫ܥ‬௟௔௕௢௨௥ zijn in ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ isis het in13€/h, €/h, hier ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ dede loonkosten €,van isuurtarief het uurtarief in €/h, hier 13€/h, zijn de overheadkosten, Waar: zijn de loonkosten €,zijn ݄‫ݎݑ݋̴ܾ݈ܽݕ݈ݎݑ݋‬ is het uurtarief in €/h, hier 13€/h, ‫݄݀ܽ݁ݎ݁ݒ݋‬ zijn ௟௔௕௢௨௥ ௖௢௦௧ ௖௢௦௧ ௖௢௦௧ ௖௢௦௧ de overheadkosten, hier de loonkosten en ݉ܽ݊ zijn de man uren per jaar in h, berekend ௬௘௔௥ de overheadkosten, hier 35% van de loonkosten en ݉ܽ݊ zijn de man uren per jaar in h, berekend ௬௘௔௥ deoverheadkosten, overheadkosten, hier 35% van loonkosten en ݉ܽ݊ zijn de man uren inh, h,berekend berekend ௬௘௔௥ de overheadkosten, dehier overheadkosten, 35% hier van 35% de van loonkosten de loonkosten en ݉ܽ݊ en ݉ܽ݊ zijn de zijn man man per uren jaar per injaar h,per berekend injaar h,in berekend de hier 35% van dede loonkosten en ݉ܽ݊ zijn de man uren per jaar headkosten, 35% vanhier dede loonkosten en ݉ܽ݊ zijn de man uren per jaar in h, berekend hier 35% van loonkosten en zijn de man uren per jaar inde h,uren berekend volgens vergelijking (4). ௬௘௔௥ ௬௘௔௥ ௬௘௔௥ ௬௘௔௥ volgens vergelijking (4). volgens vergelijking (4). volgens vergelijking (4). volgens volgens vergelijking vergelijking (4). (4). volgens vergelijking (4). vergelijking (4).

௟௔௕௢௨௥

଴Ǥଶଷଽ଻ ଴Ǥଶଷଽ଻ ݉ܽ݊ ͲǤ͵Ͳͳ‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ݃ כ כ‬  ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ (4) (4) ௬௘௔௥ൌൌͲǤ͵Ͳͳ ݉ܽ݊ (4) ଴Ǥଶଷଽ଻ ௬௘௔௥ ଴Ǥଶଷଽ଻ ଴Ǥଶଷଽ଻ ଴Ǥଶଷଽ଻ ݉ܽ݊  ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ (4) ଴Ǥଶଷଽ଻ ݉ܽ݊ ݉ܽ݊ ൌ ͲǤ͵Ͳͳ ൌ௬௘௔௥ ‫Ͳ כ‬Ǥ͵Ͳͳ ௬௘௔௥ ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ ‫Ͳכ‬Ǥ͵Ͳͳ  ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ (4) (4) (4) ݉ܽ݊ ൌൌ ͲǤ͵Ͳͳ ‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ݃כ כ‬ ൌ ͲǤ͵Ͳͳ ‫ כ‬௬௘௔௥ ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ (4) ௬௘௔௥

2 2. 2in m Waar:݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬is het teeltoppervlak Waar: isis2het het teeltoppervlak . teeltoppervlak in m . mm Waar: 2 2inin 2 2. Waar: ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ is het teeltoppervlak Waar: Waar: ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ is het teeltoppervlak is het teeltoppervlak in m in m . . Waar: ݃‫ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬ is het teeltoppervlak in m . ‫ ܽ݁ݎ̴ܽݎ‬is het teeltoppervlak in m .

Beschrijvingberekende berekendescenario’s scenario’s Beschrijving Beschrijving berekende scenario’s Beschrijving Beschrijving berekende berekende scenario’s scenario’s Beschrijving berekende scenario’s ijving berekende Descenario’s kostprijs voor dealgenproductie algenproductie werdberekend berekendvoor voorverschillende verschillendescenario's scenario'sdoor doorde devolgende volgende De kostprijs voor de werd De kostprijs voor dealgenproductie algenproductie werd berekend voorverschillende verschillende scenario's door volgende kostprijs Dealgenproductie kostprijs voor de voor algenproductie de algenproductie werd berekend werd berekend voor verschillende voorvoor verschillende scenario's scenario's door de door volgende de volgende De kostprijs voor de werd berekend scenario's door dedevolgende prijs De voor de werd berekend voor verschillende scenario's door de volgende parameters te variëren: parameters te variëren: parameters te variëren: parameters parameters te variëren: te variëren: parameters te variëren: ters te variëren: Kasoppervlakbruto bruto11ha ha––10 10ha ha 1.1.Kasoppervlak 1.Kasoppervlak Kasoppervlak bruto 1ha ha–ha –1010haha 1. Kasoppervlak 1. Kasoppervlak bruto 1 bruto ha – 1 10 ha ha – 10 bruto 1 1. Kasoppervlak bruto 11.ha – 10 ha Assimilatiebelichtingjajaofofnee nee 22 2.2.Assimilatiebelichting Assimilatiebelichting jaofofnee nee 2. Assimilatiebelichting 2. Assimilatiebelichting ja of nee ja ofja nee 2. 2. Assimilatiebelichting ja2.Assimilatiebelichting ofAantal nee algenteelten per jaar11- -55 3.3.Aantal algenteelten per jaar Aantal 3. Aantal 3. Aantal algenteelten algenteelten per 1 jaar -per 5perjaar 1 jaar - 51 1- -5 5 3.3.Aantal 3. Aantal algenteelten per jaar 1 algenteelten - algenteelten 5per jaar

Beschrijving berekende scenario’s De kostprijs voor de algenproductie werd berekend voor verschillende scenario’s door de volgende parameters te variëren: 1. Kasoppervlak bruto 1 ha - 10 ha 2. Assimilatiebelichting ja of nee 3. Aantal algenteelten per jaar 1 - 5 4. Benuttingsefficiëntie teeltoppervlak 44% - 77% 5. Type kasuitvoering glazen Venlo-kas of plastic multi-span kas 6. Variatie flexibele kosten voor CO2, energie, water 7. Variatie vaste investeringskosten algenteeltsysteem Door het analytische oplossen alle mogelijke combinaties van de bovenstaande variabelen in het economische model (864 verschillende scenario’s zijn berekend) en door een statistische regressie analyse werd een polynoom functie met R2 0.94 verkregen met de in Tabel 10 weergegeven coëfficiënten. Tabel 10 .Coëfficiënten van een lineaire polynoom functie die gebruikt werd om de kostprijs van de algenproductie voor verschillende scenario’s te berekenen Coëfficiënten

Standard Error

Interceptie

63.61327286

0.55899045

Kasoppervlak bruto

-4.57318E-05

2.66446E-06

Assimilatiebelichting

-11.38052309

0.631824919

Aantal algenteelten

2.23571452

0.131574619

Benuttingsefficiëntie teeltoppervlak

-44.735808

2.367501379

Type kasuitvoering glazen Venlo-kas of plastic multi-span kas

-0.659259259

0.168339694

Algenproductie

0.672552244

0.563876327

23

24

4

Resultaten experimenten algenteelt in een kas

4.1

Algenteelten, groei en productie

In totaal zijn in de periode oktober 2012 t/m november 2013 zeven algenteelten met Chlorella sorokiniana uitgevoerd in de zes fotobioreactoren in een kas in Bleiswijk. De eerste twee teelten waren vooral bedoeld om de techniek van de algenbioreactoren en de teeltmethodes te testen. Vanaf eind december 2012 zijn testen met diverse groeifactoren uitgevoerd (Tabel  12). Bij teelt 3 ging het om algemene groeiwaarneming en testen van de reactie van algen op CO2 (4.2.1). Een dichtheid van 2 g/l werd aangehouden als setpoint. Bij teelt 4 en 5 zijn pH experimenten gedaan (4.2.2) en is eveneens een dichtheid setpoint van ca. 2 g/l aangehouden. In teelt 6 en 7 is geëxperimenteerd met hogere dichtheden van 2 en 3 g/l (4.2.3).

Tabel 11. Algenteelten startdatum, einddatum, teeltduur, gemiddelde dichtheid, gemiddelde totale productie per teelt en gemiddelde dagelijkse productie per oppervlak of per volumen gerealiseerd in een kas in Bleiswijk in 2013. Teelt

start

einde

Teeltduur

Gemiddelde dichtheid

Gemiddelde productie

totaal

dagelijks per oppervlak

dagelijks per volume

dagen

g/l

g/m2

g/m2/dag

g/l/dag

3

27-12

1-3

64

1.76

381

6.0

0.28

4

14-3

21-5

68

1.99

557

8.2

0.38

5

5-6

25-7

50

2.10

183

3.7

0.17

6

30-7

23-9

55

2.18

196

3.6

0.17

7

4-10

9-12

66

2.2

269

4.1

0.19

Opvallend is dat de hoogste groei gehaald werd bij teelt 4 in maart/april. Bij deze teelt waren de licht omstandigheden ideaal en de temperatuur, mede door lage buitentemperaturen, niet extreem. In de wintermaanden in teelt 3 was het lichtniveau ondanks de assimilatielampen lager. In de zomermaanden waren hoge temperaturen een beperkende factor. Teelt 5 was kort, de groei laag en die teelt kende veel problemen met aangroei. Dit is veroorzaakt door de hoge temperatuur in de reactoren vanwege hoge buiten (en kas-)temperatuur en hoge straling. Bij teelt 6 speelde het afnemende licht een rol, een aantal reactoren produceerden slecht. Bij teelt 7 nam de productie per dag weer toe. Een overzicht over de teeltresultaten van teelt 3 t/m 7 in de verschillende bioreactoren BR 1 t/m 6 wordt weergegeven in Tabel  12. Daarnaast wordt een meer specifiek overzicht van het verloop van de dichtheid en groei per teelt en BR weergegeven in Bijlage V t/m Bijlage IX. Een typisch verloop van dichtheid en productie tijdens een teelt wordt weergegeven in Figuur 8. De waarden van de groei en productie per dag vertonen een zeer grillig verloop. Bij presentatie van de cumulatieve waarde zijn groei en productie beter te volgen (Figuur 9). Bij alle teelten zijn er een aantal kenmerkende aspecten hetzelfde. Vanaf het begin, na inoculatie is er explosieve groei, waarbij na een week, soms al na 5 dagen de dichtheid bereikt wordt waarop dan de eerste keer kan worden geoogst. Na de initiële fase wordt er vervolgens een aantal weken geproduceerd, waarbij vijf dagen per week geoogst wordt en in het weekend incidenteel. Gedurende deze periode is er sprake van wisselende groeiresultaten. Er is niet altijd duidelijk een verband met groeiomstandigheden (licht, temperatuur) te leggen. Na verloop van tijd treden er problemen op, die dan steeds sterker worden. Dit is meestal na 5-7 weken het geval, zodat een teelt gemiddeld 50-70 dagen duurde. Er konden zo in 2013 5 teelten worden gerealiseerd.

25

Tabel 12. Overzicht teeltresultaten teelt 3 t/m7 in de verschillende bioreactoren BR 1 t/m 6. productie totaal g/m2 BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

385

592

207

234

296

2

287

510

249

186

202

3

376

561

171

172

305

4

356

545

150

170

288

5

512

564

166

213

208

6

412

572

155

203

312

productie gemiddeld per dag g/m2/dag BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

6.0

8.7

4.1

4.2

4.5

2

4.5

7.5

5.0

3.4

3.1

3

5.9

8.2

3.4

3.1

4.6

4

5.6

8.0

3.0

3.1

4.4

5

8.0

8.3

3.3

3.9

3.2

6

6.4

8.4

3.1

3.7

4.7

productie gemiddeld per volume g/l/dag BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

0.28

0.40

0.19

0.20

0.21

2

0.21

0.35

0.23

0.16

0.14

3

0.27

0.38

0.16

0.14

0.21

4

0.26

0.37

0.14

0.14

0.20

5

0.37

0.38

0.15

0.18

0.15

6

0.30

0.39

0.14

0.17

0.22

Figuur 8. Verloop van dichtheid en productie van teelt 3 in BR 6.

26

Figuur 9. Verloop van de cumulatieve productie van teelt 3 in BR 6.

4.2 Groeifactoren

Figuur 9. Verloop van de cumulatieve productie van teelt 3 in BR 6.

4.2.1 CO2

4.2

Groeifactoren

CO2 is een belangrijke groeifactor voor algen. Tijdens teelt 3 werd het effect van CO2 dosering en meting getest met behulp van een pulsregeling (3.2.1). Figuur 10 laat het verloop van pH en CO2

4.2.1

CO

concentratie in een2 reactor (BR 5) in een algenteelt (teelt 3) zien. Tijdens de groei in de eerste dagen van de teelt stijgt de CO2 concentratie in de reactor tot dat er een evenwicht tot stand komt tussen de CO2 is een belangrijke groeifactor voor algen. Tijdens teelt 3 werd het effect van CO2 dosering en meting groei (CO de groeifase is getest een met 2-vraag), de pH en de CO2 concentratie in de reactorlucht. Tijdens

behulp van een pulsregeling te (3.2.1). het verloop vanCO pH 2en CO2 concentratie in een(pH reactor (BR 5) in duidelijk dag-nachtritme zien Figuur 10 in de pH,laat door de snelle consumptie overdag stijging) eneen juist algenteelt (teelt 3) zien. Tijdens de groei in de eerste dagen van de teelt stijgt de CO concentratie in de reactor tot dat CO2 afgifte in de nacht (pH daling). Er is ook een duidelijk dag-nachtritme te zien in de pH, door de 2

er eenCO evenwicht tot standoverdag komt tussen groei (COen de pH en de CO concentratie in daling). de reactorlucht. Tijdens snelle (pHde stijging) juist CO in 2de nacht (pH De dynamiek 2-vraag), 2 consumptie 2 afgifte de groeifase is een duidelijk dag-nachtritme te zien in de pH, door de snelle CO consumptie overdag (pH stijging) en van de algenontwikkeling gedurende een etmaal is hiermee vrij groot. Figuur 11 laat het verloop juist van 2 COCO in de nacht daling). Er isen ookde een duidelijkop dag-nachtritme zien in deen pH,een doordag de snelle CO2zien. consumptie pH, en (pH concentratie straling een dag intefebruari in april Het 2 verbruik 2 afgifte overdag (pH stijging) en juist CO afgifte in de nacht (pH daling). De dynamiek van de algenontwikkeling gedurende een niveau van algenactiviteit (CO een 2 2 gebruik) op een donkere dag in februari is aanzienlijk lager dan op etmaal is hiermee vrijHet groot. Figuur 11 laat het verloop van CO2 verbruik enduidelijk concentratie en de straling op CO een2 dag in lichte dag in april. uiten aanschakelen van depH, lampen is ook zichtbaar in het

gebruik. februari en een dag in april zien. Het niveau van algenactiviteit (CO2 gebruik) op een donkere dag in februari is aanzienlijk lager dan op een lichte dag in april. Het uit- en aanschakelen van de lampen is ook duidelijk zichtbaar in het CO2 gebruik.

1e oogst Figuur 10. Het Hetverloop verloop deenpH CO2 concentratie in een het begin van een teelt. Figuur 10. vanvan de pH de en CO2de concentratie in een reactor vanafreactor het beginvanaf van een teelt. Het dag-nachtritme Het dag-nachtritme van pH is te van herkennen en de geleidelijke stijging van de CO2 van pH is te herkennen en de geleidelijke stijging de CO concentratie. concentratie.

22

2

27

0

28

24-04 20

24-04 19

24-04 18

24-04 16

24-04 15

24-04 14

24-04 13

24-04 12

24-04 10

24-04 9

24-04 8

dag uur

2

5000

1.5

4000

1

CO2 ppm

dag uur 25-04 0

24-04 22

24-04 21

24-04 20

24-04 19

24-04 18

24-04 16

24-04 15

24-04 14

24-04 13

24-04 12

24-04 10

24-04 9

24-04 8

24-04 7

24-04 6

dag uur 14-02 0

13-02 22

13-02 21

2 5000

1.5 4000

1 CO2 ppm

14-02 0

13-02 22

13-02 21

13-02 20

13-02 19

13-02 18

13-02 16

13-02 15

13-02 14

13-02 13

13-02 12

13-02 10

13-02 9

13-02 8

13-02 7

13-02 6

13-02 4

13-02 3

pH 1

800

600 8.00

400

200

CO2 gebr

CO2

3

2.5

0.5

lamp

pH 1

800

600

400

200

CO2 gebr

CO2

3

2.5

0.5 pH

lamp

8.00 pH

13-02 20

13-02 19

13-02 18

13-02 16

13-02 15

13-02 14

13-02 13

13-02 12

13-02 10

13-02 9

13-02 8

13-02 7

13-02 6

13-02 4

13-02 2

dag uur

25-04 0

24-04 22

24-04 21

4

24-04 7

pH2

24-04 4

Licht

24-04 6

3.5 13-02 3

pH2

24-04 4

1000 13-02 1

13-02 0

Licht

24-04 3

3.5

24-04 3

1200 13-02 2

4

24-04 2

13-02 1

1000

24-04 1

13-02 0

W/ m2

1200

24-04 2

0 24-04 0

g/ m2/ min

0

24-04 1

W/ m2

0

24-04 0

g/ m2/ min

februari 10.00

9.50

9.00

8.50

7.50

7.00

6.50

6.00

10000

9000

8000

7000

6000

3000

2000

1000

0

april

10.00

9.50

9.00

8.50

7.50

7.00

6.50

6.00

10000

9000

8000

7000

6000

3000

2000

1000

0

Figuur 11. Het verloop van de pH (2 sensoren), buitenstraling (W/m2) en assimilatielampen (aan=100, uit=0) en het CO2

verbruik (g/m2/min) en de CO2 concentratie (ppm) op 13 februari (boven) en 24 april (onder).

4.2.2

pH effecten

De pH in de reactorvloeistof hangt nauw samen met het ‘carbonaat-evenwicht’ en wordt geregeld via de CO2 dosering. Gekozen is voor een CO2 dosering via pulsregeling. In teelt 4 werden de volgende setpoints ingesteld, waarbij er na een aantal weken de pH behandeling van bioreactoren gewisseld is. Tabel 13. Overzicht van de pH behandelingen en instellingen in teelt 4 BR

Periode

pH low

pH high

1 en 4

15/3 - 15/4

6.5

7.5

0

120

16/4 - 23/5

8.5

9.5

0

120

15/3 - 15/4

8.5

9.5

0

120

16/4 - 23/5

6.5

7.5

0

120

15/3 - 23/5

7.5

8.5

0

120

2 en 5

3 en 6

Pulse low

Pulse high

2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

pH

CO2 ppm

5000 10.0 4500 systeem op De pH regelen door middel van CO2 doseren lukt vrij goed. De ervaring leert dat er een snelle reactie van het9.5 4000 CO2 pH 9.0 veranderingen is. Bij verandering van de CO dosering verandert de pH (Figuur 12). De assimilatie van de algen (= CO2 2 3500 8.5 3000is uiteraard sterk afhankelijk van de hoeveelheid licht. Bij toename van de hoeveelheid licht (lampen of zonlicht) verbruik) 8.0 stijgt2500 het CO2 verbruik van de algen en stijgt de pH. 2000 7.5te houden, Vanwege een aantal technische storingen lukte het niet altijd de pH waarden constant op de gewenste setpoints 1500 7.0 het niet goed functioneren van CO2 klep of pH sensoren veroorzaakte storingen in de regeling of in de dataregistratie 1000 6.5wordt veel 500 (Bijlage VI). Duidelijk zichtbaar is het effect van de ingestelde pH op de CO2 concentratie, bij lage pH setpoints 6.0 meer CO0 gedoseerd en ook gemeten in de lucht dan bij hoge pH. Het systeem reageert ook zeer snel op veranderingen 20/ 03 21/ 03 22/ 03 23/ 03 24/ 03 25/ 03 26/ 03 27/ 03 28/ 03 29/ 03 30/ 03 31/ 03 1/ 04 2/ 04 3/ 04 4/ 04 5/ 04 6/ 04 7/ 04 8/ 04 9/ 04 10/ 04 11/ 04 12/ 04 13/ 04 14/ 04

van de setpoints, zoals te zien is in de figuren bij het moment van wisselen van de setpoints.

CO2

pH

10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0

20/ 03 21/ 03 22/ 03 23/ 03 24/ 03 25/ 03 26/ 03 27/ 03 28/ 03 29/ 03 30/ 03 31/ 03 1/ 04 2/ 04 3/ 04 4/ 04 5/ 04 6/ 04 7/ 04 8/ 04 9/ 04 10/ 04 11/ 04 12/ 04 13/ 04 14/ 04

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

pH

CO2 ppm

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Figuur 12. Verloop van CO2 en pH tijdens teelt 4 in BR 3 met een pH setpoint tussen 7.5-8.5. De samenhang tussen CO2 dosering en pH is goed zichtbaar. De testen met verschillende pH setpoints leverden geen duidelijk effect van de algengroei op. De cumulatieve groei was in alle behandelingen vergelijkbaar (Tabel 14). Verklaringen kunnen zijn dat Chlorella sorokiniana binnen een breed pH-gebied kan groeien. In een vergelijking van teelt 4 en teelt 5 wordt duidelijk dat veranderde omstandigheden in de tijd een grotere invloed hadden dan het pH setpoint. Opnieuw kwam er in beide teelten op gezette tijden aangroei voor van de buizen. Bij de behandelingen met lage pH was dit opmerkelijk vaker het geval dan bij de hoge pH.

29

Tabel 14. Overzicht van de groei bij de pH behandelingen in teelt 4 en 5

BR

pH setpoint

Teelt 4

Teelt 5

productie

productie

g/m2

g/m2/dag

g/l/dag

g/m2

g/m2/dag

g/l/dag

1

6.5-7.5 ∞ 8.5-9.5

592

8.70

0.40

207

4.13

0.19

2

8.5-9.5 ∞ 6.5-7.5

510

7.51

0.35

249

4.98

0.23

3

7.5-8.5

561

8.25

0.38

171

3.41

0.16

4

6.5-7.5 -> 8.5-9.5

545

8.02

0.37

150

3.00

0.14

5

8.5-9.5 ∞ 6.5-7.5

564

8.29

0.38

166

3.33

0.15

6

7.5-8.5

572

8.41

0.39

155

3.10

0.14

4.2.3

Dichtheid

De dichtheid van algen in een bioreactor bepaald de hoeveelheid licht dat onderschept wordt en daarmee de groei en productie per teeltoppervlak. In teelt 6 en 7 is het effect van de dichtheid op de groei en ontwikkeling van de algen gemeten. Twee setpoints voor dichtheid werden gehanteerd, 2 g/l en 3 g/l. De setpoints werden als volgt toegepast: Voor het oogsten werd aan de hand van een monster de dichtheid bepaald. Op basis van het aanwezige volume werd dan berekend hoeveel geoogst moest worden om weer op het setpoint te geraken. Daarbij werd rekening gehouden met de oogstfrequentie, dat wil zeggen, vlak voor het weekeinde (normaliter geen oogst) werd dan een lager setpoint toegepast en meer geoogst dan bij dagen in de week. Aanvankelijk verliep de groei in teelt 7 goed, echter er ontstond bij BR2 al snel aangroei aan de wanden en trad flinke clustering op. Ook was de stroomsnelheid duidelijk minder dan bij de overige BR’s. De oorzaak bleek een lekkage in de luchtpomp (membranen verstopt door aangekoekte algen). Nadat dit verholpen verliep de groei beter. De clustering bleek effectief verholpen te kunnen worden door een behandeling met Baskal. Vanaf half september was de groei bij meerdere bioreactoren tot stilstand gekomen en trad ook bruinverkleuring op. Dit laatste bleek een duidelijk teken van afsterving, uit microscopische waarneming bleek dat er nauwelijks gezonde algencellen aanwezig waren, maar wel veel eencellige organismen. Vermoedelijk was er sprake van sterke predatie. Bij een aantal is alles afgeoogst, snel schoongemaakt en ontsmet en is met algencultuur uit nog wel goed draaiende reactoren verder gegaan in teelt 7. Een hogere dichtheid bleek ondanks het setpoint niet gemakkelijk te halen, al snel was er sprake van aangroei en clustering. Figuur 13 geeft de cumulatieve groei van teelt 6 weer. Tabel 15 laat zien dat er geen duidelijke verschillen in groei en productie afhankelijk van de dichtheid konden worden vastgesteld, setpoints van de dichtheid konden vaak niet worden bereikt.

30

4.0

250 200

3.0 2.5

groei g/ m2

dichtheid g/ m2/ d

3.5

150

2.0

100

1.5 1.0

50

Dichth 2

Dichth 3

Groei cum dh 2

21/ 9

17/ 9

13/ 9

9/ 9

5/ 9

1/ 9

28/ 8

24/ 8

20/ 8

16/ 8

8/ 8

12/ 8

0.0

4/ 8

0.5

0

Groei cum dh3

Figuur 13. De cumulatieve groei (g/m2/dag) en de gemeten dichtheid (g/l) bij de twee niveaus van dichtheid in de teelt 6. Tabel 15. Overzicht van de groei bij de dichtheid behandelingen in teelt 6 en teelt 7. Teelt 6

Teelt 7

setpoint dichtheid

Gemiddelde dichtheid gemeten

productie

setpoint dichtheid

Gemiddelde dichtheid gemeten

productie

g/l

g/l

g/m2

g/m2/d

g/l

g/l

g/m2

g/m2/d

3

2.50

234

4.25

2

2.0

255

4.55

3

2.36

186

3.39

3

2.3

157

2.81*

2

1.85

172

3.12

4

2.4

259

4.63

3

2.31

170

3.09

2

2.1

288

5.14

2

2.06

213

3.87

3

2.2

184

3.29

2

1.97

203

3.69

4

2.6

312

5.57

* problemen met groei, niet representatief

4.2.4

Licht

Figuur 14 laat de hoeveelheid natuurlijk licht buiten de kas, de hoeveelheid licht na transmissie in de kas, de hoeveelheid assimilatielicht en de totale hoeveelheid licht boven de bioreactoren zien. De hoeveelheid licht boven de bioreactoren was in de zomermaanden drie keer hoger dan in de wintermaanden. Tabel 16 geeft de gemiddelde lichtbenuttingsefficiëntie per teelt weer, deze was gemiddeld 0.35. De laagste waardes waren minder dan 0.2, de hoogste waardes boven de 0.6. Het valt op dat de lichtbenuttingsefficiëntie in de winterteelten hoger was dan in de zomerteelten. In de zomer van april tot eind september was er zeker meer licht dan de algen konden benutten. Achterafgezien was assimilatiebelichting in de maanden april tot juni niet nodig geweest. Licht viel naast de algenreactoren omdat deze niet met een optimale dichtheid in de kas waren geplaatst. In de kas was namelijk ruimte voor de dubbele hoeveelheid algenreactoren. Dit had ermee te maken dat de zes beschikbare reactoren bij inrichting van de algenproeffaciliteit gelijkmatig over het beschikbare teeltoppervlak werden verdeeld. Het dubbele aantal bioreactoren had tot veel hogere lichtbenuttingsefficiëntie geleid. Met deze maatregel had waarschijnlijk ook de productie per teeltoppervlak worden verdubbeld.

31

Figuur 14. Hoeveelheid natuurlijk licht buiten de kas, na transmissie in de kas, de hoeveelheid assimilatielicht en de totale hoeveelheid licht boven de bioreactoren in mol/m2/dag in 2013.

32

Tabel  16. Totale algenproductie per teelt in g ds/m2, lichtsommen per teelt in mol/m2 en berekende gemiddelde lichtbenuttingsefficientie in g ds/mol licht. productie totaal  

 

 

g/m2

 

 

BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

385

592

207

234

296

2

287

510

249

186

202

3

376

561

171

172

305

4

356

545

150

170

288

5

512

564

166

213

208

6

412

572

155

203

312

mol/m2

 

 

lichtsom  

 

BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

663

1485

1177

1018

709

2

663

1485

1177

1018

709

3

663

1485

1177

1018

709

4

663

1485

1177

1018

709

5

663

1485

1177

1018

709

6

663

1485

1177

1018

709

light use efficiency  

 

 

g ds/mol

 

 

BR

teelt 3

teelt 4

teelt 5

teelt 6

teelt 7

1

0.58

0.40

0.18

0.23

0.42

2

0.43

0.34

0.21

0.18

0.28

3

0.57

0.38

0.14

0.17

0.43

4

0.54

0.37

0.13

0.17

0.41

5

0.77

0.38

0.14

0.21

0.29

6

0.62

0.39

0.13

0.20

0.44

4.3

Kengetallen

De data van teelt 3 t/m 7 zijn samengevat in kengetallen over (drogestof) productie en water, energie en CO2 verbruik (Tabel 17). Alle in- en uitputs zijn tijdens de algenteelten gemeten. Alle gemeten waardes zijn omgerekend naar een periode van 1 jaar. Bij deze omrekening wordt rekening gehouden met de gerealiseerde teeltduur plus 5 dagen voor schoonmaak van het systeem. Efficiëntie waardes zijn uitgerekend in kg drogestof algenproductie per eenheid inputfactor (water, energie, CO2, licht). Alle waardes worden vergeleken met typische waardes voor een onbelichte en belichte tomatenteelt (Tabel 18, Bijlage X, Bijlage XI).

33

Samenvattend kan worden gesteld dat er ca. 1.8 kg ds algen per m2 teeltoppervlak of 82.8 g ds per l teeltvolume zijn geproduceerd in 2013 (Tabel 17). Aangezien er maar de helft van het technisch mogelijke aantal BR per teeltoppervlak was geïnstalleerd in de kas in Bleiswijk, kan worden geconcludeerd dat ca. 3.6 kg ds algen per m2 in 5-6 teelten per jaar praktisch haalbaar zijn. In de kas was namelijk ruimte voor de dubbele hoeveelheid algenreactoren. Dit had ermee te maken dat de zes beschikbare reactoren bij inrichting van de algenproeffaciliteit gelijkmatig over het beschikbare teeltoppervlak werden verdeeld. Het dubbele aantal bioreactoren had dus ook tot een verdubbeling van de productie geleid. De lichtbenuttingsefficiëntie was gemiddeld 0.32 g ds mol-1 (Tabel 17) met laagste waardes in de zomer van minder dan 0.2 en hoogste waardes in het voorjaar van boven de 0.6 (Bijlage X). Indien in de kas het technisch mogelijke aantal BR per teeltoppervlak was geïnstalleerd in de kas in Bleiswijk, was de lichtbenuttingsefficiëntie gemiddeld verhoogd naar meer dan 0.6 g ds mol-1 jaarrond. In de algenteelt werd gemiddeld 564 g/m2 CO2 verbruikt. Hiermee is de algenteelt met een productie van gemiddeld 3.3 g ds/g CO2 efficiënter dan een tomatenteelt (Tabel 17), met laagste waardes onder de 1 g ds/g CO2 en hoogste waardes boven de 6 g ds/g CO2 (Bijlage X). Een algenteelt is efficiënter dan een tomatenteelt omdat CO2 direct wordt toegevoegd aan het water, terwijl in een tomatenteelt CO2 aan de lucht wordt toegevoegd en veel CO2 bij opening van luchtramen uit de kas verdwijnt. In de algenteelt werd gemiddeld 2.2 l/m2 water verbruikt. De efficiëntie van het waterverbruik 2.5 g ds/l (Tabel  17), een waarde die jaarrond door alle teelten ongeveer constant was (Bijlage X). De efficiëntie van het waterverbruik van de algenteelt is lager dan bij een tomatenteelt. Deze kan in de toekomst worden verhoogd door bij de algenproductie het water na de oogst her te gebruiken, wat nu niet werd gedaan. Met deze maatregel kan het waterverbruik in de toekomst aanzienlijk worden verlaagd. In de algenteelt werd in 2013 in totaal ca. 2000 MJ/m2 warmte en elektriciteit verbruikt. Hiermee ligt het verbruik tussen een onbelichte tomatenteelt (ca. 1000 MJ/m2) en een belichte tomatenteelt (ca. 3000 MJ/m2). De efficiëntie van het energieverbruik van de algenteelt is met 0.9 g ds/MJ lager dan bij een tomatenteelt (1.6-3.9 g ds/MJ). Het energieverbruik kan in de toekomst worden geoptimaliseerd door de belichting beter op de behoefte van de algen op elk moment aan te passen. Daarnaast zou de energiebenuttingsefficiëntie worden verhoogd indien het technisch mogelijke aantal BR per teeltoppervlak was geïnstalleerd in de kas in Bleiswijk.

34

35

1.8

3.9

5.0

Tomaat onbelicht

Tomaat belicht

1.9

1.9

1.7

1.8

1.6

1.9

*

*

82.8

85.9

86.4

78.4

82.4

74.5

89.0

g ds l-1

kg ds m-2

Algenteelt belicht

6

5

4

3

2

1

BR

Productie per volume

Productie per oppervlak

718

615

762

709

698

704

708

649

762

l m-2

Waterverbruik

6983

5768

5669

5669

5669

5669

5669

5669

5669

mol m-2

Lichtsom

34600

26500

564

653

581

371

676

649

453

g m-2

CO2 verbruik

317

0.0

203

203

203

203

203

203

203

kWh m-2

Elektriceitsverbruik

551

1008

461

461

461

461

461

461

461

MJ m-2

Warmteverbruik

3055

1008

2062

2062

2062

2062

2062

2062

2062

MJ m-2

Totaal energieverbruik

Tabel 17. Overzicht van de kengetallen algenteelt in kas in Bleiswijk gemiddeld over 5 teelten in 2013 omgerekend per jaar, vergeleken met een zuinige belichte en onbelichte tomatenteelt.

7.0

6.3

2.5

2.6

2.7

2.4

2.5

2.5

2.5

g ds l-1

water use efficiency

0.7

0.7

0.32

0.33

0.33

0.30

0.31

0.28

0.34

g ds mol-1

light use efficiency

0.1

0.1

3.3

2.8

3.2

4.6

2.6

2.5

4.2

g ds g-1 CO2

CO2 use efficiency

1.6

3.9

0.9

0.9

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

g ds MJ-1

energy use efficiency

4.4

Uitdagingen tijdens het teeltproces

Bij alle algenteelten traden er na verloop van tijd groeiproblemen op, die steeds sterker worden. Dit is meestal na ca.5 weken het geval, waarna het moeite kostte om de groei en ontwikkeling van de algen in stand te houden. De volgende verschijnselen traden op: Groene waas. Een egale lichte, dunne groene waas is te zien, waar de cultuurvloeistof nog duidelijk door zichtbaar is, aan de bovenkant van de buizen, meestal beginnend bij de onderste buizen, maar daarna over het gehele systeem. Dit zijn algen die aangroeien en zorgen voor verminderde lichtinval. Indien niet wordt ingegrepen wordt het probleem erger en treedt aangroei op (Figuur 15). Waargenomen bij stress-achtige omstandigheden, zoals het slecht functioneren van een luchtpomp, of te lage CO2 concentratie. Aangroei buizen. Te beginnen bij de onderste buizen vormt zich onderin de buizen een steeds dikker worden laag aangroeiende algen. De laag is donkergroen en vrijwel ondoorzichtig (Figuur 15). Waargenomen bij alle teelten na verloop van tijd, klaarblijkelijk onvermijdbaar bij het huidige systeem. Bij stessachtige omstandigheden neemt het soms zeer sterk toe. Vooral bij lage pH waargenomen (ook bij een kapotte CO2 klep waardoor tijdelijk teveel CO2 werd gedoseerd). Clustering. Duidelijk zichtbaar in de buizen dat algen samenklonteren in de vorm van fijne tot grovere vlokken. Bij bemonsteren treedt scheiding op, waarbij de geclusterde algen bezinken. In extreme situaties ook bezinking in de – toch snelstromende - vloeistof in de reactoren. Vaak hangt clustering samen met de aangroei (Figuur 15). Waargenomen na stress. Te hoge temperaturen, lage of hoge pH en te lage of the hoge CO2. Verkleuring. Naarmate de teelt vordert is soms een kleurverandering waarneembaar. Dit wordt grauwer/grijzer, soms ook bruinachtig. Dit blijkt een voorstadium van complete afsterving, waarbij de vloeistof groenbruin wordt (Figuur 15). Waargenomen bij “oudere” teelten, waarbij ook stress optreedt. Vermoedelijk afsterving. Microscoop waarnemingen doen vermoeden dat er (mede) sprake is van eencelligen (grazers). Schuimvorming. In de buizen, maar vooral in de buffervaten treedt schuimvorming op. Soms zodanig dat het systeem overschuimt en er leidingen van luchtpompen vol raken (Figuur 15). Waargenomen bij “oudere” teelten, vooral daar waar door remedie uit de eerdere proeven in de eerste teelten in 2012 was gebleken dat een dosering van Baskal (meststof, mengsel van KOH en K2CO3) de aangroei kon verminderen of zelfs wegnemen en dat de algen – behalve tijdelijk stilzetten van de effecten. In een aantal gevallen is de behandeling succesvol gebleken, in een aantal andere gevallen duidelijk niet. Kortom er zijn omstandigheden die we nog onvoldoende kennen.

36

olgende verschijnselen traden op: epen wordt over het gehele systeem. Dit zijn algen die aangroeien en zorgen voor verminderde lichtinval. bleem erger niet wordt Een egale lichte, dunne groene waas is te zien, waar de cultuurvloeistof nog duidelijk ne waas. dt aangroei pen wordtis, aan de bovenkant van de buizen, meestal beginnend bij de onderste buizen, maar zichtbaar

bleem na overerger het gehele systeem. Dit zijn algen die aangroeien en zorgen voor verminderde lichtinval. dt aangroei n niet wordt enomen bij repen wordt achtige

robleem erger ndigheden, nomen bij eedt aangroei et slecht achtige neren van digheden, htpomp, of te lage CO2 concentratie. et slecht bij genomen neren van s-achtige oei buizen. Te beginnen bij de onderste buizen vormt zich onderin de buizen een steeds dikker htpomp, of te lage CO2 concentratie. nandigheden, laag aangroeiende algen. De laag is donkergroen en vrijwel ondoorzichtig.

het slecht oei buizen. Te beginnen bij de onderste buizen vormt zich onderin de buizen een steeds dikker oneren enomen van bij alle laag aangroeiende De laag is donkergroen en vrijwel ondoorzichtig. uchtpomp, te lagealgen. CO2 concentratie. na verloopofvan

Groene waas

aarblijkelijk nomen bij alleTe beginnen bij de onderste buizen vormt zich onderin de buizen een steeds dikker groei buizen. mijdbaar bij het na laag verloop van en aangroeiende algen. De laag is donkergroen en vrijwel ondoorzichtig. systeem. Bij arblijkelijk chtige ijdbaar bijbij het genomen alle ndigheden systeem. Bij en na verloop het soms zeervan htige klaarblijkelijk oe. Vooral bij digheden bij het rmijdbaar H waargenomen het soms zeer ge systeem. j een kapotteBij e. Vooral bij achtige ep waardoor waargenomen kandigheden teveel CO2 werd gedoseerd). teen het kapotte soms zeer ptoe. waardoor Vooral bij zichtbaar in de buizen dat algen samenklonteren in de vorm van fijne tot ring. Duidelijk buizen teveel CO2 werd Aangroei gedoseerd). pH waargenomen e vlokken. Bij bemonsteren treedt scheiding op, waarbij de geclusterde algen bezinken. In

bij een kapotte e situaties ook ring. Duidelijk zichtbaar in de buizen dat algen samenklonteren in de vorm van fijne tot klep waardoor ng in de – toch vlokken. Bij2bemonsteren treedt scheiding op, waarbij de geclusterde algen bezinken. In jk teveel- CO werd gedoseerd). omende e situaties ook of in de ng in dekleurverandering – toch zichtbaar ms een waarneembaar. Ditalgen wordtsamenklonteren in de vorm van fijne tot ering. Duidelijk in de buizen dat en. Vaak omende kt een voorstadium van complete afsterving, de de geclusterde algen bezinken. In ere vlokken. Bij bemonsteren treedt scheidingwaarbij op, waarbij clustering f in de me ook metsituaties de en. Vaak k stress optreedt. Vermoedelijk afsterving. Microscoop king in de – toch ei. lustering )tromende sprake is -van eencelligen (grazers).

metin dede stof enomen na ei. n de buffervaten treedt schuimvorming op. Soms oren. Vaak Te hoge Clusteringvol raken. van luchtpompen tdingen clustering aturen, lage of hoge pH en te lage of the hoge CO2. nomen na n met de

Te hogedoor r waar roei. aturen,inlage of hoge pH en te lage of the hoge CO2. eelten 2012

eststof, mengsel genomen na ren zelfs s. Teofhoge

stilzetten eraturen, van lagede of hoge pH en te lage of the hoge CO2. s een overzicht

een aantal

, in een aantal

Schuimvorming

omstandigheden die we nog onvoldoende kennen.

Figuur 15. Verschijnselen tijdens het teeltproces

37

Chlorella sorokiniana, gezonde cellen

Chlorella sorokiniana, clustervorming

Besmetting

Besmetting

Figuur 16. Microscoopopnames van algen, Wageningen UR Glastuinbouw Bleiswijk van gezonde, gestreste en besmette teelten. Tabel 18. Effect van de dosering van Baskal (50% KOH, 50% K2CO3) op het opheffen van de geclusterde en aangegroeide algen. Weergegeven is het aantal keren dat de behandeling succesvol was of niet succesvol was in de tijd. Dosering Baskal

Concentratie behandeling

Tijdsduur behandeling na 25 h

na 48 h

na 72 h*

ml/reactor

mmol K /l

wel succes

geen succes

wel succes

geen succes

500 (eenmalig)

11.3

3

6

5

4

-

-

2

500 (herhaaldelijk)

wel succes

geen succes

2

1

1

-

1

 

 

1000

22.7

2

2

3

1

1500

34.0

1

2

2

1

2000

45.4

1

1

2

 

38

4.5

Reinigen algenteeltsystemen

De gemiddelde teeltduur tijdens de proeven was ca. 8.5 weken. Een goede reiniging na beëindiging van de teelt is van belang. Echter, het verwijderen van aanslag van algen aan de binnenkant van de buizen bleek lastig. Waterstofperoxide is eerst geprobeerd, echter zonder succes, veel aanslag bleef zitten. Toedienen van Baskal of puur KOH gaf wel een sterke daling van de hoeveelheid neerslag, maar er bleef vaak een restant achter. Met natriumhypochloriet reinigen bleek wel alle “groene” materie te verwijderen, maar meestal bleef er een grijswitte aanslag over (Figuur 16). Niet onderzocht is wat dit is, maar vermoedelijk een neerslag van een zout, want na behandeling met zuur (HNO3) verdween ook dit. Uiteindelijk bleek een combinatie van middelen de beste manier voor goede reiniging. De volgende stappen worden genomen in het vastgestelde reinigingsprotocol: 1. Na beëindigen van een teelt en leeghalen systeem wordt een paar keer met schoon water gespoeld, hiermee wordt een belangrijk deel van de inhoud van de bioreactor mechanisch verwijderd. 2. Het systeem wordt volgezet met Baskal: dosering van 4.5

l/m3

= 32 mmol/l (OH- +CO32-). dit wordt minimaal 24 h

gecirculeerd. Een groot deel van de algen laat los van de binnenwand van de bioreactoren. Bij hevige vervuiling de behandelingen herhalen. 3. Hierna het systeem legen, doorspoelen met schoon water, volzetten met 1-2% NaHClO4 en opnieuw 24 h circuleren. Eventueel de pH licht aanzuren tot pH 7.5, dit verbetert de werking. 4. Na opnieuw doorspoelen. Afhankelijk van de situatie (als er witte neerslag te zien is) volzetten met zuur HNO3 pH 1.5. Opnieuw 24 uur circuleren. 5. Hierna is het systeem klaar en kan volgezet met voeding voor de volgende teelt. Dit moet eerst (24 h) ontsmet met 20 ppm NaHClO4, vervolgens met 20 ppm H2O2 om de HClO4 te neutraliseren, hierna kan de algencultuur geënt worden.

Figuur 17. Groene aanslag van algen aan buizen vóór het reinigingsproces, grijs-witte aanslag tijdens het reinigingsproces.

4.6

Samenvatting

In 2013 zijn bij Wageningen UR Glastuinbouw in een kas in Bleiswijk vijf teelten met de alg Chlorella sorokiniana uitgevoerd. De gemiddelde teeltduur was ca. 50-70 dagen (8.5 weken). Ondanks de nodige technische problemen konden met succes redelijke producties tot stand komen. Een productie van in totaal 1.8 kg ds/m2 oftewel 82.8 g/l zijn op jaarbasis te halen. Deze getallen zijn gebaseerd op een benutting van het teeltoppervlak van 44%. Bij installatie van het technisch mogelijke aantal BR per teeltoppervlak in de kas in Bleiswijk, kan worden geconcludeerd dat ca. 3.6 kg ds algen per m2 in 5-6 teelten per jaar praktisch haalbaar zijn. Er is zeker verbeteringspotentiaal voor het teeltmanagement. Stress van algen moet worden voorkomen. Het blijkt dat schokken in CO2, pH en temperatuur gemakkelijk leidt tot clustering, aangroei en neerslag van algen. Uit de experimenten bleek dat de pH in de range van 6.5 tot 9.5 pH weinig invloed had op de productie. Wel bleek een lage pH gemakkelijker aanslag te geven.

39

Experimenten met dichtheid gaven aan dat een hogere dichtheid het systeem ook gevoeliger maakt voor aangroei. Er was onder de gegeven omstandigheden geen groeiverschil door verschillende dichtheden in de range van 2-4 g/l vast te stellen. Door beter teeltmanagement in de toekomst kan de productie beter worden afgestemd aan de externe groeifactoren en kunnen daarmee grotere producties worden gehaald. Uit de productiegegevens en de monitoring van licht, water, CO2 en energie blijkt dat bij extrapolatie van de data naar een systeem met een hogere oppervlaktebenutting, de droge stof productie vergelijkbaar is met een belichte tomatenteelt. De energie, CO2 en water efficiëntie hebben eveneens de potentie tot hoge waarden. De lichtbenuttingsefficiëntie was gemeten met gemiddeld 0.32 g/mol, bij hogere benutting van het teeltoppervlak zou deze boven de 0.6 g/mol uitkomen, bijna vergelijkbaar met een belichte tomatenteelt. De CO2 efficiëntie was vastgesteld op 3.3 g ds/g CO2, een factor 20 hoger dan een belichte tomaat. De energie efficiëntie was een factor 2 lager dan voor een belichte tomatenteelt. Bij hogere oppervlaktebenutting zou deze vergelijkbaar zijn met een belichte tomatenteelt. Het onderzoek was tot nu toe gericht op het vaststellen van groei en productie kengetallen in een kas in Nederland en de beïnvloeding van de biomassa productie door diverse groeifactoren. In de toekomst zal het onderzoek worden gericht op de specifieke productie van inhoudstoffen zoals kleurstoffen (astaxanthine). De in dit project opgebouwde kennis legt hiervoor de basis.

40

5

Resultaten economische berekeningen algenteelt in kassen

5.1

Kostprijs algenproductie in kas in Bleiswijk

De kostprijs van de algenproductie in een kas in Bleiswijk is vastgesteld in 2013. Deze wordt beïnvloed door een aantal parameters. Voor de economische berekeningen werd de gerealiseerde productie, de vaste en de flexibele kosten van het algenproductie systeem en de kas meegenomen. De totale jaarlijkse kosten voor afschrijving en flexibele kosten waren €38,849 voor een teeltsysteem van 2.7 m3 volume op een teeltoppervlak van 144 m2. De kosten per m3 algen volume waren €14,194 en per m2 teeltoppervlak €270. De kostprijs voor de productie van 1 kg drogestof algen werd berekend op €150,70/kg ds algen. De 6 algen bioreactoren in de kas in Bleiswijk nemen benutten slechts 42% van het kasgrondvlak. Door het installeren het technisch mogelijke aantal algen bioreactoren, namelijk 12 bioreactoren, wordt de kostprijs voor de productie van 1 kg drogestof algen teruggebracht tot €93.50 kg ds algen. De grootste kostenposten zijn afschrijving en arbeid (Figuur 17).

Figuur  18. Afschrijving en flexibele kosten algenteeltsystemen in een kas in Bleiswijk in percentage kosten (boven links),absolute kosten (boven rechts), kosten per m3 algen volume (onder links) en kosten per m2 teeltoppervlak (onder rechts).

41

5.2

Kostprijs algenproductie in kassen op grote schaal

De totale jaarlijkse kosten voor afschrijving en flexibele kosten voor een grootschalig algenteeltsysteem in een kas van 1 ha met een benuttingseffciëntie van het teeltoppervlak van 77% wordt berekend op €922,956 voor een teeltsysteem van ca. 351 m3 volume op een teeltoppervlak van 1 ha. De kosten per m3 algen volume werden berekend op €2,637, vijf keer lager dan bij het pilotsysteem in Bleiswijk. De kosten per m2 teeltoppervlak werden berekend op ca. €92, een factor drie lager dan bij het pilotsysteem in Bleiswijk. De kostprijs voor de productie van 1 kg drogestof algen werd berekend op €26.30/kg ds algen. De grootste kostenposten zijn nu afschrijving en onderhoud, gevold door arbeid en elektriciteit voor belichting (Figuur 18).

Figuur 19. Afschrijving en flexibele kosten grootschalig algenteeltsystemen in een kas van 1 ha in percentage kosten (boven links),absolute kosten (boven rechts), kosten per m3 algen volume (onder links) en kosten per m2 teeltoppervlak (onder rechts). Variatie van diverse parameters laat zien dat de kostprijs per kg ds het meest gevoelig is voor de hoeveelheid algen productie die gerealiseerd kan worden. Indien geen assimilatiebelichting wordt toegepast, neemt de productie af en stijgt de kostprijs naar €37,10/kg ds. Indien het in de toekomst mogelijk zou zijn om met een betere teeltmanagement minder teelten per jaar te realiseren, stijgt de productie naar 4 kg ds/m2 en neemt de kostprijs af naar €23.50/kg ds. Verdere productiestijgingen naar 5kg ds/m2 zou de kostprijs per kg ds verlagen naar onder de €20. Schaalvergroting naar 10 ha laat de kostprijs afnemen van €26.30/kg ds naar €21.60/kg ds. Indien het in de toekomst de investeringskosten voor de algenteeltsystemen met meer dan 25% verlaagd kan worden dan in de huidige berekeningen aangenomen, kan de kostprijs per kg ds onder de €20 wordt verlaagd. Hier zijn leveranciers van systemen gevraagd.

42

De kostprijs is weinig gevoelig voor gebruik van energie, water en CO2. Indien het verbruik voor energie, water en CO2 wordt gehalveerd veranderd de kostprijs van €26.30/kg ds naar €25.20, indien de prijs voor elektriciteit, gas, water en CO2 verdubbeld veranderd de kostprijs naar €31.10. Resultaten van verdere scenario’s zijn weergegeven in Tabel 19. Tabel  19. Producties berekend met het groeimodel AlgKas en kostprijs per kg droge stof algen berekend met het economische model voor verschillende scenario’s. Scenario

Assimilatiebelichting

Aantal algenteelten

Benuttingsefficiëntie teeltoppervlak (%)

Productie algen (kg ds/m2)

Kostprijs algen zonder grond (€/kg ds)

Kostprijs algen met grond (€/kg ds)

1

NO

1

44%

1.39

43.9

63.5

2

YES

1

44%

2.19

33.9

46.3

3

NO

2

44%

1.29

47.2

68.2

4

YES

2

44%

2.04

35.9

49.3

5

NO

3

44%

1.22

50.0

72.3

6

YES

3

44%

1.92

37.8

52.0

7

NO

1

55%

1.76

38.4

53.9

8

YES

1

55%

2.86

28.3

37.8

9

NO

2

55%

1.64

41.3

57.9

10

YES

2

55%

2.66

30.1

40.3

11

NO

3

55%

1.54

43.7

61.3

12

YES

3

55%

2.57

30.9

41.4

13

NO

1

77%

2.46

32.7

43.7

14

YES

1

77%

4.00

23.5

30.3

15

NO

2

77%

2.29

35.1

47.0

16

YES

2

77%

3.72

25.0

32.3

17

NO

3

77%

2.16

37.1

49.7

18

YES

3

77%

3.51

26.3

34.0

5.3

Samenvatting

Pilot algenproductie systeem in kas in Bleiswijk De kostprijs voor de algenproductie in de pilot faciliteit in Bleiswijk is €150,7/kg ds algen. De kostprijs wordt verminderd met 40% tot €93.5/kg ds algen wanneer het technisch mogelijke aantal bioreactoren in de kas wordt geïnstalleerd en daarmee het teeltoppervlak beter wordt benut (12 BR in plaats van 6 BR). De investeringskosten per l algen volume waren €38. De belangrijkste kostenposten zijn arbeid (ca. 50%) en afschrijvingen voor algensysteem en kas (ca. 35%). Sinds de algenproductiesystemen in de kas in Bleiswijk geen commercieel systeem zijn, zijn de hier weergegeven kostprijzen niet representatief voor een grootschalige productie. Wel kunnen de gegevens als basis worden gebruikt om met behulp van een economisch model een analyse van een grootschalig commercieel systeem door te voeren. Grootschalig commercieel algenproductie systeem in een kas Met behulp van het ontwikkelde het economische model wordt de kostprijs voor de algenproductie in een kas van 1 ha berekend op €26.3/kg ds algen. De belangrijkste kostenfactoren zijn afschrijvingen (ca. 40%), onderhoud (ca. 30%) en elektriciteit voor assimilatiebelichting (ca. 10%). Hieruit wordt duidelijk dat een goed ontworpen algen systeem belangrijk is voor de vermindering van de kostprijs per kg ds.

43

Variatie van diverse parameters laat zien dat de kostprijs per kg ds het meest gevoelig is voor de hoeveelheid algen productie die gerealiseerd kan worden. Indien geen assimilatiebelichting wordt toegepast, neemt de productie af en stijgt de kostprijs. Indien het in de toekomst mogelijk zou zijn om met een beter teeltmanagement minder teelten per jaar te realiseren, stijgt de productie en neemt de kostprijs af. Schaalvergroting naar 10 ha laat de kostprijs verder afnemen. De kostprijs is weinig gevoelig voor gebruik van energie, water en CO2.

44

6

Technisch en economisch perspectief algenteelt in Nederlandse kassen

Binnen het hier voorgestelde project werd kennis en strategisch inzicht op het gebied van algenteeltsystemen in kassen in de tuinbouw opgebouwd. Een proeffaciliteit voor algen in kassen werd opgericht bij Wageningen UR Glastuinbouw in Bleiswijk. In deze proeffaciliteit werden een jaar lang kengetallen van algenteelten gemeten. Daarnaast werd een economisch model ontwikkeld om in het potentieel van algenproductie in kassen voor tuinbouwondernemers in te schatten. Technische en economische resultaten leiden tot de conclusie dat algenproductie door tuinbouwondernemers in Nederland potentieel rendabel kan zijn in de toekomst. Technische aspecten: • In 2013 zijn bij Wageningen UR Glastuinbouw in een kas in Bleiswijk vijf teelten met de alg Chlorella sorokiniana uitgevoerd. • De gemiddelde teeltduur was ca. 50-70 dagen (8.5 weken). • Een productie van in totaal 1.8 kg ds/m2 oftewel 82.8 g/l zijn op jaarbasis geprodcueeerd. Deze getallen zijn gebaseerd op een benutting van het teeltoppervlak van 44%. Bij installatie van het technisch mogelijke aantal algenbioreactoren per teeltoppervlak in de kas in Bleiswijk, kan worden geconcludeerd dat ca. 3.6 kg ds algen per m2 in 5-6 teelten per jaar praktisch haalbaar zijn. • Er is verbeteringspotentiaal voor het teeltmanagement. Stress van algen moet worden voorkomen. Het blijkt dat schokken in CO2, pH en temperatuur gemakkelijk leidt tot clustering, aangroei en neerslag van algen. • Uit experimenten bleek dat de pH in de range van 6.5 tot 9.5 pH weinig invloed had op de productie. Wel bleek een lage pH gemakkelijker aanslag te geven. • Uit experimenten met de algendichtheid bleek dat een hogere dichtheid het systeem ook gevoeliger maakt voor aangroei. Er was onder de gegeven omstandigheden geen groeiverschil door verschillende dichtheden in de range van 2-4 g/l vast te stellen. • Door beter teeltmanagement in de toekomst kan de productie beter worden afgestemd op de externe groeifactoren en kunnen daarmee naar verwachting grotere producties worden gehaald. • Een aantal kengetallen werden verzameld, monitoring van licht, water, CO2 en energie vond plaats. • De lichtbenuttingsefficiëntie was gemeten met gemiddeld 0.32 g/mol, bij hogere oppervlaktebenutting door installatie van het technisch mogelijke aantal algenbioreactoren per teeltoppervlak in de kas in Bleiswijk zou deze boven de 0.6 g/mol uitkomen, bijna vergelijkbaar met een belichte tomatenteelt. • De CO2 efficiëntie was vastgesteld op 3.3 g ds/g CO2, een factor 20 hoger dan een belichte tomaat. • De energie efficiëntie was met 0.9 g ds/MJ een factor 2 lager dan voor een belichte tomatenteelt. Bij hogere benutting van het teeltoppervlak zou deze vergelijkbaar zijn met een belichte tomatenteelt. • De totale drogestof productie van algen was een factor 2 lager dan van een onbelichte tomatenteelt en een factor 3 lager dan van een belichte tomatenteelt. Door beter teeltmanagement kan naar verwachting ook in de algenteelt in de toekomst een hogere productie worden gehaald. De biomassa productie is uiteraard ook sterk afhankelijk van het soort algen. • Het onderzoek was tot nu toe gericht op het vaststellen van groei en productie kengetallen in een kas in Nederland en de beïnvloeding van de biomassa productie door diverse groeifactoren. In de toekomst zal het onderzoek worden gericht op de specifieke productie van inhoudstoffen zoals kleurstoffen (astaxanthine). De in dit project opgebouwde kennis legt hiervoor de basis.

45

Economische aspecten: • De kostprijs voor de algenproductie in de pilot faciliteit in Bleiswijk is €150.7/kg ds algen. De kostprijs wordt verminderd met 40% tot €93.5/kg ds algen wanneer het technisch mogelijke aantal bioreactoren in de kas wordt geïnstalleerd en daarmee het teeltoppervlak beter wordt benut (12 bioreactoren in plaats van 6 bioreactoren). • De totale jaarlijkse kosten voor afschrijving en flexibele kosten waren €38,849 voor een teeltsysteem van 2.7 m3 volume op een teeltoppervlak van 144 m2. De kosten per m3 algen volume waren €14,194 en per m2 teeltoppervlak €270. De investeringskosten per l algen volume waren €38 voor de pilot faciliteit in Bleiswijk. • De belangrijkste kostenposten zijn arbeid (ca. 50%) en afschrijvingen voor algensysteem en kas (ca. 35%). • Sinds de algenproductiesystemen in de kas in Bleiswijk geen commercieel systeem zijn, zijn de hier weergegeven kostprijzen niet representatief voor een grootschalige productie. Wel kunnen de gegevens als basis worden gebruikt om met behulp van een economisch model een analyse van een grootschalig commercieel systeem door te voeren. • Met behulp van het ontwikkelde het economische model wordt de kostprijs voor een grootschalige commerciële algenproductie in een kas van 1 ha berekend op €26.3/kg ds algen. • De totale jaarlijkse kosten voor afschrijving en flexibele kosten voor een grootschalig algenteeltsysteem in een kas van 1 ha met een benuttingsefficiëntie van het teeltoppervlak van 77% wordt berekend op €922,956 voor een teeltsysteem van ca. 351 m3 volume op een teeltoppervlak van 1 ha. De kosten per m3 algen volume werden berekend op €2,637, vijf keer lager dan bij het pilotsysteem in Bleiswijk. De kosten per m2 teeltoppervlak werden berekend op ca. €92, een factor drie lager dan bij het pilotsysteem in Bleiswijk. De investeringskosten per l algen volume zijn dan €10 voor het grootschalige systeem. • De belangrijkste kostenfactoren zijn afschrijvingen (ca. 40%), onderhoud (ca. 30%) en elektriciteit voor assimilatiebelichting (ca. 10%). Hieruit wordt duidelijk dat een goed ontworpen algen systeem belangrijk is voor de vermindering van de kostprijs per kg ds. • Variatie van diverse parameters laat zien dat de kostprijs per kg ds het meest gevoelig is voor de hoeveelheid algen productie die gerealiseerd kan worden. Indien geen assimilatiebelichting wordt toegepast, neemt de productie af en stijgt de kostprijs. Indien het in de toekomst mogelijk zou zijn om met een beter teeltmanagement minder teelten per jaar te realiseren, stijgt de productie en neemt de kostprijs af. Schaalvergroting naar 10 ha laat de kostprijs verder afnemen. De kostprijs is weinig gevoelig voor gebruik van energie, water en CO2. • De kostprijs voor algen per kg ds is order van grootte vergelijkbaar met de kostprijs voor tomaat (Vermeulen, 2010). Indien een drogestofgehalte van 5% voor tomaat wordt verondersteld, is de kostprijs voor een cherry tomaat ca. €30/kg ds en voor een trostomaat ca. €13/kg ds. Met het uitgevoerde onderzoek in 2013 werd een belangrijk stap naar mogelijke opschaling van algenproductie in de tuinbouw genomen. Het is aangetoond dat algenproductie in Nederlandse kassen technisch haalbaar is. Op dit moment kunnen 3.6 kg ds/m2/jaar met Chlorella sorokiniana direct gerealiseerd worden in een buisvormige bioreactor in een kas. Er zijn duidelijk verbeteringen door teelttechnische maatregelen mogelijk om de productie verder te verhogen. Er is door ophalen van gerealiseerde economische cijfers en scenario berekeningen aangetoond dat algenproductie in Nederlandse kassen ook economisch perspectief heeft. De huidige kostprijs voor de productie per kg droge stof algen in de systemen in Bleiswijk was ca. €93 per kg ds. Door opschaling van het systeem naar 1 ha wordt de installatie goedkoper, arbeid wordt effectiever door automatisering en daalt de kostprijs naar ca. €26 per kg ds. In de toekomst zal het onderzoek niet alleen gericht zijn op de productie van biomassa, maar op de productie van hoogwaardige inhoudstoffen. Indien een alg per kg ds 2% kleurstof (astaxanthine) bevat zou de kostprijs ca. €1300 per kg ds kleurstof zijn in een grootschalige productie. Indien een alg per kg ds 5% kleurstof bevat zou de kostprijs naar €500 per kg ds kleurstof dalen, een realistische waarde op de markt.

46

7

Literatuur

Acién, F. G., Fernández, J. M., Magán, J. J., and Molina, E. (2012). Production cost of a real microalgae production plant and strategies to reduce it. Biotechnology Advances 30, 1344-1353. Cuaresma Franco, M.C. (2011). Cultivation of microalgae in a high irradiance area. PhD Thesis, Wageningen University Hemming, S.; A. Sapounas; W. Voogt (2012). Algenteeltsystemen voor de tuinbouw -Integratie. Rapport Wageningen UR Glastuinbouw GTB-1221. Leijdekkers, C. M. M. 2013. Evaluation of algae production systems in Dutch greenhouses in practice. Wageningen: Wageningen University, MSc thesis Farm Technology Group. Mata, T. M., Martins, A. A., and Caetano, N. S. (2010). Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14, 217-232. Matsukawa R, Hotta M, Masuda Y, Chihara M, Karube I. 2000. Antioxidants from carbon dioxide fixing Chlorella sorokiniana. Journal of Applied Phycology 12: 263-267. Norsker, N. H., Barbosa, M. J., Vermuë, M. H., and Wijffels, R. H. (2011). Microalgal production - A close look at the economics. Biotechnology Advances 29, 24-27. Rösch, C., and C. Posten. 2012. Challenges and Perspectives of Microalgae Production - introduction to the thematic focus - Schwerpunkt. Technikfolgenabschätzung - Theorie und Praxis 21(1):5-16. Slager, A. A., Sapounas, A. A., Van Henten, E., and Hemming, S. (2012). Feasibility study on combined production of algae and tomatoes in a Dutch greenhouse. Acta Horticulturae, Vol. 956, pp. 569-576. Slager, B. (2011). Feasibility of combined production of algae and tomatoes in a Dutch greenhouse, MSc thesis, Wageningen University. Sorokin C. 1959. Tabular comparative data for the low-temperature and high-temperature strains of Chlorella. Nature 184: 613-614. Stephens, E., I. L. Ross, and B. Hankamer. 2013. Expanding the microalgal industry-continuing controversy or compelling case? Current opinion in chemical biology. Tredici, M. R., Biondi, N., Ponis, E., Rodolfi, L., and Zittelli, G. C. (2009). “New technologies in aquaculture. Improving production efficiency, quality and environmental management. Advances in microalgal culture for aquaculture feed and other uses,” Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Granta Park, Great Abington, Cambridge CB21 6AH, UK. Vermeulen, P. C. M. (2010). “Kwantitatieve Informatie voor de Glastuinbouw 2010.” Wageningen UR Glastuinbouw, Bleiswijk. Wijffels, R. H., and Barbosa, M. J. (2010a). An outlook on microalgal biofuels. Science 330, 913. Wijffels, R. H., and Barbosa, M. J. (2010b). An Outlook on Microalgal Biofuels. Science 329, 796-799. Wijffels, R. H., Barbosa, M. J., and Eppink, M. H. M. (2010). Microalgae for the production of bulk chemicals and biofuels. Biofuels, Bioproducts and Biorefining 4, 287-295.

47

48

Bijlage I

Gemeten lichttransmissie in de kas met algenreactoren. Bijlage I Gemeten lichttransmissie in de kas met algenreactoren

Resultaten van de gemeten lichttransmissie in de kas met algenreactoren (boven), in de kas met een volledig gesloten Resultaten van de gemeten lichttransmissie in de kas met algenreactoren (boven), in de kas met een

scherm (midden) en in de kas met assimilatiebelichting aan (onder).

volledig gesloten scherm (midden) en in de kas met assimilatiebelichting aan (onder). Lichttransmissie met scherm open gemiddeld

61.4 %

70 65 60 55 50 45 20 15 10

deur

5 0

3

2

1

6

5

4

Lichttransmissie bij gesloten scherm gemiddeld

7

41.3 %

44 42 40 38 36 34 20 15 10

deur 5 0

lamplicht gemiddeld

2

1

7

6

5

4

3

114.2 umol/(m2 s)

160 140 120 100 80 60 20 15 10

deur

5 0

1

2

3

4

5

6

7

49

BijlageIIII pHpH in teelt 3 2 teelt 3 Bijlage enen COCO 2 in Gemeten pH (2 plaatsen) in de zes algenreactoren (BR1 t/m 6) en gemeten CO2 concentratie in de lucht van de buffertanks teelt 3. De rode momenten dat er Baskal of lucht kaliloog is buffertanks Gemeten pH (2 plaatsen) in tijdens de zes algenreactoren (BR1pijlen t/m 6)zijn en gemeten CO2 concentratie in de van de toegevoegd. tijdens teelt 3. De rode pijlen zijn momenten dat er Baskal of kaliloog is toegevoegd. 5000

11.0

BR1

CO2

4500

10.5

pH2

9.5

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

25-01 0

29-01 0

11.0 10.5

26-2

22-2

18-2

14-2

10-2

6-2

2-2

11.00

BR3

CO2

4500

10.50

pH

4000

10.00

pH2

3500

9.50

5000

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

29-01 0

11.00

BR4

CO2

4500

25-01 0

6.00 21-01 0

6.50

0 17-01 0

7.00

500 13-01 0

7.50

1000

9-01 0

8.00

1500

5-01 0

8.50

2000

1-01 0

9.00

2500

28-12 0

3000

24-12 0

10.50

pH

4000

10.00

pH2

12000

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

25-01 0

29-01 0

10.50

pH

10.00

pH2

9.50 9.00 8.50 8.00

4000

7.50 7.00

2000

6.50 6.00

3000

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

25-01 0

21-01 0

17-01 0

13-01 0

9-01 0

5-01 0

1-01 0

29-01 0

11.00

BR6

CO2

10.50

pH

2500

10.00

pH2

2000 CO2 ppm

28-12 0

24-12 0

0

9.50 9.00 8.50

1500

8.00

1000

7.50 7.00

500

6.50 6.00 26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

29-01 0

25-01 0

21-01 0

17-01 0

13-01 0

9-01 0

5-01 0

1-01 0

28-12 0

24-12 0

0

50

pH

ppm CO2

6000

11.00

BR5

CO2

10000 8000

21-01 0

6.00 17-01 0

6.50

0 13-01 0

7.00

500 9-01 0

7.50

1000

5-01 0

8.00

1500

1-01 0

8.50

2000

28-12 0

9.00

2500

24-12 0

ppm

9.50

3000

CO2

3500

pH

CO2 ppm

9-1

28-12

5000

29-1

6.0 25-1

6.5

0 21-1

7.0

500 17-1

7.5

1000

13-1

8.0

1500

5-1

8.5

2000

1-1

9.0

2500

24-12

9.5

3000

pH

10.0

3500

pH

4000 CO2 ppm

BR2

CO2 pH pH2

4500

Ph

5000

21-01 0

6.0 17-01 0

6.5

0 13-01 0

7.0

500 9-01 0

7.5

1000

5-01 0

8.0

1500

1-01 0

8.5

2000

28-12 0

9.0

2500

24-12 0

3000

pH

10.0

3500 ppm

pH

CO2

4000

42

6-02 0

21-05 0

17-05 0

13-05 0

9-05 0

5-05 0

1-05 0

27-04 0

23-04 0

19-04 0

15-04 0

11-04 0

7-04 0

3-04 0

30-03 0

26-03 0

22-03 0

BR2

3500 9.5

3000 9.0

2500 8.5

2000 8.0

1500 7.5

1000 7.0

500 6.5

0 6.0

pH

BR3

pH2

3000 9.00

2500 8.50

2000 8.00

1500 7.50

1000 7.00

500 6.50

0 6.00

pH

BR4

pH2

pH

BR5

pH2

6000

4000

2000

0

pH

BR6

pH2

1500

1000

8.50

500

0 pH

22-05 0

18-05 0

14-05 0

10-05 0

6-05 0

2-05 0

28-04 0

24-04 0

7.5

1000 7.0

500 6.5

0 6.0

9.00

2500 8.50

2000 8.00

1500 7.50

1000 7.00

500 6.50

0 6.00

8.50

pH

8.0

1500

pH

22-5

18-5

14-5

10-5

6-5

2-5

28-4

20-04 0

8.5

2000

Ph

22-05 0

18-05 0

14-05 0

10-05 0

6-05 0

2-05 0

28-04 0

24-04 0

24-4

16-04 0

9.0

2500

pH

21-05 0

17-05 0

13-05 0

9-05 0

5-05 0

1-05 0

27-04 0

23-04 0

19-04 0

15-04 0

11-04 0

7-04 0

3-04 0

30-03 0

26-03 0

22-03 0

20-04 0

20-4

12-04 0

8-04 0

4-04 0

31-03 0

27-03 0

BR1

pH

21-05 0

17-05 0

13-05 0

9-05 0

5-05 0

1-05 0

27-04 0

23-04 0

19-04 0

15-04 0

11-04 0

7-04 0

3-04 0

30-03 0

26-03 0

22-03 0

18-03 0

14-03 0

16-04 0

16-4

12-4

8-4

4-4

31-3

27-3

23-03 0

CO2

18-03 0

14-03 0

6-03 0 10-03 0

12-04 0

8-04 0

4-04 0

31-03 0

27-03 0

23-3

19-03 0

15-03 0

ppm

3000

CO2

5000

18-03 0

CO2

14-03 0

CO2

10-03 0

2-03 0

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

CO2

6-03 0

2-03 0

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

6-02 0

2-02 0

29-01 0

25-01 0

21-01 0

23-03 0

CO2

10-03 0

6-02 0

10-02 0

9-01 0 17-01 0

13-01 0

19-3

CO2 pH pH2

6-03 0

2-03 0

26-02 0

22-02 0

18-02 0

14-02 0

10-02 0

2-02 0

8000

29-01 0

10000

2-02 0

25-01 0

21-01 0

12000

29-01 0

2000

25-01 0

2500

21-01 0

3000

17-01 0

3500

13-01 0

4000

9-01 0

4500

17-01 0

5000

13-01 0

3500

19-03 0

4000

5-01 0

4500

1-01 0

5000

9-01 0

15-3

CO2 ppm

4000

5-01 0

15-03 0

CO2 ppm

4500

1-01 0

28-12 0

24-12 0

ppm

3000

CO2

5000

5-01 0

28-12 0

24-12 0

CO2 ppm

4500

1-01 0

28-12 0

24-12 0

CO2 ppm

Bijlage III III pH pHen enCO CO inteelt teelt44 Bijlage 2 2in 11.0

4000 pH 10.5

10.0

3500 pH2 9.5

11.0

10.5

10.0

11.00

10.50

10.00

9.50

11.00

10.50

10.00

9.50

11.00

10.50

10.00

9.50

9.00

8.00

7.50

7.00

6.50

6.00

11.00

10.50

10.00

9.50

9.00

8.00

7.50

7.00

6.50

6.00

51

Bijlage pHen enCO CO22 in in teelt teelt 55 Bijlage IV IV pH 5000

11.0

BR1

CO2

4500

10.5

pH2

9.5

23-07 0

19-07 0

15-07 0

11-07 0

9-06 0

7-07 0

11.0 10.5 10.0

23-7

19-7

15-7

9-6

7-7

10.50

pH

10.00

pH2

9.50

7.00

500

6.50

0

6.00

5000

11.00

9-07 0

BR4

CO2

4500

21-07 0

7.50

1000

17-07 0

8.00

1500

13-07 0

8.50

2000

5-07 0

9.00

2500

1-07 0

3000

10.50

pH

4000

10.00

pH2

5000

23-07 0

19-07 0

15-07 0

11-07 0

7-07 0

3-07 0

9.50

23-07 0

19-07 0

15-07 0

11-07 0

7-07 0

11.00

BR6

CO2

4500

3-07 0

6.00 29-06 0

6.50

0 25-06 0

7.00

500 21-06 0

7.50

1000

17-06 0

8.00

1500

13-06 0

8.50

2000

9-06 0

9.00

2500

5-06 0

3000

1-06 0

10.50

pH

4000

10.00

pH2

3500

9.50

23-07 0

19-07 0

15-07 0

11-07 0

7-07 0

3-07 0

6.00 29-06 0

6.50

0 25-06 0

7.00

500 21-06 0

7.50

1000

17-06 0

8.00

1500

13-06 0

8.50

2000

9-06 0

9.00

2500

1-06 0

3000

5-06 0

CO2 ppm

10.00

pH2

3500

5000

CO2 ppm

10.50

pH

4000

52 43

11.00

BR5

CO2

4500

29-06 0

6.00 25-06 0

6.50

0 21-06 0

7.00

500 17-06 0

7.50

1000

13-06 0

8.00

1500

9-06 0

8.50

2000

5-06 0

9.00

2500

1-06 0

ppm

9.50

3000

CO2

3500

pH

3500

Ph

4000 CO2 ppm

11.00

BR3

CO2

4500

pH

5000

11-7

6.0 3-7

6.5

0 29-6

7.0

500 25-6

7.5

1000

21-6

8.0

1500

17-6

8.5

2000

13-6

9.0

2500

5-6

9.5

3000

1-6

3500

pH

4000

CO2 ppm

BR2

CO2 pH pH2

4500

pH

5000

3-07 0

6.0 29-06 0

6.5

0 25-06 0

7.0

500 21-06 0

7.5

1000

17-06 0

8.0

1500

13-06 0

8.5

2000

5-06 0

9.0

2500

1-06 0

3000

pH

10.0

3500 ppm

pH

CO2

4000

Dichtheid en groei teelt 3

1.0

7/ 3

25/ 2

15/ 2

5/ 2

26/ 1

7/ 3

25/ 2

15/ 2

5/ 2

26/ 1

1.5

8.0 4.0

0.5

Groei g/ m2/ dag

date

7/ 3

25/ 2

15/ 2

2.0 0.0

dichtheid

1.0

6.0

5/ 2

7/ 3

25/ 2

15/ 2

5/ 2

26/ 1

16/ 1

6/ 1

27/ 12

17/ 12

0.0

10.0

26/ 1

0.5

2.0

2.0

12.0

16/ 1

4.0

2.5

14.0

6/ 1

1.0

6.0

3.0

16.0

27/ 12

1.5

8.0

0.0

Dichtheid g/ l

18.0

g/ m2/ d

10.0

date

BR 6

20.0

2.0

12.0

Dichtheid g/ l

16/ 1

7/ 3

25/ 2

15/ 2

5/ 2

26/ 1

16/ 1

6/ 1

27/ 12

17/ 12

0.0

0.0

2.5

14.0

date

0.5

2.0

3.0

16.0

g/ m2/ d

4.0

Groei g/ m2/ dag

18.0

Groei g/ m2/ dag

1.0

Dichtheid g/ l

BR 5

20.0

1.5

8.0 6.0

0.5

2.0

10.0

6/ 1

4.0

2.0

12.0

27/ 12

6.0

2.5

14.0 g/ m2/ d

1.5

8.0

3.0

16.0

dichtheid

g/ m2/ d

10.0

0.0

Dichtheid g/ l

18.0

2.0

12.0

date

BR 4

20.0

2.5

14.0

date

16/ 1

7/ 3

25/ 2

15/ 2

3.0

16.0

0.0

0.0

0.0

Groei g/ m2/ dag

18.0

Groei g/ m2/ dag

0.5

2.0

Dichtheid g/ l

BR 3

20.0

1.0

4.0

17/ 12

date

5/ 2

26/ 1

16/ 1

6/ 1

27/ 12

17/ 12

Groei g/ m2/ dag

1.5

8.0 6.0

0.5

2.0

10.0

6/ 1

4.0

2.0

12.0

dichtheid

1.0

6.0

0.0

g/ m2/ d

1.5

8.0

dichtheid

10.0

0.0

14.0

2.0

12.0

2.5

16.0

dichtheid

g/ m2/ d

14.0

dichtheid

2.5

16.0

3.0

18.0

27/ 12

18.0

BR 2

20.0

3.0

17/ 12

BR 1

20.0

17/ 12

Bijlage V

0.0

Dichtheid g/ l

53

Bijlage VI Dichtheid en groei teelt 4

54

Bijlage VII Dichtheid en groei teelt 5

55

Bijlage VIII Dichtheid en groei teelt 6.

1.5

6.0

1.0

4.0

Dichtheid g/ l

3/ 10

23/ 9

13/ 9

3/ 9

0.0

24/ 8

0.0

14/ 8

0.5

4/ 8

2.0

3/ 10

23/ 9

3/ 10

23/ 9

24/ 8

14/ 8

12.0

2.5

10.0

2.0

8.0

1.5

6.0

1.0

4.0

0.5

2.0 0.0

dichtheid

3.0

14.0

Groei g/ m2/ dag

date

Dichtheid g/ l

0.0

dichtheid

2.0

8.0

3.5

3/ 10

10.0

4.0

23/ 9

2.5

BR 6

24/ 8

12.0

Dichtheid g/ l

16.0

g/ m2/ d

14.0

date

18.0

3.0

25/ 7

0.0

4/ 8

16.0

g/ m2/ d

0.5

0.0

20.0

3.5

date

2.0

Groei g/ m2/ dag

4.0

18.0

Groei g/ m2/ dag

1.0

4.0

Dichtheid g/ l

BR 5

20.0

1.5

14/ 8

3/ 10

23/ 9

13/ 9

date

3/ 9

24/ 8

14/ 8

0.0

4/ 8

0.0

25/ 7

2.0

0.5

2.0

8.0 6.0

1.0

4.0

2.5

10.0

4/ 8

6.0

3.0

12.0

25/ 7

1.5

g/ m2/ d

8.0

dichtheid

2.0

13/ 9

3/ 10

23/ 9

13/ 9

10.0

3.5

14.0

dichtheid

g/ m2/ d

12.0

2.5

4.0

16.0

3.0

0.0

Dichtheid g/ l

18.0

3.5

14.0

date

BR 4

20.0

4.0

16.0

56

0.0

Groei g/ m2/ dag

18.0

Groei g/ m2/ dag

0.5

2.0

Dichtheid g/ l

BR 3

20.0

1.0

4.0

25/ 7

Groei g/ m2/ dag

date

3/ 9

24/ 8

0.0

14/ 8

0.0

4/ 8

0.5

25/ 7

2.0

13/ 9

4.0

1.5

6.0

1.0

13/ 9

6.0

2.0

8.0

3/ 9

1.5

2.5

10.0

3/ 9

8.0

12.0

3/ 9

2.0

3.0

24/ 8

10.0

3.5

14.0

g/ m2/ d

2.5

4.0

16.0

dichtheid

12.0

BR 2

dichtheid

18.0

3.0

14.0

g/ m2/ d

20.0

3.5

14/ 8

16.0

4.0

4/ 8

18.0

25/ 7

BR 1

20.0

Bijlage IX Dichtheid en groei teelt 7

3.5

18.0

2.0

8.0

1.5

6.0

1.0

4.0

0.0

2/ 12

0.0

22/ 11

0.5 12/ 11

2.0

2/ 12

22/ 11

12/ 11

2/ 11

2/ 12

22/ 11

dichtheid

3.5

16.0

3.0

14.0 12.0

2.5

10.0

2.0

8.0

1.5

6.0

1.0

4.0

0.5

2.0 0.0

dichtheid

4.0

Groei g/ m2/ dag

date

Dichtheid g/ l

2/ 12

10.0

Dichtheid g/ l

22/ 11

2.5

date

BR 6

23/ 10

12.0

2/ 11

0.0

20.0

g/ m2/ d

14.0

23/ 10

0.5

0.0

4.0

3.0

13/ 10

2.0

13/ 10

16.0

3/ 10

1.0

4.0

3/ 10

BR 5

23/ 9

1.5

Groei g/ m2/ dag

18.0

Dichtheid g/ l

2.0

8.0

12/ 11

2/ 12

22/ 11

12/ 11

2/ 11

23/ 10

13/ 10

0.0

3/ 10

0.0

23/ 9

2.0

0.5

2.5

10.0 6.0

1.0

4.0

12.0

12/ 11

6.0

3.0

14.0

23/ 10

1.5

4.0 3.5

13/ 10

8.0

BR4

3/ 10

2.0

Dichtheid g/ l

16.0

g/ m2/ d

10.0

date

dichtheid

18.0

12.0

Groei g/ m2/ dag

0.0

20.0

2.5

date

0.5

0.0

3.5

dichtheid

14.0

20.0

2.0

4.0

3.0

Dichtheid g/ l

1.0

4.0

23/ 9

16.0

date

1.5

2/ 11

2/ 12

18.0

Groei g/ m2/ dag

2.0

8.0

Groei g/ m2/ dag

BR3

20.0

2.5

10.0

23/ 9

Dichtheid g/ l

22/ 11

date

12/ 11

Groei g/ m2/ dag

2/ 11

23/ 10

13/ 10

0.0

3/ 10

0.0

23/ 9

2.0

0.5

12.0

6.0

1.0

4.0

3.0

2/ 11

1.5

3.5

23/ 10

8.0

g/ m2/ d

2.0

4.0

14.0 dichtheid

10.0

BR 2

16.0

dichtheid

g/ m2/ d

12.0

2.5

6.0

g/ m2/ d

18.0

3.0

14.0

g/ m2/ d

20.0

3.5

13/ 10

16.0

4.0

3/ 10

18.0

23/ 9

BR 1

20.0

0.0

57

Bijlage X

Kengetallen licht, water, CO2 en energiegebruik per algenteelt. Waterverbruik

CO2 verbruik

Elektriciteitsverbruik

light use efficiency

water use efficiency

CO2 use efficiency

BR

mol m-2

l m-2

g m-2

kWh m-2

g ds mol-1

g ds l-1

g ds g-1 CO2

1

663

191

83

51

0.58

2.0

4.7

2

663

145

60

51

0.43

2.0

4.7

3

663

181

57

51

0.57

2.1

6.6

4

663

172

73

51

0.54

2.1

4.9

5

663

186

80

51

0.77

2.8

6.4

6

663

190

87

51

0.62

2.2

4.7

Licht-som

Waterverbruik

CO2 verbruik

Elektriciteitsverbruik

light use efficiency

water use efficiency

CO2 use efficiency

BR

mol m-2

l m-2

g m-2

kWh m-2

g ds mol-1

g ds l-1

g ds g-1 CO2

1

1485

268

178

61

0.40

2.2

3.3

2

1485

247

344

61

0.34

2.1

1.5

3

1485

257

209

61

0.38

2.2

2.7

4

1485

258

132

61

0.37

2.1

4.1

5

1485

264

250

61

0.38

2.1

2.3

6

1485

263

253

61

0.39

2.2

2.3

Licht-som

Waterverbruik

CO2 verbruik

Elektriciteitsverbruik

light use efficiency

water use efficiency

CO2 use efficiency

BR

mol m-2

l m-2

g m-2

kWh m-2

g ds mol-1

g ds l-1

g ds g-1 CO2

1

1177

88

29

0

0.18

2.3

7.1

2

1177

113

53

0

0.21

2.2

4.7

3

1177

82

204

0

0.14

2.1

0.8

4

1177

74

38

0

0.13

2.0

3.9

5

1177

78

72

0

0.14

2.1

2.3

6

1177

74

143

0

0.13

2.1

1.1

Licht-som

Waterverbruik

CO2 verbruik

Elektriciteitsverbruik

light use efficiency

water use efficiency

CO2 use efficiency

BR

mol m-2

l m-2

g m-2

kWh m-2

g ds mol-1

g ds l-1

g ds g-1 CO2

1

1018

86

67

0

0.23

2.7

3.5

2

1018

78

67

0

0.18

2.4

2.8

teelt 6

teelt 5

teelt 4

teelt 3

Licht-som

58

1018

90

60

0

0.17

1.9

2.8

4

1018

65

69

0

0.17

2.6

2.5

5

1018

94

68

0

0.21

2.3

3.1

6

1018

89

54

0

0.20

2.3

3.8

Licht-som

Waterverbruik

CO2 verbruik

Elektriciteitsverbruik

light use efficiency

water use efficiency

CO2 use efficiency

BR

mol m-2

l m-2

g m-2

kWh m-2

g ds mol-1

g ds l-1

g ds g-1 CO2

1

709

114

47

69

0.42

2.6

6.3

2

709

59

54

69

0.28

3.4

3.7

3

709

87

72

69

0.43

3.5

4.2

4

709

121

18

69

0.41

2.4

15.7

5

709

69

49

69

0.29

3.0

4.3

6

709

84

45

69

0.44

3.7

6.9

teelt 7

3

59

Bijlage XI Kengetallen licht, water, CO2 en energiegebruik onbelichte en belichte tomatenteelt.

maand

Productie (g ds/maand)

Lichtsom (mol/maand) (gewasniveau)

Verdamping (l/ maand)

CO2 dosering (kg/ maand)*

Warmteverbruik (MJ/maand)

lichtbenutting (g ds/mol)

water efficientie (g ds/l verdamping)

CO2 efficientie (g DS/g CO2)

energie efficiëntie (g ds/MJ)

Tomatenteelt onbelicht

jan

16

88

9

0.4

136

0.18

1.8

0.04

0.1

feb

80

158

20

0.7

119

0.51

4.0

0.12

0.7

mrt

364

488

49

1.9

113

0.75

7.5

0.19

3.2

apr

367

476

51

2.0

108

0.77

7.2

0.18

3.4

mei

655

913

91

3.7

65

0.72

7.2

0.18

10.1

jun

652

885

88

4.0

55

0.74

7.5

0.16

11.9

jul

624

963

108

4.5

31

0.65

5.8

0.14

20.1

aug

562

804

85

4.0

42

0.70

6.6

0.14

13.4

sep

376

538

57

2.9

60

0.70

6.6

0.13

6.3

okt

148

252

33

1.7

103

0.59

4.5

0.09

1.4

nov

26

129

23

0.7

124

0.20

1.1

0.04

0.2

dec

3

73

2

0.1

52

0.05

1.5

0.03

0.1

per jaar

3873

5768

615

26.5

1008

0.67

6.3

0.15

3.8

60

maand

productie (g ds/maand)

lichtaanbod (mol/maand) (gewasniveau)

verdamping (l/maand)

CO2 dosering (kg/maand) *

Warmteverbruik (MJ/ maand)

Elektriciteitsverbruik [kWh/maand)**

lichtbenutting (g ds/mol)

water efficientie (g ds/l verdamping)

CO2 efficientie (g DS/gCO2)

energie efficiëntie (g ds/MJ)

Tomatenteelt belicht

jan

199

368

26

1.1

42

62

0.54

7.6

0.18

0.4

feb

339

398

41

1.6

42

52

0.85

8.2

0.21

0.7

mrt

486

566

57

2.6

68

46

0.86

8.5

0.19

1.1

apr

572

737

71

3.4

70

18

0.78

8.1

0.17

2.7

mei

547

753

76

3.6

87

0

0.73

7.2

0.15

6.3

jun

601

860

89

4.2

52

0

0.70

6.8

0.14

11.5

jul

639

977

108

4.3

20

0

0.65

5.9

0.15

32.5

aug

542

801

90

3.8

29

0

0.68

6.0

0.14

18.4

sep

343

483

55

3.0

60

0

0.71

6.3

0.11

5.7

okt

411

487

58

4.1

29

50

0.84

7.1

0.10

1.0

nov

250

314

36

2.4

26

49

0.80

6.9

0.10

0.6

dec

56

239

10

0.5

26

41

0.23

5.4

0.12

0.2

per jaar

4985

6983

718

34.6

551

317

0.71

6.9

0.14

1.6

*(zuiver, max cap 100 kg/(ha/uur) ** Belichting met 125 W elektrisch vermogen per m2 per jaar, 2500 belichtingsuren

61

62

Abstract NL

De productie van hoogwaardige stoffen zoals kleurstoffen of voedingssupplementen uit algen biedt perspectief voor Nederlandse tuinbouwondernemers. Tuinbouwondernemers hebben veel ervaring om de teeltcondities van hun huidige gewassen door klimaatregeling, CO2 dosering, water- en nutriënten voorziening optimaal te sturen voor een hoogwaardig eindproduct. Ze hebben ervaring met de productie van voedingsmiddelen en om aan de daaraan gestelde kwaliteitseisen te voldoen en logistiek en afzet te organiseren. Het ligt voor de hand om deze ervaring te benutten voor de teelt van algen en hiermee nieuwe duurzame producten te leveren en bij te dragen aan de biobased economy. In dit project is experimenteel onderzoek uitgevoerd naar de invloed van verschillende teeltfactoren op de algenproductie in een nieuwe proeffaciliteit met buisvormige algenreactoren in kassen in Bleiswijk. Daarnaast zijn in dit project economische getallen van investerings- en exploitatiekosten verzameld en is er een economisch rekenmodel ontwikkeld om een realistisch perspectief van algenteelt in kassen in schetsen. Hiermee wordt nieuw strategisch inzicht verkregen wat een geschikt teeltsysteem voor de teelt van hoogwaardige algen in combinatie met tuinbouwproductie op grote schaal in de toekomst is. Trefwoorden: algen, fotobioreactoren, tuinbouw, kassen, opschaling, economisch model, experimenten, teeltfactoren, algengroei Abstract EN

The production of high-quality materials such as dyes or food supplements from algae offers opportunities for Dutch horticulture entrepreneurs. Horticultural entrepreneurs have a lot of experience to optimally control crop production and to control the quality of the end product by controlling the growing conditions light, temperature, CO2 dosing, water- and nutrient supply for their current crops. They have experience in food production, in meeting the quality requirements of end-users and in organizing logistics and marketing of end products. It is obvious to use this experience for the cultivation of algae and thus to provide new sustainable high-quality products and to contribute to the bio-based economy. In the current project experimental research is carried out into the influence of various growing conditions for algae production in tubular photobioreactors placed in greenhouses in a new test facility in Bleiswijk. In addition, economic figures on investment and operating costs are collected, an economic calculation model has been developed to estimate a realistic prospect of algae cultivation in greenhouses. This leads to new strategic insight in suitable production systems of high-quality algae cultivation in greenhouses on a large scale in the future. Keywords: algae, photobioreactors, horticulture, greenhouses, scaling-up, economic model, experiments, growing conditions, algae production Kies een bouwsteen. Kies een bouwsteen.

Kwekerij Kap Kwekerij Kieviet

2

Projectnummer: 3242114712