Vergisting van energiegewassen: Biogaspotentieel en afzet restproduct

Vergisting van energiegewassen: Biogaspotentieel en afzet restproduct

Studiegebied Industriële Wetenschappen en Technologie

Opleiding Milieukunde

Academiejaar 2006-2007

Saskia Op ‘t Eynde I

VOORWOORD In dit voorwoord is plaats voor een persoonlijke boodschap waarin mijn dankbetuiging aan bod komt.

Ten eerste wil ik de Hogeschool West-Vlaanderen bedanken die mij de kans gaf om mij verder te verdiepen in het verhaal rond biogas. Ik kreeg de gelegenheid om een steentje bij te dragen aan het TETRA-project “Energiebouw Vlaanderen: boerderijschaal vergisting van energiegewassen” dat kadert binnen de onderzoeksgroep EnBiChem. Door de keuze van mijn onderwerp werden mij twee mentoren toegewezen, Naten Van Hemelrijck en Bieke Bockx. Hun kennis en ervaring, hun assistentie bij de experimenten en hun beschikbaarheid op elk ogenblik hebben bijgedragen tot het tot stand komen van dit eindwerk. Zij hebben mijn eindwerk nagelezen en relevante opmerkingen gemaakt, zodat ik fouten en onduidelijkheden kon aanpassen. Ook een dank u wel aan Elvire Vanysacker die mij heeft geholpen om de nodige analyses uit te voeren, Bernard Willems voor het meedelen van zijn kennis en ervaring en Jeroen Vanwalleghem voor zijn hulp bij de kostprijsberekening.

Tot slot mag ik zeker mijn ouders en broer niet vergeten, want zij waren er altijd voor mij en hielpen overal waar mogelijk. Dankzij hun positieve houding was het mogelijk om de stressvolle momenten door te komen.

Saskia Op ‘t Eynde

II

INHOUDSOPGAVE Voorwoord

I

Inhoudsopgave

III

Gebruikte afkortingen

V

Lijst van figuren

VI

Lijst van tabellen

VII

Inleiding

1

Hoofdstuk 1: 1.1

Literatuur

Anaerobe vergisting: algemeen

3 3

1.1.1

Semi-continue testen [2]

3

1.1.2

Microbiologie van het vergistingproces [7]

5

1.1.2.1

Hydrolyse

5

1.1.2.2

Fermentatie

6

1.1.2.3

Acetogenese

6

1.1.2.4

Methanogenese

7

1.2

Digestaatonderzoek

1.2.1

Digestaat: algemeen

8 8

1.2.1.1

De eigenschappen van digestaat na vergisting [11]

8

1.2.1.2

Voordelen van digestaat [12]

9

1.2.2

Wetgeving [13]

10

1.2.2.1

Koninklijk besluit van 7 januari 1998

10

1.2.2.2

VLAREA – Keuringsattest [14]

11

1.2.2.3

Mestactieplan MAP [15]

12

1.2.2.4

Export [10]

15

1.2.3

Stabiliteit van digestaat [17]

16

1.2.3.1

Indirecte methode

16

1.2.3.2

Directe methode: batchtest [17]

20

Emissies bij aanwending van digestaat [24]

21

1.2.4

1.2.4.1

Lachgasemissie

21

1.2.4.2

Methaanemissie

23

1.2.4.3

Ammoniakemissie

23

1.2.4.4

Geuremissie

24

1.2.5

Pathogenen

25

1.2.6

Nutriënten

26 III

1.2.6.1

Digestaat als alternatief [10]

26

1.2.6.2

Vergelijking met kunstmest

27

1.2.7

Erosie [39]

28

1.2.7.1

Gevolgen

29

1.2.7.2

Erosiebestrijding

30

Materiaal en Methoden [41]

32

Hoofdstuk 2: 2.1

Semi-continue testen

32

2.1.1

Het droge stofgehalte

34

2.1.2

Het organische stofgehalte

34

2.2

Digestaatonderzoek

2.2.1

Stabiliteitsbepaling

35 35

2.2.1.1

Indirecte methode

35

2.2.1.2

Directe stabiliteitsbepaling: batchtest [17]

38

2.2.2

Emissies na aanwending van digestaat: batchtest

Hoofdstuk 3: 3.1

Resultaten

Semi-continue testen

3.1.1 3.2

Conclusies Digestaatonderzoek

3.2.1

Stabiliteitsbepaling

39 40 40 46 48 48

3.2.1.1

Indirecte methode

48

3.2.1.2

Directe methode: batchtest met opvolging van de biogasproductie

56

3.2.1.3

Conclusies

58

3.2.2

Emissies na aanwending van het digestaat

3.2.2.1

59

Conclusies

60

3.2.3

Pathogenengehalte

60

3.2.4

Nutriëntenbalans

61

3.2.4.1 3.2.5

Conclusies

Energie en kostprijs van het productieproces van digestaat en kunstmest

62 65

3.2.5.1

Digestaat: Energetische aspecten [47]

65

3.2.5.2

Digestaat: Economische aspecten [49]

67

3.2.5.3

Kunstmest: Energetische aspecten [51]

69

3.2.5.4

Kunstmest: Economische aspecten

69

Besluit

71

Literatuurlijst

73

IV

GEBRUIKTE AFKORTINGEN AZ

Azijnzuur

BZ

Boterzuur

CCM

Corn Cob Mix

DS

Droge stofgehalte

FOS

Totale concentratie vluchtige zuren

GC

Gaschromatograaf

ha

hectare

IsoBZ

Isoboterzuur

IsoVZ

Isovaleriaanzuur

MAK

Makkelijk afbreekbare koolstof

oDS

Organisch droge stofgehalte

ORB

Organische reactorbelasting

P/A

Verhouding propionzuur over azijnzuur

POVLT

Provinciaal Onderzoeks- en Voorlichtingscentrum voor Land- en Tuinbouw

PZ

Propionzuur

TAC

Buffercapaciteit

Tan

Totale ammoniakale stikstof

VLACO

Vlaamse compostorganisatie

VLAREA

Vlaams Reglement inzake Afvalvoorkoming en –beheer

VLM

Vlaamse Landmaatschappij

VM

Vers materiaal

VVZ

Vluchtige vetzuren

VZ

Valeriaanzuur

WKK

Warmtekrachtkoppeling

V

LIJST VAN FIGUREN Figuur 1.1: Principeschema van de propstroomvergister met paddelroerwerk [3]

4

Figuur 1.2: Schema van de volledig geroerde vergister [4]

4

Figuur 1.3: Anaeroob vergistingproces [8]

6

Figuur 1.4: Ontkoppeling door verzuring [9]

7

Figuur 1.5: Invloed van de pH op het NH4+-NH3-evenwicht [22]

18

Figuur 1.6: Schematische voorstelling van de remmende werking van ammoniak [23]

19

Figuur 1.7: Stikstofkringloop [26]

21

Figuur 1.8: Bodemerosie in Vlaanderen [39]

28

Figuur 2.1: Semi-continue reactor

32

Figuur 2.2: Opstelling batch test met biogasopvang

38

Figuur 3.1: Opdrijving ORB tot een maximumwaarde van 6,186 kg VS/(m³.d)

40

Figuur 3.2: Gasproductie in l/u voor Dolly

41

Figuur 3.3: Gasproductie in l/u voor Pablo

42

Figuur 3.4: Gasproductie in l/u voor Betsy

42

Figuur 3.5: Gasproductie in liter per week

43

Figuur 3.6: Daggemiddeldes voor de drie reactoren

44

Figuur 3.7: Verschijning van de nachtpiek op dinsdagmorgen

46

Figuur 3.8: pH-opvolging van de drie reactoren

48

Figuur 3.9: Buffercapaciteit (TAC)

49

Figuur 3.10: Totale concentratie vluchtige vetzuren (FOS)

50

Figuur 3.11: FOS/TAC-verhouding van de drie reactoren

50

Figuur 3.12: P/A-verhouding van Dolly en Betsy

51

Figuur 3.13: P/A-verhouding van Pablo, met als maximumwaarde 1,4

52

Figuur 3.14: Azijnzuurconcentratie

52

Figuur 3.15: Propionzuurconcentratie

53

Figuur 3.16: TAN-waarde met als maximumwaarde 3 g NH4+-N/l

54

Figuur 3.17: Methaangehalte met als minimumwaarde 50 %

55

Figuur 3.18: Batchtest ter bepaling van de stabiliteit, reactortemperatuur

56

Figuur 3.19: Batchtest ter bepaling van de stabiliteit, kamertemperatuur

57

Figuur 3.20: Batchtesten in verband met emissies, op kamertemperatuur

59

Figuur 3.21: Kringloop van een vergistinginstallatie [6]

62

Figuur 3.22: Schema voor berekening van conversierendement [47]

66

VI

LIJST VAN TABELLEN Tabel 1.1: Relatieve eigenschappen van digestaat en onvergiste mest

8

Tabel 1.2: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2007 tot en met 31 december 2007, uitgedrukt in kg/ha

13

Tabel 1.3: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2008 tot en met 31 december 2008, uitgedrukt in kg/ha

13

Tabel 1.4: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2009, uitgedrukt in kg/ha

13

Tabel 2.1: Drie testreeksen, waarbij input en temperatuur verschillen

33

Tabel 3.1: Gemiddeldes in liter per dag voor de drie reactoren

45

Tabel 3.2: Resultaten van analyses, uitgevoerd door POVLT, Beitem

61

Tabel 3.3: Omrekening naar P2O5 en K2O

61

Tabel 3.4: Omrekening naar percentages op het totaalgewicht

61

Tabel 3.5: Variabele kosten voor kuilmais in € per ha en per jaar

67

VII

INLEIDING Dit eindwerk werd gemaakt in opdracht van de onderzoeksgroep EnBiChem van de Hogeschool West-Vlaanderen, departement PIH, die werkt aan het TETRA-project “Energiebouw Vlaanderen: boerderijschaal vergisting van energiegewassen”.

Door stijgende ontginning- en raffinagekosten, maar ook door politieke onstabiliteit stijgen de prijzen voor fossiele energie waardoor investeringen in alternatieve technologie aantrekkelijker worden. Ondermeer hierdoor stijgt het aandeel groene energie in de wereldproductie. Groene energie heeft niet enkel tot doel de fossiele brandstoffen te vervangen, maar moet ook de milieu-impact verminderen, zoals de CO2-uitstoot en het daarbij horende broeikaseffect. Om deze reden worden investeringen in groene energie steeds vaker gestimuleerd.

Zonne-energie, wind- en waterkracht zijn de meest gekende bronnen van groene of alternatieve energie, maar het grootste aandeel van groene energie wordt gehaald uit de conversie

van

biomassa.

Het

voordeel

van

energieproductie

uit

biomassa

(energiegewassen) is dat het minder weersafhankelijk is, in tegenstelling tot wind en zonne-energie. Hier wordt dieper ingegaan op een techniek om groene stroom te produceren uit biomassa, namelijk de vergisting van energiegewassen. Hierbij wordt biogas gevormd dat kan verwerkt worden in een warmtekrachtkoppelinginstallatie (WKK), waarbij elektriciteit en warmte ontstaat. Ook biedt het voor de landbouw eventueel nieuwe kansen.

Doel van de eindverhandeling is het biogaspotentieel te bepalen aan de hand van semicontinue testen en onderzoek uit te voeren naar de waarde van het restproduct, ook digestaat genoemd.

1

Rode draad doorheen dit eindwerk vormen de testen met de semi-continue reactoren en de bijhorende analyses. Deze testen leveren niet enkel een beeld van de productiviteit en stabiliteit van het proces, ze maken het ook mogelijk testen uit te voeren op het eindproduct, digestaat. Alvorens in detail deze testen toe te lichten wordt in het eerste hoofdstuk echter ingegaan op de algemene aspecten van vergisting en reeds beschikbare literatuur over digestaat. In een tweede hoofdstuk worden de opstelling van de testen en de uitgevoerde analyses besproken, om in een derde hoofdstuk te komen tot de resultaten van deze testen met de nodige verklaringen of hypotheses.

2

HOOFDSTUK 1: LITERATUUR 1.1

Anaerobe vergisting: algemeen

Anaerobe vergisting kan tot doel hebben het produceren van alternatieve energie uit energiegewassen. Andere mogelijkheden zijn bijvoorbeeld afval- of mestverwerking. Energiegewassen kunnen gedefinieerd worden als “plantaardige producten met hoge productiviteit die op grote schaal verbouwd worden met als doel de totaal oogstbare biomassa rechtstreeks of via transformatieprocessen om te zetten in bruikbare energie” [1]. Tijdens anaerobe vergisting wordt er naast energie onder de vorm van biogas ook een restproduct, digestaat, geproduceerd. Biogas wordt meestal gebruikt voor elektriciteits- en warmteproductie door middel van warmtekrachtkoppeling (WKK). Het kan ook opgezuiverd worden tot aardgaskwaliteit of aangewend worden als warmtebron. Bij WKK wordt het biogas in een motor verbrand, die voor de productie van elektriciteit gekoppeld is aan een generator. Een WKK kan van de oorspronkelijke energie van het biogas tot circa 42 % in elektriciteit, circa 30 % in laag calorische warmte en circa 20 % in hoog calorische warmte omzetten. De rest van de energie gaat verloren onder de vorm van stralingswarmte of niet recupereerbare warmte. De laag calorische warmte komt voor onder de vorm van opgewarmd koelwater van de motor. De hoog calorische warmte wordt teruggewonnen uit de uitlaatgassen van de motor. Naargelang het concept is een deel van de warmte en de elektriciteit benodigd voor het vergistingproces zelf.

1.1.1 Semi-continue testen [2] Vergisters zijn in twee hoofdtypen in te delen: gemengde systemen en niet gemengde systemen of batchvergisters. Deze laatste bestaan uit containers die op discontinue wijze met behulp van een wiellader gevuld en geledigd worden (garagebox-concept). Dit type wordt in het kader van dit eindwerk niet verder toegelicht. De gemengde systemen zijn verder op te delen in twee types: propstroomsystemen (zie Figuur 1.1), die werken volgens het first in – first out – principe en uitgevoerd worden als liggende fermentors, en volledig geroerde systemen (ook wel staande vergisters genoemd, zie Figuur 1.2). Bij volledige geroerde systemen worden de inputstromen in een silo gebracht en via mechanische roerders of biogasrecirculatie in beweging gehouden.

3

Bij echte propstroomsystemen is in theorie de gasopbrengst het hoogst, omdat alle biomassa een gelijke verblijftijd heeft. Bij traditionele propstroomvergisters werd de biomassa niet gemengd, waardoor problemen optraden met drijf- en bezinklagen. Moderne propstroomvergisters worden daarom gedeeltelijk geroerd door middel van een langzaam lopende as met bladen in een horizontale tank (zie Figuur 1.1). Op deze manier is er wel een verticale menging en slechts een beperkte horizontale menging, zodat de verblijftijd in de vergister van vrijwel al het materiaal gelijk is. Omwille van de geringe menging is het systeem minder gevoelig voor veranderingen in inputsamenstelling en processtoringen.

Gasafvoer

Mestafvoer

Mest Aanvoer

Roerder

Figuur 1.1: Principeschema van de propstroomvergister met paddelroerwerk [3]

Volledig geroerde systemen hebben theoretisch een iets lagere gasopbrengst, omdat vers materiaal met bijna uitgegiste biomassa gemengd wordt (zie Figuur 1.2). De verblijftijd is gemiddeld lang genoeg, maar de biomassa blijft deels korter en deels langer in de vergister. Door het roeren worden in principe problemen met bezink- en drijflagen vermeden. Biogas-afvoer (naar gasmotor) Afdekking

Opvang biogas Isolatie Menging

Verwarming Invoer Afvoer digestaat

Figuur 1.2: Schema van de volledig geroerde vergister [4]

4

Volledig gemengde reactoren zijn alleen geschikt voor inputstromen met een droge stofgehalte (DS-gehalte) tot 20% (maximaal een uitgaand DS-gehalte van 8 à 10%), terwijl propstroomvergisters hogere inkomende DS-gehaltes kunnen verwerken, die leiden tot hoger uitgaande DS-gehaltes (15%) [5]. Ondanks de voordelen van propstroomvergisting wordt deze techniek weerhouden omdat de technologie minder gekend is en de kostprijs van dergelijke installaties hoger ligt dan voor volledig gemengde reactoren.

Omdat het proces stabieler verloopt in het mesofiele gebied, werken de meeste vergisters op boerderijschaal mesofiel, dit is van 25 tot 45°C [6]. Naast mesofiele is ook psychrofiele en thermofiele mestvergisting mogelijk. Psychrofiele vergisting is koude vergisting, zonder verwarming, terwijl thermofiele vergisting extra energie nodig heeft voor verwarming tot temperaturen van 45 tot 65°C [6]. Omdat het methaangas bij psychrofiele vergisting langzaam vrijkomt, moet de verblijftijd erg lang zijn en de vergister erg groot. Dit maakt psychrofiele vergisting doorgaans niet aantrekkelijk. De extra energie bij thermofiele vergisting zorgt voor hoger oplopende kosten, maar door de snellere omzetting kan de vergister kleiner worden gebouwd en kan er worden bespaard, zodat er toch mogelijkheden bestaan voor thermofiele vergisting.

1.1.2 Microbiologie van het vergistingproces [7] Het anaerobe vergistingproces bestaat uit een complexe verzameling van biochemische reacties

die

elkaar

onderling

beïnvloeden.

Globaal

worden

vier

deelprocessen

onderscheiden: hydrolyse, fermentatie (verzuring), acetogenese en methanogenese (zie Figuur 1.3).

1.1.2.1 Hydrolyse Tijdens de hydrolyse worden complexe biopolymeren door inwerking van exo-enzymen (enzymen geproduceerd door bacteriën) en water extracellulair omgezet in minder complexe verbindingen. Meervoudige suikers (polysacchariden) worden omgezet in enkelvoudige suikers (monosacchariden), eiwitten worden afgebroken tot aminozuren en vetten worden ontleed in hogere vetzuren en glycerol. In het gehele proces van anaerobe vergisting wordt de hydrolyse in het algemeen gezien als de snelheidsbeperkende reactiestap.

5

Koolhydraten

Eiwitten

Vetten

Monomere

Aminozuren

Hogere vetzuren,

HYDROLYSE suikers

glycerol

FERMENTATIE Vetzuren + alcohol H2 + CO2 + NH3 + H2S ACETOGENESE Azijnzuur + H2 + CO2 Mierenzuur + methanol METHANOGENESE BIOGAS: CH4 + CO2

Figuur 1.3: Anaeroob vergistingproces [8]

1.1.2.2 Fermentatie Tijdens de fermentatie (zuurvormende fase) vindt er omzetting plaats van organische verbindingen naar minder complexe, veelal zuurvormende verbindingen. Deze reacties verlopen

in

aanwezigheid

van

fermentatieve

bacteriën.

Enkele

belangrijke

fermentatieproducten zijn vluchtige vetzuren, alcoholen, koolstofdioxedegas, waterstof en ammoniak.

1.1.2.3 Acetogenese Binnen het deelproces acetogenese vindt een biochemische omzetting plaats van organische verbindingen (producten uit de fermentatie), waarbij azijnzuur, waterstof en koolstofdioxide als belangrijkste producten worden gevormd.

6

1.1.2.4 Methanogenese In dit deelproces worden acetogeneseproducten, voornamelijk azijnzuur, waterstof en koolstofdioxidegas, omgezet in biogas en nieuw celmateriaal. Het geproduceerde biogas bestaat hoofdzakelijk uit methaan en koolstofdioxidegas. Men onderscheidt twee belangrijke methaanvormende bacteriegroepen (methanogenen): de azijnzuursplitsende en de waterstofconsumerende methanogenen. Waterstof is een belangrijk fermentatieproduct. Doordat de waterstofconsumerende methanogene bacteriën de geproduceerde waterstof weer omzetten, speelt deze bacteriegroep een belangrijke rol in het beheersen van een gecontroleerd anaeroob vergistingproces. Als de geproduceerde waterstof niet voldoende wordt weggenomen, leidt dit tot een verstoring van de fermentatie- en acetogeneseproducten. Het gevolg hiervan is dat er opeenhoping van vetzuren in de reactor plaatsvindt. Hierdoor kan de pH van het reactiemedium zover dalen, dat de activiteit van de methanogene bacteriën verder geremd wordt en ontkoppeling van het proces optreedt (zie Figuur 1.4).

Overschrijden van de methanogene capaciteit

Toenemende

Slechte buffercapaciteit

concentratie aan vluchtige vetzuren

Toenemende Afnemende pH

methanogene toxiciteit

Toenemend gehalte aan niet-geïoniseerde vluchtige vetzuren Figuur 1.4: Ontkoppeling door verzuring [9]

7

1.2

Digestaatonderzoek

1.2.1 Digestaat: algemeen Naast biogas wordt er tijdens anaerobe vergisting ook digestaat geproduceerd [10]. Het inputmateriaal van anaerobe vergisting bestaat voor het grootste deel uit water, terwijl enkel de organische stof uit het inputmateriaal interessant is voor de productie van biogas. Tijdens de anaerobe vergisting wordt de afbreekbare organische stof uit het inputmateriaal in afwezigheid van zuurstof omgezet naar biogas en wordt nieuw celmateriaal aangemaakt. Het mengsel van water, afbraakproducten en reststoffen, samen met de bacteriële biomassa wordt digestaat genoemd. Er is steeds een deel anorganische stof aanwezig en een hoeveelheid organische stof, die niet anaeroob afbreekbaar is, zodat digestaat een nat product is dat bestaat uit biomassa (organische stof), anorganische stof en slecht anaeroob afbreekbare organische stof. De samenstelling van digestaten varieert naargelang de stromen die vergist worden. De input heeft een grote impact op onder andere het droge stofgehalte, het organische stofgehalte en de nutriënteninhoud.

1.2.1.1 De eigenschappen van digestaat na vergisting [11] Wijzigingen in de samenstelling na vergisting bepalen voor een belangrijk deel het (mogelijke) verschil in broeikasgasemissies en overige emissies tussen digestaat en onvergiste mest. In Tabel 1.1 wordt een overzicht gegeven van de eigenschappen voor en na vergisting.

Tabel 1.1: Relatieve eigenschappen van digestaat en onvergiste mest

Digestaat

Onvergiste mest

Droge stof

Laag

Hoog

Totaal N, P, K

Gelijk

Gelijk

Hoog

Laag

pH

Hoog

Laag

Makkelijk afbreekbare C-verbindingen

Laag

Hoog

NH4

+

8

Uit eigen bevindingen is gebleken dat:


Tijdens het vergistingproces van energiegewassen het droge stofgehalte van het inputmateriaal daalt met minimaal 60%;




Het droge stofgehalte van digestaat meestal tussen de 5 en 10% ligt;




Het organische stofgehalte tussen de 60 en 75% van de droge stof kan omvatten;




Naast organisch droge stof het digestaat ook anorganische stoffen bevat, waaronder zand en al dan niet opgeloste zouten van onder andere zware metalen.

Digestaat bevat belangrijke nutriënten en sporenelementen voor de plantengroei. Deze zijn al aanwezig in de inputstromen. De pH van uitgegist digestaat varieert in principe tussen 7,4 en 8. Een pH-stijging kan zorgen voor ammoniaktoxificatie, door de aanwezigheid van stikstof in de ammoniumvorm (zie 1.2.3.1).

Tijdens de vergisting verdwijnen de minerale delen, zoals zouten en zand, niet. Absoluut gezien bevat digestaat dezelfde hoeveelheid zware metalen als de input. Aangezien een deel van de organische stof tijdens de vergisting ontwijkt in de vorm van CO2 en CH4, zal de concentratie aan niet-organische bestanddelen, uitgedrukt per kg droge stof, licht stijgen. Dit kan een probleem vormen in verband met bijvoorbeeld aanwezigheid van zware metalen. Een laatste verschil is het lagere gehalte makkelijk afbreekbare koolstofverbindingen (MAK) bij digestaat. Tijdens de vergisting worden de vluchtige vetzuren en ander makkelijk afbreekbare koolstofverbindingen afgebroken tot biogas.

1.2.1.2 Voordelen van digestaat [12] De voordelen worden bekeken ten opzichte van onvergiste mest en worden later nog meer toegelicht:


Hoger gehalte aan minerale stikstof (zie 1.2.6);




Digestaat is homogener;




Minder geurhinder (zie 1.2.4.4);




Er ontsnappen geen broeikasgassen (zie 1.2.4);




Digestaat kan kunstmest vervangen (zie 1.2.6.1 en 1.2.6.2);




Digestaat bevat minder onkruidzaden en pathogenen (zie 1.2.5). 9

1.2.2 Wetgeving [13] Op de eindproducten van mestbe- en mestverwerkingsinstallaties zijn, ten gevolge van de Europese nitraatrichtlijn, zowel op federaal als op regionaal vlak verschillende regelgevingen van toepassing. Op federaal niveau is het Koninklijk Besluit van 07/01/1998 betreffende de handel in meststoffen, bodemverbeterende middelen en teeltsubstraten van kracht, terwijl op regionaal vlak het Meststoffendecreet en het VLAREA van toepassing zijn. De wetgeving op de export van eindproducten van anaerobe vergisting wordt in dit document beperkt tot export naar Frankrijk.

1.2.2.1 Koninklijk besluit van 7 januari 1998 De handel in de eindproducten van de mestverwerking is gereglementeerd op federaal niveau. Het Koninklijk Besluit van 7 januari 1998, gewijzigd door het Koninklijk Besluit van 18 mei 1998 en 28 mei 2003, regelt het wettelijk kader van de handel in meststoffen, bodemverbeterende middelen en teeltsubstraten. Dit KB bepaalt dat het eindproduct moet voorkomen op de lijst in bijlage I van het Besluit om verhandeld te kunnen worden in België. Deze lijst bevat een beschrijving van het mestverwerkingeindproduct en de normen waaraan het moet voldoen. Indien het eindproduct niet op de lijst voorkomt, kan een ontheffing worden aangevraagd bij de FOD Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu, in overeenstemming met de bepalingen van artikel 5 van het Besluit.

Digestaat komt voorlopig niet in de tabel van het KB voor, maar valt onder artikel 5.1: “onder de voorwaarden die hij bepaalt, kan de Minister de verhandeling toelaten van producten die niet in de tabel voorkomen”. In de praktijk moeten digestaatproducenten een ontheffing aanvragen om hun producten te kunnen verhandelen. Het KB is niet van toepassing in geval van "gebruik op eigen gronden".

Om een ontheffing te verkrijgen voor producten van de mestverwerking die niet in bijlage I van het KB van 7 januari 1998 zijn opgenomen of voor producten die niet voldoen aan de beschrijving of de vereisten in de bijlage, moet een schriftelijke aanvraag gericht worden aan de FOD Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu.

10

Deze aanvraag moet vergezeld zijn van een dossier dat volgende elementen bevat:


Een kopie van de erkenning van het bedrijf door de gewesten overeenkomstig artikel 15 van de verordening (EG) 1774/2002;




Een bacteriologische analyse van Salmonella en Enterobacteriaceae;




Een analyse van volgende landbouwkundige parameters: - gehalte aan droge stof; - gehalte aan organische stof; - pH (water); - doorgang door een zeef met maaswijdte van 40 mm; - verontreinigingen (glas, plastiek, metaal) groter dan 2 mm; - stenen groter dan 5 mm; - gehalten aan zware metalen (uitgedrukt in mg/kg in de droge stof): cadmium, chroom, koper, kwik, lood, nikkel, zink; - kiemkrachtige zaden; - verhouding nitraatstikstof/ammoniumstikstof; - fytotoxiciteit; - rijpheidsgraad.




Een korte beschrijving/schema van het productieproces;




Een overzicht van alle gebruikte grondstoffen/toevoegmiddelen in %.

1.2.2.2 VLAREA – Keuringsattest [14] Een inrichting voor het co-verwerken van mest en afvalstoffen is naast een mestbe- of mestverwerking ook een inrichting voor de verwerking van afvalstoffen. De eindstromen die deze installaties opleveren zijn bijgevolg afvalstoffen die enkel in aanmerking kunnen komen voor het gebruik als secundaire grondstof indien zij opgenomen zijn in de lijst van bijlage 4.1. van het VLAREA en voldoen aan de voorwaarden inzake samenstelling en gebruik (bijlage 4.2.1. van het VLAREA). Deze eindstromen moeten dan ook beschikken over een keuringsattest van de vzw VLACO of onderworpen zijn aan een gelijkaardige kwaliteitscontrole. Omdat het digestaat in dit geval afkomstig is van een anaerobe vergisting op basis van enkel energiegewassen, zonder toevoeging van mest of afval, wordt het niet opgenomen in de “Lijst van afvalstoffen die in aanmerking komen voor gebruik als secundaire grondstof” van het VLAREA en heeft het bijgevolg geen VLACO-keuringsattest nodig.

11

1.2.2.3 Mestactieplan MAP [15] Het decreet van 22 december 2006, beter gekend als Mestactieplan 3, handelt over de bescherming van water tegen de verontreiniging door nitraten uit agrarische bronnen. Dit decreet rekent digestaat, dat niet afkomstig is van een co-vergisting, tot de categorie “andere meststoffen”. Het decreet bevat volgende maatregelen opgelegd door de nitraatrichtlijn:


De periodes die niet geschikt zijn voor het op of in de bodem brengen van meststoffen;




De beperking van het op of in de bodem brengen van meststoffen overeenkomstig de goede landbouwpraktijken en rekening houdend met de kenmerken van de betrokken kwetsbare zone: - waar mag er bemest worden; - in welke dosis, naargelang de gewasgroep en de soort mest; - de fosfaatverzadigde gebieden; - opbrenging op steile hellingen, drassig, ondergelopen, bevroren of met sneeuw bedekt land; - opbrenging van mest nabij waterlopen; - emissiearme aanwending.

De maximale toegelaten dosering van digestaat De hoeveelheid nutriënten die met meststoffen per jaar op landbouwgrond mag opgebracht worden, moet zodanig beperkt worden dat de verontreiniging door nitraten uit agrarische bronnen zowel in grond- als in oppervlaktewater kleiner blijft dan 50 mg nitraat per liter. Hierdoor wordt de eutrofiëring van natuurlijke zoetwatermeren, andere zoetwatermassa’s, estuaria, kustwater en zeewater vermeden.

De volgende hoeveelheden nutriënten, uitgedrukt respectievelijk in kg P2O5 , kg totale N, kg N uit dierlijke mest, kg N uit andere meststoffen en kg N uit kunstmest, mogen maximaal, rekening houdend met de gewasbehoefte, de bodemvoorraad en de mineralisatie, per jaar en per hectare landbouwgrond, opgebracht worden. Omdat er vanuit

gegaan

wordt

dat

het

digestaat

afkomstig

van

energiegewasvergisting

teruggevoerd wordt op het land waarop deze energiegewassen geteeld worden, worden de onderstaande tabellen beperkt tot grasland en mais.

12

Tabel 1.2: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2007 tot en met 31 december 2007, uitgedrukt in kg/ha

Gewasgroep

P2O5

Totale N

N uit dierlijke

N uit andere

N uit

mest

meststoffen

kunstmest

Grasland

100

350

170

170

250

Mais

95

275

170

170

150

Tabel 1.3: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2008 tot en met 31 december 2008, uitgedrukt in kg/ha

Gewasgroep

P2O5

Totale N

N uit dierlijke

N uit andere

N uit

mest

meststoffen

kunstmest

Grasland

100

350

170

170

250

Mais

90

275

170

170

150

Tabel 1.4: De maximale bemestingsnormen op landbouwgrond vanaf 1 januari 2009, uitgedrukt in kg/ha

Gewasgroep

P2O5

Totale N

N uit dierlijke

N uit andere

N uit

mest

meststoffen

kunstmest

Grasland

100

350

170

170

250

Mais

85

275

170

170

150

Ter controle voor het opbrengen van mest op landbouwgrond wordt er een nitraatresiduwaarde vastgesteld evenals een nitraatresidurichtwaarde, die geldt als criterium voor het toekennen van bepaalde bijkomende financiële stimuli aan landbouwers. De nitraatresiduwaarde en de nitraatresidurichtwaarde worden uitgedrukt in kg N/ha in de landbouwgrond tot op een diepte van 0,90 m in de periode van 1 oktober tot 15 november. Tot uiterlijk 31 december 2008 wordt de nitraatresiduwaarde vastgesteld op 90 kg N/ha en de nitraatresidurichtwaarde op 45 kg N/ha. Ten laatste vanaf 1 januari 2009 gelden de door de Vlaamse Regering vastgestelde nitraatresiduwaarde en de nitraatresidurichtwaarde. De Vlaamse Regering stelt de nitraatresiduwaarde en de nitraatresidurichtwaarde vast op grond van de evaluatie van de resultaten van de nitraatresidumetingen en de aanvulling van bestaand en verder wetenschappelijk onderzoek ondermeer met betrekking tot de procesfactor voor grondwater. 13

Uitrijmogelijkheden van digestaat Het op of in de bodem brengen van dierlijke mest, andere meststoffen en kunstmest op landbouwgronden is verboden vanaf 1 september tot en met 15 februari, verboden op alle zon- en feestdagen (behalve voor kunstmest) en verboden voor zonsopgang en na zonsondergang. Op landbouwgronden gelegen in fosfaatverzadigde gebieden wordt de bemesting beperkt tot 40 kg P2O5 per hectare en per jaar. De dierlijke mest en andere meststoffen moeten emissiearm als volgt op of in de bodem worden gebracht:


Bij bemesting mogen de toegediende meststoffen niet afspoelen;




Andere meststoffen en dierlijke mest dienen: - op grasland opgebracht te worden door middel van zode-injectie of sleepslangtechniek; - op niet-beteelde landbouwgrond opgebracht te worden door middel van mestinjectie of door middel van het in twee opeenvolgende werkgangen uitspreiden en inwerken van de mest, waarbij de mest binnen twee uur na het uitspreiden moet zijn ingewerkt op het perceel in kwestie. Op zaterdagen is het verplicht om de dierlijke mest onmiddellijk in te werken; - op beteelde landbouwgronden, andere dan grasland, opgebracht te worden door middel van mestinjectie of door middel van sleepslangtechniek.

Transport van digestaat Het transport van digestaat dient te gebeuren door een erkend mestvoerder. Het is zijn verantwoordelijkheid om voor de noodzakelijke administratieve afhandeling te zorgen. Dit houdt onder andere de verplichting in tot voormelding en het opmaken van een mestafzetdocument dat hij na het transport aan de mestbank moet bezorgen.

Registratie en aangifte van digestaat De land- en tuinbouwer is verplicht digestaat in zijn register, dat ter inzage ligt van de controlerende ambtenaren, op te nemen. In de mestbankaangifte moet de landbouwer de door hem gebruikte digestaat niet aangeven.

14

1.2.2.4 Export [10] Omdat 64% van de meststoffen worden geëxporteerd naar Frankrijk worden enkel hiervoor de voorwaarden weergegeven [16].

Wanneer men een eindproduct van anaerobe vergisting in Frankrijk wil afzetten, dan staat de vraag centraal of het product als afvalstof of als meststof-bodemverbeterend middel zal aanzien worden. Wanneer eindproducten van de anaerobe co-vergisting van organisch-biologisch afval en producten van dierlijke oorsprong geëxporteerd worden naar Frankrijk, dan moet voldaan worden aan de “Verordening tot vaststelling van de gezondheidsvoorschriften inzake niet voor menselijke consumptie bestemde dierlijke bijproducten”. Wanneer eindproducten van anaerobe vergisting van afval die volledig aan de VLAREAnormen voor secundaire grondstoffen voldoen naar Frankrijk geëxporteerd worden, dient voor OVAM niet aan de transportverordening 259/93/EEG voldaan te worden indien het land van bestemming hiermee ook akkoord is. Indien het eindproduct niet aan de VLAREA-normen voldoet, dient de EVOA-procedure wel gevolgd te worden. Daarbij is het de rode-lijst procedure die gevolgd moet worden, waarbij ook een expliciet akkoord van het land van bestemming vereist is. Bijkomend dient ook te worden vermeld dat de afvalstroom in Vlaanderen niet kan aangewend worden als meststof wegens het overschrijden van de VLAREA-normen. Het digestaat van energiegewasvergisting wordt niet opgenomen in de “Lijst van afvalstoffen die in aanmerking komen voor gebruik als secundaire grondstof” en kan bijgevolg naar Frankrijk geëxporteerd worden, zonder dat voldaan moet zijn aan de transportverordening of een bijkomende EVOA-procedure moet gevolgd worden.

15

1.2.3 Stabiliteit van digestaat [17] Stabiliteit is een moeilijk te verklaren begrip, maar in deze context wordt onder “stabiel” een digestaat verstaan dat voldoende uitgegist is. Zo zal een digestaat enkel stabiel zijn wanneer het resterende organisch materiaal slechts heel traag afbreekbaar is. Er bestaan zowel indirecte als directe methodes voor het bepalen van de stabiliteit. Bij de indirecte methode worden de waarden van verschillende parameters vergeleken met deze van een digestaat dat afkomstig is van een installatie die zeker stabiel werkt. Voor de directe methode wordt gebruik gemaakt van een batchtest.

1.2.3.1 Indirecte methode Eerste parameters die stabiliteit kunnen aangeven en eenvoudig op te volgen zijn, zijn de pH, de buffercapaciteit, de concentratie vluchtige vetzuren, het totale stikstofgehalte en de gaskwaliteit.

pH-meting Het vergistingproces verloopt optimaal bij een pH tussen 6,2 en 7,8 [1]. Hierbuiten worden de methanogene bacteriën geïnhibeerd. Een constante pH-waarde beneden 6,5 of boven 9 vermindert de anaerobe afbraak en hierdoor ook de biogasproductie. Men mag besluiten dat bij een pH lager dan 6,5 of hoger dan 9, het digestaat afkomstig is van een slecht werkend vergistingsysteem en dat het eventueel niet voldoende uitgegist of met andere woorden onstabiel zal zijn [17].

FOS/TAC-bepaling Een tweede parameter, de buffercapaciteit (TAC) in combinatie met de concentratie vluchtige organische zuren (FOS), is eveneens bruikbaar als indicatie voor (on)stabiliteit. Beide parameters kunnen bepaald worden aan de hand van een titratie met zwavelzuur (zie 2.2.1.1). De buffercapaciteit wordt uitgedrukt in mg CaCO3 per liter en de concentratie vluchtige organische zuren in mg CH3COOH per liter. De minimumwaarde voor de buffercapaciteit wordt algemeen aangenomen als 10 000 mg CaCO3/l [18]. Als maximumwaarde voor FOS wordt een waarde van 4000 mg CH3COOH/l aangehouden, zoals vermeld in de Duitse Bioafval Verordening.

16

Ook de verhouding FOS over TAC is geschikt als maat voor de biochemische toestand van het anaerobe proces. Om het afbraakproces niet te remmen, mag de verhouding de 0,3 niet overschrijden [19].

Vetzuuranalyse Bovenstaande methode om de concentratie vluchtige zuren te bepalen is eerder indicatief, aangezien deze titratie niet zo betrouwbaar is als de bepaling van de concentraties vluchtige vetzuren (VVZ) met behulp van een gaschromatograaf (GC). Met de GC worden de concentraties azijnzuur (AZ), propionzuur (PZ), boterzuur (BZ), isoboterzuur (isoBZ), valeriaanzuur (VZ) en isovaleriaanzuur (isoVZ) bepaald.

Voor de VVZ kan als richtwaarde gesteld worden dat een gemiddeld vergistingproces goed zal werken wanneer de azijnzuurconcentratie lager is dan 800 mg/l, de propionzuurconcentratie lager dan 1500 mg/l en de concentratie aan hogere vetzuren zo laag mogelijk [20]. Ook de verhouding propionzuur over azijnzuur (P/A) kan een maat zijn voor het al dan niet goed werken van de vergister. Zo zal een goed werkend vergistingsysteem gekenmerkt worden door een P/A die kleiner dan of gelijk is aan 1,4 waarbij de azijnzuurconcentratie niet meer dan 800 mg/l bedraagt [21].

Bepaling van de totale ammoniakale stikstof Een test ter bepaling van de ammoniakale stikstof kan eveneens gebruikt worden om (on)stabiliteit aan te geven. Wanneer digestaat een te hoog ammoniakgehalte heeft, kan dit erop wijzen dat het afkomstig is van een geïnhibeerd vergistingproces dat geen voldoende uitgisting kan verzekeren. Temperatuur en zuurtegraad zijn twee factoren die een grote invloed hebben op het ammoniakgehalte. In digestaat komt stikstof voor onder de minerale ammoniumvorm, maar bij een temperatuur- of pH-stijging kan dit overgaan naar het toxische ammoniak volgens (r.1.1) en Figuur 1.5:

NH 4+

→ T / pH ↑

NH 3 + H +

(r.1.1)

17

Figuur 1.5: Invloed van de pH op het NH4+-NH3-evenwicht [22]

Dus bij een hogere temperatuur komt meer ammoniakale stikstof voor onder de vorm van opgelost ammoniakgas, zodat eenzelfde ammoniakale stikstofgehalte een hogere inhibitie zal veroorzaken bij een slib, dat afkomstig is van een thermofiele reactor maar met eenzelfde pH. Voor de zuurtegraad geldt hetzelfde: door een stijging van de pH en dus een daling van het aantal H+-moleculen verschuift het evenwicht in reactie (r.1.1) naar rechts, waardoor meer ammoniakale stikstof onder de vorm van het toxische ammoniak voorkomt.

Als richtwaarde bij een stabiel werkend, niet-geïnhibeerd vergistingsysteem houdt men een concentratie aan van ongeveer 3 g NH4+-N/l. Bij hogere concentraties is een stabiel verlopende gisting nog mogelijk op voorwaarde dat aan de bacteriën voldoende tijd wordt gegund voor adaptatie. 12 g NH4+-N/l zou dan nog getolereerd worden.

In Figuur 1.6 wordt een voorstelling gegeven van de remmende werking van ammoniak. Er dient opgemerkt te worden dat de ammoniakinhibitie het meest uitgesproken is bij de waterstofconsumerende methanogene bacteriën en minder bij de acetaatsplitsende bacteriën [23].

18

NH3/ NH4+

H2 + CO2 CH3CH2COO-

CH3COO-

CH4 CH3COO- + 3 H2 + CO2

CH4 + CO2

geremde reacties remmende werking mogelijk remmende acties Figuur 1.6: Schematische voorstelling van de remmende werking van ammoniak [23]

Meten van de gaskwaliteit Een sterke daling van het methaangehalte in het geproduceerde biogas kan er ook op wijzen dat de reactor uit evenwicht is. Normaal gezien bedraagt het methaangehalte bij energiegewasvergisting minimum 50%.

19

1.2.3.2 Directe methode: batchtest [17] Voor deze test wordt een representatieve hoeveelheid digestaat in erlenmeyers gebracht. De erlenmeyers worden vervolgens met een rubberen stop luchtdicht afgesloten en geïncubeerd bij de gewenste temperatuur. Via een flexibele kunststofleiding worden de erlenmeyers verbonden met een kolf waar het geproduceerde biogas kan opgevangen en gemeten worden.

Aangezien in de eerste testreeks wordt geïncubeerd bij de overeenstemmende reactortemperatuur, is de hoeveelheid geproduceerd biogas een maat voor het gehalte aan snel omzetbaar organisch materiaal. Om zeker te zijn dat er geen biogas meer geproduceerd wordt bij lagere temperaturen, wordt een reeks batchtesten uitgevoerd bij kamertemperatuur. Hieruit kan dan afgeleid worden of opslag bij omgevingstemperatuur al dan niet problemen levert.

De interpretatie van het totaal gemeten volume biogas kan op twee manieren gebeuren. Enerzijds kan men het resultaat gebruiken om de stabiliteit van een digestaat uit te drukken in functie van het veilig transport en gebruik (waaronder ook opslag) van digestaat. Anderzijds kan men het resultaat gebruiken om de stabiliteit van een digestaat uit te drukken in functie van het gehalte aan snel omzetbaar (=onstabiel) organisch materiaal.

De batchtest kan aanzien worden als een simulatie van een met digestaat gevulde tank. De tijdens de batchtest geproduceerde hoeveelheid biogas is dus proportioneel met de hoeveelheid biogas gevormd in de tank. Door incubatie bij reactortemperatuur houdt men rekening met het feit dat het vergistingproces gestimuleerd wordt wanneer de tank zich in een warmere omgeving bevindt (bijvoorbeeld tijdens de zomer). Door regelmatig te schudden met de erlenmeyers, wordt het schudden tijdens het transport gesimuleerd.

Wanneer het digestaat zeer weinig of geen snel omzetbaar organisch materiaal bevat, wordt het digestaat stabiel genoemd. De tijdens de batchtest geproduceerde hoeveelheid biogas is dus een maat voor de hoeveelheid snel omzetbaar organisch materiaal dat in het niet-geïnhibeerde digestaat aanwezig is.

20

1.2.4 Emissies bij aanwending van digestaat [24] Bij aanwending van digestaat is vooral broeikasgasemissie te verwachten in de vorm van lachgas (N2O), terwijl de bijdrage van methaan (CH4) aan de totale uitstoot van broeikasgassen zeer gering is. Om een compleet beeld te krijgen over de milieueffecten komen naast lachgas- en methaanemissies ook ammoniakemissies en geuremissies aan bod. Zoals gezien in paragraaf 1.2.1.1 verandert de samenstelling na anaerobe vergisting. Aangenomen wordt dat de samenstelling het enige kenmerk is dat verandert, zodat er geen eisen worden gesteld met betrekking tot de aanwending van digestaat op basis van milieuaspecten. Digestaat bezit enkele voordelen ten opzichte van onvergiste mest, die hieronder worden toegelicht.

1.2.4.1 Lachgasemissie Lachgasemissie is onlosmakelijk verbonden met ammoniakemissie en nitraatuitspoeling via de stikstofkringloop (zie Figuur 1.7). Lachgas kan ontstaan tijdens nitrificatie en denitrificatie. Dit proces wordt op gang gebracht door de aanwezigheid van ammonium en/of nitraat en makkelijk afbreekbare koolstof (MAK) [25].

Figuur 1.7: Stikstofkringloop [26]

21

Bij toediening van verschillende meststoffen verschillen ook de lachgasemissies, omwille van de verschillende hoeveelheden MAK en minerale stikstof. Ook de bodem heeft een grote invloed op lachgasemissie. De aanwezigheid van MAK stimuleert het bodemleven en daarmee de mineralisatie. Mineralisatie heeft tot gevolg dat er anoxische zones in de bodem ontstaan [27], wat leidt tot de productie en emissie van lachgas [25]. Om die reden is de lachgasemissie in een compacte kleibodem groter dan bij een minder compacte zandbodem. Naast deze anoxische zones levert mineralisatie de bouwstenen van denitrificatie (nitraat) op, wat de lachgasemissie stimuleert [28]. Een groot verschil in lachgasemissie is te wijten aan de waterhuishouding in de bodem. Voor klei- en zandgronden geldt “hoe natter de bodem, hoe meer lachgasemissie door de aanwezigheid van meer anaerobe locaties” [25].

Ten slotte spelen de toepassingstechniek en het toepassingstijdstip een rol bij lachgasemissie. Uit onderzoek blijkt dat injecteren een hogere emissie van lachgas geeft ten opzichte van bovengronds aanwenden. Dit verschil is waarschijnlijk te verklaren doordat injectie de kans op anaerobe en anoxische locaties in de bodem verhoogt [28]. Het toepassingstijdstip kan herleid worden tot een al dan niet hoge temperatuur: de lachgasemissie is in grote mate afhankelijk van de microbiologische (de)nitrificatie. Bij een hogere temperatuur is het microbieel bodemleven actiever dan bij een lagere temperatuur, zodat een voorjaarstoepassing vroeg in het seizoen (bij lage temperaturen) vaak tot minder emissies zal leiden dan een toepassing later in het seizoen. Anderzijds is vroeg in het voorjaar de grondwaterstand hoger dan later in het voorjaar en in de zomer, zodat de lachgasemissie wordt bevorderd.

Lachgasemissies in de praktijk Digestaat heeft meer minerale stikstof en een lagere hoeveelheid makkelijk afbreekbare koolstofverbindingen (MAK) dan onvergiste mest. Een lagere hoeveelheid MAK remt nitrificatie en denitrificatie met een lagere lachgasemissie tot gevolg. Daarentegen stimuleert een hoger gehalte minerale stikstof nitrificatie en denitrificatie met een hogere lachgasemissie tot gevolg. De mate waarin deze twee factoren limiterend zijn hangt af van situatie tot situatie. Er zijn drie wetenschappelijke onderzoeken bekend waarin de lachgasemissie bij aanwending van vergiste en onvergiste mest wordt vergeleken, wat onvoldoende is om een gefundeerde uitspraak te doen over het verschil in lachgasemissie tussen vergiste en onvergiste mest na aanwending.

22

1.2.4.2 Methaanemissie Methaan wordt onder ongestoorde omstandigheden vastgelegd door de bodem. Een verstoring in dit proces kan optreden door het omvormen van ongestoorde grond naar landbouwgrond en door bemesting met meststoffen die ammoniak bevatten. Ammoniak verstoort de oxidatie van CH4 en kan bij een verhoogde nitrificatieactiviteit zorgen dat methaangebruikende

micro-organismen

worden

belemmerd

in

hun

omzettingen

(zie 1.2.3.1). Na het aanwenden van digestaat is emissie van methaan op twee manieren mogelijk, ten eerste via het vrijkomen van opgelost CH4, wat was opgebouwd voor de aanwending van het digestaat en ten tweede via methanogenese in de bodem. Net

zoals

bij

lachgasemissie

zijn

het

soort

meststof,

de

bodemsoort,

de

toepassingstechniek en –tijdstip en de waterhuishouding van belang voor de CH4-emissie. De hoeveelheden CH4 zijn relatief klein vergeleken met de emissie van N2O of NH3 [24] [26]. Dit verklaart de geringe aandacht in onderzoek naar CH4-emissie.

Methaanemissies in de praktijk De reductie van methaan in CO2-equivalenten door toediening van digestaat in plaats van onvergiste mest is echter verwaarloosbaar ten opzichte van lachgasemissie bij mestaanwending [27]. Een reden voor een eventueel optredende reductie is het feit dat bij vergisting het methaangas wordt opgevangen in de reactor, waardoor methaan grotendeels verdwenen is uit het digestaat.

1.2.4.3 Ammoniakemissie Ammoniakemissie zorgt voor eutrofiëring van oppervlaktewater en verzuring. Daarnaast zijn door vervluchtiging van ammoniak minder voedingsstoffen beschikbaar voor de plant. Op basis van de veranderingen in samenstelling na vergisting (een hogere pH en meer minerale stikstof) is bij aanwending van digestaat een hogere ammoniakemissie te verwachten dan bij onvergiste mest. Een mogelijke verklaring voor de hogere ammoniakemissie is het verschil in viscositeit waardoor digestaat minder snel in de bodem kan verdwijnen en zo meer ammoniak kan vervluchtigen. Echter met de beperkt aanwezige onderzoekgegevens kan dit niet bevestigd worden.

23

1.2.4.4 Geuremissie Stankoverlast door mestaanwending is een erkend probleem en wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door de vluchtige vetzuren [30]. In een stabiel digestaat zijn de meeste vluchtige vetzuren omgezet in biogas, zodat de concentratie vluchtige vetzuren laag is en de bijdrage tot geuremissie beperkt blijft. Bovendien vindt vergisting plaats in gesloten reactoren en komen de gevormde geurcomponenten in het biogas terecht. Bij verbranding van het biogas worden zij geoxideerd, zodat in de verbrandingslucht nagenoeg geen geurcomponenten meer aanwezig zijn [16]. Eventueel kan de hoger verwachte emissie van ammoniak leiden tot geurhinder [31].

24

1.2.5 Pathogenen De in organische stoffen aanwezige pathogene organismen worden bij een goed uitgevoerde vergisting verminderd met minimaal een factor 1000 [32]. Voorwaarde voor een optimale sanitatie is een voldoende lange verblijftijd in de vergistinginstallatie. De reductie van het aantal pathogene kiemen is groter naarmate de temperatuur toeneemt. Bij mesofiele vergisting (35°C) is de reductie met een factor 10 een kwestie van dagen, terwijl dit bij thermofiele vergisting (55°C) een kwestie is van uren en minuten [33]. Daarnaast worden ook onkruidzaden tijdens vergisting afgedood, de mate waarin is niet bekend, maar waarschijnlijk fundamenteel. Vanwege de kiemdodende effecten kan vergisting een bijdrage leveren aan de vermindering van de druk van ziekten en plagen in de landbouw [34].

Door het Provinciaal Onderzoeks- en Voorlichtingscentrum voor Land- en Tuinbouw werd het digestaat, afkomstig van de reactoren in het labo, onderzocht op de aanwezigheid van

Clostridium perfringens en Enterobacteriaceae. Deze worden hieronder toegelicht. Clostridium perfringens is een anaerobe, Gram-positieve, staafvormige sporenvormer die toxines produceert. Menselijke uitwerpselen bevatten steeds een aantal hitteresistente stammen van Clostridium perfringens, die eveneens gevonden worden in de uitwerpselen van varkens, runderen, kippen, schapen en ratten. Deze bacterie komt ook standaard voor in de bodemflora. De bacterie leeft zonder zuurstof, maar kan ook in leven blijven indien een beetje zuurstof aanwezig is. Hij groeit optimaal bij een temperatuur van 40°C en bij een pH tussen 5 en 8. Dit zijn de omstandigheden die heersen in biogasreactoren [34] [35].

De naam Enterobacteriaceae verwijst naar het feit dat vele vertegenwoordigers van deze familie

typische

bewoners

zijn

van

het

maagdarmkanaal

van

mens

en

dier

(enteron = ingewand). Vele soorten kunnen bederf van niet-zure levensmiddelen (vlees) veroorzaken. De Enterobacteriaceae zijn de meest gezochte micro-organismen in levensmiddelen, aangezien ze frequent de oorzaak zijn van wondinfecties en urineweginfecties. Enterobacteriaceae kunnen voorkomen in mest, in water, in de bodem, op planten en in verse producten (zoals vlees, groenten, vis en fruit) [36].

25

1.2.6 Nutriënten De nutriëntenproblematiek in Vlaanderen sleept eigenlijk al aan sinds 1991, wanneer de Europese Unie de nitraatrichtlijn heeft uitgevaardigd [37]. De Richtlijn heeft tot doel het verminderen en voorkomen van verontreiniging van water door nitraten uit agrarische bronnen. Daarbij beoogt de Richtlijn niet alleen drinkwaterbronnen te beschermen die kunnen worden beïnvloed door nitraten, maar ook verdere ecologische schade door eutrofiëring van grondwater en zoetwater in het algemeen te voorkomen. Het

mestaanbod

bedraagt

voor

de

Vlaamse

grond

50 miljoen kg P2O5

en

121,5 miljoen kg N. Bij een bemestingsnorm van 170 kg N uit dierlijke mest bedraagt de maximale

afzetmogelijkheid

vanaf

2007,

voor

dierlijke

mest

in

Vlaanderen

48 miljoen kg P2O5 en 96 miljoen kg N. Dit resulteert in een overschot op de Vlaamse mestbalans van 2 miljoen kg P2O5 en 25,5 miljoen kg N [16]. Als alternatief biedt digestaat voordelen die hier verder worden besproken.

1.2.6.1 Digestaat als alternatief [10] Digestaat bevat net als mest een belangrijke hoeveelheid nutriënten. Zowel de macroelementen N, P, K, Ca, Mg en S als heel wat spoorelementen zijn erin aanwezig. Tijdens de vergisting worden bepaalde nutriënten, waaronder stikstof, gedeeltelijk uit hun organische matrix vrijgesteld. Omwille van de anaerobe omstandigheden komt hierbij geen stikstof vrij in nitraatvorm (NO3-), zodat bij benadering 60-80% van de totale stikstof voorkomt in de vorm van het minerale ammonium, dat onmiddellijk door de plant kan opgenomen worden. Het ammonium komt niet allemaal onmiddellijk ter beschikking van de plant, maar wordt vrijgesteld uit het klei-humuscomplex op het moment dat de plant er behoefte aan heeft. Hierdoor verkleint de kans op uitspoeling, zodat eutrofiëring van oppervlakte- en grondwater beperkt wordt.

Een voordeel van ammonium ten opzichte van nitraat is dat het door zijn positieve lading in de bodem geabsorbeerd wordt aan het klei-humuscomplex wat het veel minder mobiel maakt dan nitraten. Dit maakt de kans op uitspoeling kleiner dan bij nitraten. De stikstofwerking van het digestaat is daarom redelijk vergelijkbaar met die van ammoniummeststoffen. De zuurtegraad van het digestaat is eveneens belangrijk omdat dit aspect van belang is voor

de

opneembaarheid

van

mineralen

door

planten.

Onder

gunstige

bodemomstandigheden (pH: 6-8) nemen planten voedingsstoffen het meest efficiënt op.

26

1.2.6.2 Vergelijking met kunstmest Om optimaal te kunnen groeien heeft een plant voedingsstoffen nodig. De belangrijkste zijn [38]:


Stikstof, voor de bovengrondse plantendelen en de vorming van eiwitten;




Fosfaat, voor de wortelontwikkeling;




Kali, voor de sapstroom door de plant.

Stikstof, fosfaat en kali zijn soms niet in voldoende mate of, in een niet voor de plant opneembare vorm, aanwezig in de bodem. Dit vormt dan de limiterende factor voor een optimale plantengroei, zodat tijdens de groeiperioden een aanvulling met meststoffen nodig is.

Door toepassing van digestaat als basisbemesting in plaats van dierlijke mest kan theoretisch gezien een besparing aan kunstmest worden gerealiseerd [4]. De stikstofnormen

uit

dierlijke

mest

en

andere

meststoffen

zijn

volgens

het

Meststoffendecreet gelijk, maar omwille van het feit dat digestaat een groter deel van de stikstof in de door de plant opneembare ammoniumvorm bevat, kan een besparing aan kunstmest verwezenlijkt worden.

Naast kunstmestbesparing dienen ook enkele nadelen van digestaat vermeld te worden. Digestaat is een kleverig product, dat best aangewend wordt wanneer de gewassen nog niet bovengronds zichtbaar zijn. Hier tegenover staat dan de meer hanteerbare korrelvormige kunstmest, die kan aangewend op ieder tijdstip. Volgens het MAP is er bovendien voor digestaat een emissiearme aanwending noodzakelijk, zodat digestaat dus meer kosten vergt dan het verspreiden van kunstmestkorrels. Kunstmest heeft als voordeel dat de gewenste verhouding van nutriënten kan geproduceerd worden, terwijl dit bij digestaat (nog) niet mogelijk is. Met kunstmest kan men met andere woorden gerichter te werk gaan. Voor de productie van kunstmest is echter energie nodig, terwijl digestaat wordt gevormd als restproduct tijdens de productie van biogas.

27

1.2.7 Erosie [39] Bodemerosie is een proces waarbij bodemdeeltjes (sediment) losgemaakt en verplaatst worden door water, ijs, wind of bodemwerking. In Vlaanderen neemt vooral bodemerosie door afstromend water zorgwekkende proporties aan. Winderosie kan ook voorkomen, maar is vaak een verschijnsel van lokale en tijdelijke aard, waardoor de landbouwkundige schade beperkt blijft [40]. Uit meerdere studies blijkt dat op hellende akkergronden in Vlaanderen de hoeveelheid bodem, verwijderd door erosie, varieert van één tot meer dan 10 ton per hectare en per jaar. In bepaalde gevallen worden waarden van meer dan 100 ton/ha.jaar opgemeten. Algemeen wordt aangenomen dat bodemerosie op termijn problematisch wordt als het erosiebedrag 10 tot 13 ton/ha.jaar overschrijdt. Op plaatsen waar de vruchtbare (zand)leemlaag reeds zeer dun geworden is, ligt de aanvaardbare erosiesnelheid beduidend lager.

Op Figuur 1.8 is te zien dat de problemen rond bodemerosie zich vooral situeren in de hellende leem- en zandleemgebieden van Midden-België: de Vlaamse Ardennen, het Pajotteland, het Hageland en Haspengouw. Voor meer dan 60% van het Vlaams grondgebied is bodemerosie verwaarloosbaar.

Figuur 1.8: Bodemerosie in Vlaanderen [39]

28

Bodemerosie door water is de resultante van de actie van inslaande regen en het afstromend water enerzijds, en de weerstand van de bodem anderzijds. De factoren die deze processen beïnvloeden zijn gekend:


De neerslag: hevige of langdurige regens veroorzaken bodemerosie;




Het reliëf: in vlakke gebieden komt bijna geen watererosie voor. Als de hellingen steiler en langer worden, neemt het erosierisico toe. Bodemerosie manifesteert zich het meest op steile hellingen en in zones waar veel water geconcentreerd wordt (droge valleitjes);




Het

bodemtype:

zandleem-

en

leemgronden

behoren

tot

de

meest

erosiegevoelige bodems van de wereld;


De bodemstructuur: door een goede bodemstructuur kan meer water (sneller) infiltreren en worden bodemdeeltjes minder gemakkelijk losgemaakt en verplaatst. Bodems verliezen hun stabiele kruimelstructuur, ondermeer door een afname van het organisch stofgehalte, het bodemleven en de bodem-pH, als gevolg van een verminderd gebruik van organische mest en het wegnemen van gewasresten na de oogst. Bovendien zijn de bodems meer en meer onderhevig aan compactatie door het gebruik van zware landbouwmachines;




De vegetatie: onder een dichte en permanente begroeiing, zoals bos en permanent grasland, is er relatief weinig bodemerosie. Bodemerosie wordt echter problematisch wanneer de beschermende werking van de vegetatie permanent of tijdelijk wegvalt (ontbossing, intensieve landbouw met eenjarige teelten, ...).

1.2.7.1 Gevolgen Bodemerosie wordt door de landbouwer niet altijd als problematisch ervaren. Deze vorm van landdegradatie vormt echter een reële bedreiging voor de bodemvruchtbaarheid, wat op lange termijn leidt tot een afname van de gewasopbrengsten. Op korte termijn zorgt erosie

voor

problemen

bij

het

bewerken

van

akkers

en

voor

belangrijke

opbrengstverliezen door het wegspoelen en onderspoelen van (kiem)planten.

Heel wat woonwijken in Midden-België worden regelmatig geconfronteerd met wateroverlast na lokale, hevige of langdurige regenbuien. Vaak hebben deze overstromingen een modderrijk karakter. Dit is meestal het gevolg van aanzienlijke bodemerosie op de hoger gelegen landbouwgronden, waardoor veel bodemdeeltjes worden vervoerd met het afstromende water. 29

Het gedeelte van het geërodeerde bodemmateriaal dat in de waterlopen terechtkomt, zorgt voor verhoogde kosten voor het onderhoud van waterlopen en voor het verwerken van de bagger- en ruimingsspecie. Metingen tonen aan dat 60 tot 80% van het slib in de waterlopen afkomstig is van bodemerosie. Via het geërodeerde sediment komen bovendien nutriënten en bestrijdingsmiddelen in het oppervlaktewater terecht met negatieve gevolgen, zoals eutrofiëring, voor het oppervlaktewater.

1.2.7.2 Erosiebestrijding Tot op vandaag werd de erosieproblematiek zelden brongericht aangepakt. De water- en modderoverlast werden bestreden door het bouwen van wachtbekkens en het verhogen van de waterloop- en rioolcapaciteit. Bij zeer hevige neerslag is de hoeveelheid afstromend water echter zo groot, dat dergelijke maatregelen water- en modderoverlast niet kunnen voorkomen.

Het voorkomen van bodemerosie en de stroomafwaartse effecten (modderoverlast) moet daarom aan de bron worden aangepakt, op de hellende akker zelf. De wijze waarop de mens

kan

ingrijpen

op

de

factoren

die

bodemerosie

veroorzaken,

is

sterk

plaatsafhankelijk. Daarbij moet rekening gehouden worden met de lokale fysische, technische

en

sociaal-economische

randvoorwaarden.

Eén

van

de

belangrijkste

technieken om erosie te bestrijden is het verkrijgen van een goede bodemstructuur. Bovendien draagt een goede basisbodemkwaliteit bij tot een betere productiviteit van de bodem: betere bewerkbaarheid, betere doorworteling en een verhoogde opbrengst.

Bodemstructuur is zeer belangrijk voor de goede groei van gewassen [9]. De bodemstructuur wordt hoofdzakelijk beïnvloed door de zuurtegraad (pH) en het humusgehalte.

Een optimale zuurtegraad van de bodem is belangrijk bij de opname van de nutriënten, aangezien bij een te lage pH de opname-efficiëntie van N, P, K en Mg daalt, met opbrengstvermindering van de gewassen tot gevolg. Digestaat is een licht basisch product, wat de zuurtegraad in de bodem ten goede komt. Bovendien heeft het digestaat een bufferende werking in de bodem door het aanwezige koolzuur-bicarbonaat evenwicht. Dit zorgt voor een betere buffer tegen zure regen of biologische verzuringsprocessen, zoals nitrificatie. 30

Humus in de bodem beperkt de uitspoeling van nutriënten en verbetert de biologische activiteit in de bodem. Door mineralisatie komt er stikstof uit de humus vrij voor de gewasproductie. Jaarlijks wordt 1,5 à 2 % humus afgebroken, wat dient gecompenseerd te worden. De organische stof in digestaat kan hieraan een bijdrage leveren. Volgende effecten zijn het rechtstreekse gevolg van een goede bodemstructuur:


Een stevige kruimelstructuur weerstaat beter aan de inslag van regendruppels, waardoor minder snel verslemping optreedt;




De neerslag kan beter en sneller infiltreren, zodat minder water afstroomt;




Een bodem met stevige kruimelstructuur is beter bestand tegen de erosieve kracht van afstromend water en tegelijk wordt het afstromend water door het ruwe oppervlak afgeremd.

Digestaat heeft een positieve invloed op het behouden of opbouwen van een goede bodemstructuur door de inbreng van organische stof. De droge stof van digestaat is namelijk grotendeels opgebouwd uit organische stof. De organische stof zal in de bodem afgebroken

worden

door

micro-organismen,

zodat

digestaat

bijdraagt

aan

de

humusvorming in de bodem.

Digestaat levert eveneens een bijdrage bij het stimuleren van de microflora in de bodem. Door het inbrengen van de in het digestaat aanwezige micro-organismen, vrij van pathogenen, wordt de bodem op een onrechtstreekse manier gevoed. Enerzijds worden de bacteriën in het digestaat geconsumeerd door organismen die aanwezig zijn in de bodem en die zo een overschot aan stikstof opnemen dat ze opnieuw gaan uitscheiden onder de vorm van ammonium. De bacteriën vormen dus een bron van voedsel voor andere organismen en de plant wordt onrechtstreeks voorzien van nutriënten. Anderzijds wordt door het inbrengen van een stabiele voedingsbron de bodemomgeving stabiel en kunnen micro-organismen zich goed ontwikkelen.

31

HOOFDSTUK 2: MATERIAAL EN METHODEN [41] 2.1

Semi-continue testen

Anaerobe vergisting is een industrieel proces en wordt uitgevoerd in een tank. Om een juiste inschatting te kunnen geven van procesvoering, energieopbrengst en potentieel van energiegewassen, zijn semi-continue vergistingtesten op laboschaal noodzakelijk. Onder semi-continu verstaat men een voeding die niet gelijk verdeeld is in de tijd. In de praktijk wordt in het labo drie maal daags gevoed, tijdens de werkuren.

De semi-continue testen worden uitgevoerd in horizontale reactoren met een centraal, liggend roerwerk (zie Figuur 2.1). In het labo zijn drie dergelijke reactoren aanwezig: Dolly, Pablo en Betsy. Reactor Dolly werkt bij een temperatuur van 42°C en heeft een input van enkel mais, Pablo vergist 2/3 mais en 1/3 gras bij een temperatuur van 37°C en Betsy is een thermofiele reactor (51°C) die dezelfde input als Pablo krijgt.

Motor

Temperatuursensor

Staalname

Overloop

Gasleiding Voeding

Figuur 2.1: Semi-continue reactor

32

Deze testreeks vormt een onderdeel van een serie van drie, die worden samengevat in onderstaande tabel. Hierbij staat CCM voor Corn Cob Mix.

Tabel 2.1: Drie testreeksen, waarbij input en temperatuur verschillen

Dolly

Periode 1

Pablo

Betsy

Temp

Voeding

Temp

Voeding

Temp

Voeding

37°C

mais

37°C

3/4 mais

51°C

mais

51°C

2/3 mais

1/4 CCM Periode 2

42°C

mais

37°C

2/3 mais 1/3 gras

Periode 3

42°C

3/4 mais

42°C

1/4 CCM

2/3 mais 1/3 gras

1/3 gras 51°C

3/4 mais 1/4 CCM

Elke combinatie van input (enkel mais, mais met CCM en mais met gras) werd getest bij 37°C, 42°C én 51°C.

Voeding gebeurt manueel via een vulopening onder vloeistofniveau. Staalname van digestaat gebeurt via een leiding die zich aan de andere kant bevindt dan de voedingsleiding. Na een verblijftijd van theoretisch 80 dagen komt het digestaat terecht in een sifon, die regelmatig wordt leeggemaakt. Het geproduceerde gas wordt via een flexibele leiding naar de gasmeter geleid. Deze leiding is niet geïsoleerd om condensatie van de waterdamp toe te laten. De gasmeters zijn voorzien van temperatuursensoren en ook de atmosfeerdruk in het labo wordt continu opgevolgd. Sturing van de verwarming en het roerwerk gebeurt met behulp van een PLC die eveneens alle data inleest en doorstuurt naar een computer. Deze laatste wordt gebruikt voor visualisatie en logging van het proces.

Tijdens periode één werd de maximum organische reactorbelasting (ORB) bepaald die voor dit type reactor en bij de laagste temperatuur bruikbaar was. De drie reactoren werden dan steeds bij deze ORB belast, om vergelijking toe te laten. De reactorbelasting wordt bepaald aan de hand van het droge stofgehalte en het organische stofgehalte. Het principe en de werkwijze wordt hieronder weergegeven, voor de gebruikte apparatuur wordt verwezen naar bijlage 2.

33

2.1.1 Het droge stofgehalte Het droge stofgehalte is de totale hoeveelheid opgeloste bestanddelen aanwezig in het staal en wordt berekend uit het residu dat verkregen wordt na drogen in de droogstoof bij 105°C. Een gekende massa wordt ingedampt in een vooraf gewogen porseleinen kroes en gedroogd tot constant gewicht in een oven bij 105°C.

Men gaat als volgt te werk: breng een gekend volume gehomogeniseerd monster in een voorafgewogen kroesje en damp in, in een droogstoof bij (105 ± 5)°C gedurende 24 uur. Laat de kroes afkoelen in een excicator tot kamertemperatuur en weeg het kroesje met het gedroogde monster. Het droge stofgehalte is afhankelijk van de oorspronkelijke massa staal en wordt berekend via Formule (F.2.1):

DS =

M gedroogd monster M monster

in % DS

(F.2.1)

2.1.2 Het organische stofgehalte Het organische stofgehalte is de totale hoeveelheid organische stoffen aanwezig in een monsterstaal en wordt berekend uit het residu, dat verkregen wordt na drogen bij 105°C en na uitgloeien in een moffeloven bij 550°C. Bij 550°C worden de organische bestanddelen verwijderd en blijft enkel de anorganische gloeirest over. In principe bepalen we de vluchtige stoffen en niet enkel de organische bestanddelen. Als er anorganische stoffen aanwezig zijn die relatief snel vervluchtigen, zullen deze eveneens mee bepaald worden en op deze wijze bij de organische fractie gerekend worden.

De werkwijze is hetzelfde als voor het droge stofgehalte, maar na het drogen in de droogoven, wordt het kroesje gedurende vier uur in de moffeloven geplaatst en na afkoeling tot kampertemperatuur gewogen. De berekening gebeurt met Formule (F.2.2):

OS =

M gedroogd monster − M uitgegloeid monster M gedroogd monster

in % OS op DS uitgedrukt

(F.2.2)

34

2.2

Digestaatonderzoek

2.2.1 Stabiliteitsbepaling

2.2.1.1 Indirecte methode Aan de hand van verschillende analysemethoden worden de pH, de vluchtige vetzuren, de buffercapaciteit, de concentratie vluchtige organische zuren, de ammoniumstikstof en de gaskwaliteit gemeten. Het principe en de werkwijze van de verschillende metingen worden hier toegelicht. De gebruikte apparatuur is terug te vinden in bijlage 2.

pH-meting De fermentatieve bacteriën werken optimaal in het neutrale pH-gebied, maar kunnen lichtzure pH-waarden verdragen, terwijl de methanogene bacteriën enkel werken bij een pH van 6,2 tot 7,8. Methanogene bacteriën worden gekenmerkt door zeer gevoelig te zijn voor pH-schommelingen en voor zure pH-waarden. Een dagelijkse opvolging van de pH is dus noodzakelijk.

De pH wordt onmiddellijk na het aflaten van het slib uit de reactor gemeten met van een pH-meter. Na het aflaten van het slib ontsnapt er namelijk een hoeveelheid opgeloste CO2 doordat er een verlaging optreedt van de partieeldruk. Hierdoor wordt evenwichtsreactie (r.2.1) verstoord. Het evenwicht herstelt zich en hierbij wordt waterstofcarbonaat omgezet tot koolstofdioxide en water, waardoor de pH in het monster stijgt. De pH wordt gemeten voor het voeden van de reactor, om reproduceerbare metingen te verkrijgen. H2CO3
CO2 + H2O

(r.2.1)

FOS/TAC-bepaling FOS staat voor het gehalte vluchtige organische zuren, terwijl de TAC-waarde de buffercapaciteit van het digestaat weergeeft . De FOS/TAC-waarde wordt tweemaal per week bepaald en geeft een eerste beeld van de concentratie vetzuren in de reactor, maar is slechts een indicatie. Verzuring treedt op indien de zuurvormers sneller organische zuren vormen dan de methaanproducerende bacteriën kunnen omzetten, waardoor de pH daalt en de reactor tot ontkoppeling komt.

35

Beide waarden worden bepaald aan de hand van een titratie, met nauwkeurige pHopvolging. 20 ml digestaat wordt getitreerd met zwavelzuur van 0,1 N tot een pH van 5 en dan verder tot een pH 4,4. De waarden van FOS en TAC zijn als volgt te bepalen (zie Formules (F.2.3) en (F.2.4)):

TAC= A * 250 in mg CaCO3/l

(F.2.3)

A = aantal ml H2SO4 0,1 N toegevoegd om tot pH 5 te komen

FOS =

((B *1,66) − 0,15)* 500

in mg CH3COOH/l

(F.2.4)

B = aantal ml H2SO4 0,1 N toegevoegd om van pH 5 naar pH 4,4 te gaan

Vetzuuranalyse Om een gedetailleerd overzicht te krijgen van de gehaltes van de verschillende vetzuren, wordt er op dinsdag en vrijdag een vetzuuranalyse met de gaschromatograaf uitgevoerd. Hiermee worden azijnzuur, propionzuur, boterzuur, isoboterzuur, valeriaanzuur en isovaleriaanzuur gemeten. Hoe lager de vetzuren, hoe vollediger het proces verloopt.

Het principe van gaschromatografie berust op de verdeling van de componenten tussen de stationaire fase (hoogkokende stof) en mobiele fase (helium). De scheidingsefficiëntie hangt af van het soort kolom, het dragergas, de lineaire doorstroomsnelheid en het gebruikte temperatuursprogramma.

Men gaat als volgt te werk: na afwegen van 2 g monster, addeert men achtereenvolgens 0,5 ml H2SO4 50%, 0,5 ml NaCl, 0,5 ml acrylzuur toe (= inwendige standaard) en 2 ml diëthylether. Dan mengt men de oplossing gedurende twee minuten en vervolgens wordt gedurende drie minuten gecentrifugeerd bij 3000 t/min om op die manier de etherfase te kunnen overbrengen in een vial. Na deze voorbehandeling worden de vials in de autosampler van de gaschromatograaf geplaatst en kan de analyse starten.

Bepaling van de totale ammoniakale stikstof (TAN) Deze test is nogal uitvoerig en wordt voor Dolly tweewekelijks uitgevoerd en voor Betsy en Pablo wekelijks, omdat zij naast mais ook eiwitrijk gras gevoed krijgen.

36

De totale hoeveelheid

ammoniumstikstof wordt

bepaald

met

behulp

van een

stoomdestillatie met een overmaat natriumhydroxide, volgens de Reactie (r.2.2):

NH 4+ + OH − → NH 3

(r.2.2)

De gevormde ammoniak wordt opgevangen in zoutzuur (zie Reactie (r.2.3)):

NH 3 + HCl ( overmaat ) → NH 4 Cl + HCl

(r.2.3)

De overmaat zoutzuur wordt teruggetitreerd met natriumhydroxide. Door toevoeging van methylrood als indicator wordt het evenwichtspunt gevisualiseerd door kleuromslag van rood naar geel (zie Reactie (r.2.4)):

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

(r.2.4)

De volgende methode wordt gehanteerd: weeg 5 g staal af in een Büchi-buis, leg de koeling van het stoomdestillatietoestel aan en stel de tijd in op vier minuten. Voeg met het stoomdestillatietoestel aan elke Büchi-buis 50 ml NaOH toe en start de destillatie. Voer de destillatie uit op een blanco (= 50 ml HCl) en daarna op het staal. Vang het destillaat op in een erlenmeyer met 50 ml HCl 0,1 M waaraan methylrood is toegevoegd. Stel de HCl met NaOH en titreer de oplossing in de erlenmeyer met 0,1 M NaOH tot kleuromslag. De TAN-waarde wordt berekend als volgt (zie Formule (F.2.5)):

TAN =

(Vblanco − Vtitratie )* 0,1 * 14 Vmonster

in g NH4+-N/l(F.2.5)

Meting van de gaskwaliteit Twee maal per week wordt een hoeveelheid biogas opgevangen in een gaszak om de samenstelling te bepalen. Deze wordt gemeten met een gasanalysemeter en geeft een idee van het methaangehalte in het geproduceerde biogas. Met de gasanalysemeter wordt het gehalte CH4 en CO2 gemeten. Daarna wordt de hoeveelheid CH4 procentueel op de totale som berekend (zie Formule (F.2.6)):

CH 4 =

100 * CH 4 in % CH 4 + CO2

(F.2.6)

37

2.2.1.2 Directe stabiliteitsbepaling: batchtest [17] De stabiliteit wordt getest aan de hand van een batchtest met dagelijkse opvolging van de biogasproductie. Voor deze test wordt een representatieve hoeveelheid digestaat in erlenmeyers gebracht. De erlenmeyers worden vervolgens met een rubberen stop luchtdicht afgesloten en geïncubeerd. Bij de ene testreeks worden de erlenmeyers geïncubeerd bij kamertemperatuur, terwijl bij een tweede de incubatietemperatuur voor de mesofiele reactoren 37°C bedraagt en voor de thermofiele reactor 51°C. Via een flexibele kunststofleiding worden de erlenmeyers verbonden met een kolom waar het geproduceerde biogas kan opgevangen en gemeten worden. Daar in de erlenmeyers geen mengsysteem aanwezig is, moeten de erlenmeyers op geregelde tijdstippen geschud worden. De test wordt stilgelegd wanneer er geen biogasproductie meer waargenomen wordt. De opstelling wordt in Figuur 2.2 weergegeven.

Figuur 2.2: Opstelling batch test met biogasopvang

De testen worden voor elke reactor in tweevoud uitgevoerd om eventuele afwijkingen te kunnen opsporen.

38

2.2.2 Emissies na aanwending van digestaat: batchtest In het artikel “The effect of biological oxygen demand of cattle slurry and soil moisture on nitrous oxide emissions” werd voorgesteld om een richtwaarde van 30 m³ digestaat per hectare te hanteren [24]. In verhouding tot een hoeveelheid bodem van 5 kg die kan aangebracht worden in de beschikbare erlenmeyers, wordt 9 cl digestaat aan elk van de erlenmeyers toegevoegd. Er wordt een blanco meting uitgevoerd waarbij enkel bodem aanwezig is. Opnieuw wordt elke erlenmeyer in het dubbel uitgevoerd om afwijkingen te kunnen opsporen. Aangezien het uitrijden van digestaat bij omgevingstemperatuur plaatsvindt, worden de erlenmeyers geïncubeerd bij kamertemperatuur. De kolven worden op regelmatige tijdstippen geschud om invloeden van buitenaf zoveel mogelijk in rekening te brengen.

Het principe van de meting is analoog als deze voor de stabiliteitstesten. De erlenmeyers worden verbonden met kolven via een kunststofleiding en dagelijks worden de eventuele emissies opgevolgd door een daling van de waterstand in de overeenstemmende kolf op te meten. Ook de samenstelling van het gas wordt opgevolgd door gebruik van de gasanalysemeter.

39

HOOFDSTUK 3: RESULTATEN 3.1

Semi-continue testen

Tijdens

de

eerste

testperiode

op

laboschaal

werd

de

maximale

organische

reactorbelasting (ORB) onderzocht. Voor het gebruikte type reactoren is een theoretische ORB van 6,186 kg VS/(m³.d) maximaal. Om deze te bereiken wordt de ORB in stappen van 15% opgedreven (zie Figuur 3.1). Bij een te grote of te snelle opdrijving, trad er verzuring van de reactor op zodat de voeding genoodzaakt terug verlaagd moest worden. 8

7

ORB (kg VS/m³.d)

6

5

Dolly Pablo

4

Betsy

3

2

1

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.1: Opdrijving ORB tot een maximumwaarde van 6,186 kg VS/(m³.d)

Ondanks de verschillende werktemperaturen en de verschillende inputstromen vertonen de hoeveelheden geproduceerd gas, uitgedrukt in liter per uur, hetzelfde verloop. De gasproducties in liter per uur worden voor twee stabiele weken afgebeeld. Om de figuren overzichtelijk te houden wordt voor elk van de reactoren de gasproductie weergegeven in een afzonderlijke figuur.

40

Ongeveer een half uur na iedere voeding verschijnt er een stijging in de biogasproductie (een piek in de grafiek), zodat driemaal per dag voeden leidt tot drie pieken per dag. Voeding gebeurt enkel op de vijf weekdagen, tussen 9 uur en 18 uur, dit uit zich in een daling van de gasproductie iedere nacht en een daling tijdens het weekend gevolgd door een herstelperiode, waarbij de gasproductie terug wordt opgebouwd om naar het einde van de werkweek toe constant te worden.

Dolly 12

4-12 tem 10-12 11-12 tem 17-12

10

gasproductie (l/h)

8

6

4

2

0 maandag

dinsdag

woensdag

donderdag

vrijdag

zaterdag

zondag

maandag

Figuur 3.2: Gasproductie in l/u voor Dolly

41

Pablo 12

4-12 tem 10-12 11-12 tem 17-12

10

gasproductie (l/h)

8

6

4

2

0 maandag

dinsdag

woensdag

donderdag

vrijdag

zaterdag

zondag

maandag

Figuur 3.3: Gasproductie in l/u voor Pablo Betsy 4-12 tem 10-12

12

11-12 tem 17-12

10

gasproductie (l/h)

8

6

4

2

0 maandag

dinsdag

woensdag

donderdag

vrijdag

zaterdag

zondag

maandag

Figuur 3.4: Gasproductie in l/u voor Betsy

42

Op basis van onderstaande figuur kiezen we de periode van week 8 tot en met week 12 (met uitsluitsel van week 9, zie verder), dus vanaf 20 november tot en met 24 december, om de productiviteitscijfers op te baseren.

1000,00

Dolly Pablo Betsy

917

900,00

853 807

800,00

Gasproductie (l/week)

662

640

781

778

725

672

685 639

765

724 709

711

700,00

792

772

761

683

695

674

672

Week 11

Week 12

633

594

600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 Week 1

Week 2

Week 3

Week 4

Week 8

Week 9

Week 10

Figuur 3.5: Gasproductie in liter per week

De opstartperiode is niet bruikbaar voor het bepalen van de productiviteit, zodat week 1 hier overeenkomt met een maximum reactorbelasting voor Pablo en Dolly. Week 2 en 3 hebben nog te lage producties en week 5, 6 en 7 werden geëlimineerd op basis van het onregelmatige voedingsregime tijdens de week van 1 november (week 5). Om een aansluitend geheel te krijgen, wordt week 4 niet meegerekend, zodat er nog vijf weken overblijven. Van deze vijf weken wordt week 9 geschrapt omdat er op maandag 27 november niet gevoed werd.

De gasproductie wordt voor de vier overblijvende weken bekeken ten opzichte van de totale hoeveelheid voeding, uitgedrukt in organisch droge stof (oDS). De gasproducties worden afgelezen uit de loggingfiles, die automatisch via de PLC werden gegenereerd: het cumulatief gasvolume aan het begin van de week (maandag net na middernacht) werd afgetrokken van het cumulatief gasvolume aan het einde van de week (zondag net voor middernacht). Van deze vier weken wordt de hoeveelheid oDS berekend op basis van de hoeveelheid die gevoed werd gedurende de vijf werkdagen. Deze voeding wordt dan uitgemiddeld over zeven dagen om de werkelijke ORB in rekening te brengen.

43

Men komt tot de volgende productiviteitscijfers:


Dolly: (806 ± 27) l/kg oDS




Pablo: (710 ± 5) l/kg oDS




Betsy: (751 ± 4) l/kg oDS

Dolly, die enkel mais gevoed krijgt, is het meest productief. Aangezien de andere twee reactoren dezelfde input hebben, is het duidelijk dat er een onderscheid is tussen een mesofiel en thermofiel proces.

In een volgende stap wordt de gemiddelde gasproductie voor elke weekdag bekeken. Er wordt enkel gerekend met de producties vanaf de maximale ORB, dit wil zeggen dat de daggemiddeldes worden berekend zonder de opstartperiode. Voor Dolly loopt de opstartperiode tot 5 oktober 2006, vanaf dan bedraagt de reactorbelasting van 6,186 kg VS/(m³.d). Voor Pablo en Betsy zijn de data respectievelijk 28 september 2006 en 24 oktober 2006. Deze daggemiddeldes zijn visueel voorgesteld in Figuur 3.6 en concrete cijfers zijn terug te vinden in Tabel 3.1. De dagproducties worden berekend over 24 uren, te beginnen om 12 uur ’s nachts. Ook van

de

dagen

dat

er

geen

volledige

logging

ter

beschikking

was

(bijvoorbeeld 24 uren geteld vanaf 9u ’s morgens), worden gemiddeldes berekend. Pablo vertoont een afwijking als deze arbitraire gemiddeldes worden opgenomen in de berekening, dus om een uniforme vergelijking tussen de reactoren mogelijk te maken, worden deze arbitraire gemiddeldes niet meegerekend. Daggemiddelde 160,00

140,00

Gasproductie (l/u)

120,00

100,00 Dolly Pablo Betsy

80,00

60,00

40,00

20,00

0,00 maandag

dinsdag

woensdag

donderdag

vrijdag

zaterdag

zondag

Figuur 3.6: Daggemiddeldes voor de drie reactoren

44

Tabel 3.1: Gemiddeldes in liter per dag voor de drie reactoren

Dolly

Pablo

Betsy

Maandag (l/dag)

99,38

79,26

78,70

Dinsdag (l/dag)

121,31

103,50

126,05

Woensdag (l/dag)

127,77

115,74

131,72

Donderdag (l/dag)

133,78

127,69

140,77

Vrijdag (l/dag)

139,82

123,67

146,34

Zaterdag (l/dag)

90,03

82,30

80,96

Zondag (l/dag)

65,67

55,20

46,12

Totaal (l/week)

777,76

687,36

744,66

Algemeen kan gesteld worden dat de gasproductie de eerste helft van de week sterk toeneemt, en een maximum bereikt op donderdag en vrijdag. Het valt op dat de productie van Pablo en Dolly vrijwel lineair verloopt, maar dat Betsy bij het begin en het einde van de week een sterk verschillend verloop vertoont ten opzichte van de andere reactoren. Er is een lineair verloop tussen Pablo en Dolly, maar toch produceert Pablo duidelijk minder dan Dolly. Ook is er een tendens zichtbaar dat de productiviteit hoger is bij hogere temperatuur, ondanks de gelijke ORB.

Een zeer interessant fenomeen dat zich voordoet is een vierde piek in de biogasproductie die in de nacht van maandag op dinsdag verschijnt. Zoals zichtbaar in Figuur 3.3 is er niet echt sprake van een verhoogde gasproductie voor Pablo, zodat Dolly en Betsy tegenover elkaar worden uitgezet (zie Figuur 3.7).

45

4-12 tem 10-12 12 Dolly Betsy 10

gasproductie (l/h)

8

6

4

2

0 maandag

dinsdag

woensdag

donderdag

vrijdag

zaterdag

zondag

maandag

Figuur 3.7: Verschijning van de nachtpiek op dinsdagmorgen

3.1.1 Conclusies Eerste en wellicht belangrijkste conclusie die kan gemaakt worden is het belang van continu voeden. Voor de verwerking van de gegevens werd reeds selectief te werk gegaan en werd enkel gebruik gemaakt van de gegevens afkomstig van stabiele weken, dit wil zeggen de weken waarin systematisch werd gevoed.

Verder onderzoek is nodig om de plotse stijging in de biogasproductie na elke voeding te verklaren. Een eerste hypothese stelt dat door inbreng van zuur materiaal een daling van de pH optreedt waardoor CO2 kan ontsnappen. Dosering van een hoeveelheid mineraal zuur maakt het mogelijk deze hypothese te onderbouwen of te verwerpen. Ook analyses van de inputsamenstellingen, waarbij de hoeveelheid ruwe celstof, eiwitten, vetten, … bepaald wordt, kan hierover uitsluitsel geven. In een tweede theorie gaat men ervan uit dat bij iedere voeding snel omzetbaar materiaal (vluchtige vetzuren) toegediend wordt, dat door de methanogene bacteriën onmiddellijk wordt omgezet tot biogas. Ook dit kan men onderbouwen of verwerpen door het doseren van een hoeveelheid vetzuren. 46

Wanneer de gasproducties in functie van het organisch droge stofgehalte worden vergeleken, is een verschil merkbaar tussen de gebruikte inputs. Dolly produceert meer biogas, uit dezelfde hoeveelheid voeding (oDS), dan Pablo en Betsy. Bij Pablo kan dit enerzijds te wijten zijn aan de lagere reactoremperatuur of anderzijds aan de voeding van gras naast mais. Betsy, die vergist bij een hogere temperatuur dan Dolly, vertoont een lagere biogasopbrengst per week mogelijk ook omwille van de voeding van gras naast mais of omwille het optreden van een tekort aan afbreekbaar materiaal. Deze laatste hypothese voor Betsy wordt verder toegelicht.

De thermofiele reactor toont bij de vergelijking van de producties tussen de verschillende weekdagen een diepere daling tijdens het weekend en een trager herstel na het weekend. Een mogelijke verklaring is dat de hogere reactortemperatuur zorgt voor een versnelde vergistingreactie, waardoor het snel afbreekbaar materiaal (vluchtige vetzuren, zetmeel, suikers) sneller uitgeput zal geraken, zodat de biogasproductie stilvalt. Deze uitputting kan dan op zijn beurt tot gevolg hebben dat de bacteriën meer tijd nodig hebben om zich te herstellen na het weekend. Bij de mesofiele reactoren duurt het langer eer deze makkelijk omzetbare stoffen zijn verwerkt, waardoor de bacteriën actief blijven en er in het weekend nog een zekere gasproductie mogelijk blijft. Dit trager herstel van de thermofiele reactor uit zich dan op maandag in een lagere gasopbrengst.

Dinsdag,

woensdag,

donderdag

en

vrijdag

vertoont

Betsy

een

meeropbrengst ten opzichte van Dolly, maar de totale weekopbrengst blijft voor Betsy lager dan voor Dolly.

Voor de nachtelijke stijging in de biogasproductie is nog geen verklaring. Enkel bij Dolly en Betsy is een nachtpiek zichtbaar, mogelijk omwille van het feit dat deze reactoren vergisten bij een verhoogde temperatuur (respectievelijk 42°C en 51°C). Men kan wel een onderscheid maken tussen het tijdstip van verschijnen voor mesofiel en thermofiel. Een mogelijke verklaring is dat door het tekort aan afbreekbaar materiaal de thermofiele reactor mogelijk meer tijd nodig heeft om zich te herstellen, waardoor de nachtelijke piek in de productie later verschijnt dan bij de mesofiele reactor.

Naar de praktijk toe kan men stellen dat de geproduceerde hoeveelheid gas per voedingshoeveelheid wordt berekend op basis van de reële ORB, aangezien de voeding wordt uitgemiddeld over zeven dagen. Om de productiviteitscijfers te kunnen extrapoleren naar een reële installatie is bijkomend onderzoek nodig op grotere schaal (piloottesten).

47

3.2

Digestaatonderzoek

3.2.1 Stabiliteitsbepaling

3.2.1.1 Indirecte methode De gegevens worden over de ganse periode beschouwd (inclusief de opstartperiode) om aan te tonen dat de bacteriën een adaptatieperiode nodig hebben.

pH-meting Opvolging van de pH levert een eerste eenvoudige indicatie om de stabiliteit na te gaan. 9,5

8,5

pH

Dolly Pablo Betsy Maximum Minimum 7,5

6,5 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.8: pH-opvolging van de drie reactoren

De pH-waarden vielen ruim binnen de grenzen, waarbuiten sprake is van een verminderde anaerobe afbraak (beneden 6,5 of boven 9, zie Figuur 3.8). De pH werd dagelijks gemeten en varieerde tussen:


Dolly: 7,67 ± 0,15




Pablo: 7,74 ± 0,14




Betsy: 8,06 ± 0,17

De gemiddeldes voor Dolly en Pablo vallen in het optimale gebied (6,2 – 7,8), dit voor Betsy ligt er net boven. 48

FOS/TAC-bepaling In het labo wordt een buffercapaciteit, die onder het minimum van 10 000 mg CaCO3/l ligt, aanzien als een bedreiging voor de stabiliteit van de reactoren. Volgens Figuur 3.9 kan aangenomen worden dat de reactoren stabiel werken gedurende de hele testperiode. Een kleine daling is voor Dolly waarneembaar, die ook zijn uitwerking heeft in Figuur 3.10 en Figuur 3.11. In de paragraaf “Conclusies”, horende bij dit hoofdstuk, wordt een hypothese geformuleerd voor deze daling. 18000

16000

Buffercapaciteit (mg CaCO3/l)

14000

12000 Dolly Pablo Betsy Minimum

10000

8000

6000

4000

2000

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.9: Buffercapaciteit (TAC)

Figuur 3.10 laat zien dat de totale concentratie vluchtige vetzuren voor Dolly en Betsy globaal gezien lager ligt dan de maximumwaarde van 4000 mg CH3COOH/l, terwijl Pablo deze maximumwaarde gedurende praktisch de hele testperiode overschrijdt. In het algemeen is een stijgende trend zichtbaar op het einde van de testperiode.

De buffercapaciteit bij Pablo is niet voldoende om de overschrijding van de maximum FOS-waarde te ondervangen, zodat de FOS/TAC-verhouding ook gedurende bijna de hele testperiode boven de maximumwaarde ligt (zie Figuur 3.11). Omwille van de stijgende concentratie vluchtige zuren, overschrijden Dolly en Betsy op het einde de maximum FOS/TAC-waarde. Deze stijging is groter voor Dolly, door een daling van de buffercapaciteit.

49

9000

8000

FOS (mg CH3COOH/l)

7000

6000 Dolly Pablo Betsy Maximum

5000

4000

3000

2000

1000

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.10: Totale concentratie vluchtige vetzuren (FOS)

0,7

0,6

FOS/TAC

0,5

0,4

Dolly Pablo Betsy Maximum

0,3

0,2

0,1

0,0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.11: FOS/TAC-verhouding van de drie reactoren

50

Vetzuuranalyse Omdat FOS/TAC eerder indicatief is, worden hieronder de concentraties vluchtige vetzuren (VVZ) weergegeven die bepaald werden met de gaschromatograaf (GC). De concentratie hogere vetzuren is verwaarloosbaar, zodat enkel de vetzuren AZ en PZ worden weergegeven. Aan de hand van de concentraties AZ en PZ, kan de verhouding P/A bepaald worden, die voor een stabiel vergistingproces niet hoger mag worden dan 1,4. P/A wordt uitgezet in Figuur 3.12 en Figuur 3.13. De concentraties AZ en PZ worden weergegeven in Figuur 3.14 respectievelijk Figuur 3.15.

1,6

1,4

1,2

P/A

1

Dolly Betsy Maximum Max ORB Dolly bereikt Max ORB Betsy bereikt

0,8

0,6

0,4

0,2

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.12: P/A-verhouding van Dolly en Betsy

In Figuur 3.12 is P/A getoond voor Dolly en Betsy, P/A van Pablo is groter zodat deze apart wordt weergegeven. Een plotse stijging in de verhouding is zichtbaar voor Pablo, als gevolg van een overschrijding van de PZ-concentratie (zie Figuur 3.15), aangezien de AZconcentratie tijdens deze periode normaal is (zie Figuur 3.14). Mogelijk is dit te wijten aan een overbelasting van de reactor, waarna de voeding werd stilgelegd tot de vetzuurconcentraties terug aanvaardbare waarden bereikten.

51

60

50

P/A

40 Pablo Maximum Max ORB bereikt

30

20

10

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

datum

Figuur 3.13: P/A-verhouding van Pablo, met als maximumwaarde 1,4

5000 4500 4000

Azijnzuur (mg/l)

3500 Dolly Pablo Betsy Maximum

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.14: Azijnzuurconcentratie

52

De maximumwaarde van 800 mg AZ/l wordt tijdens de opstartperiode van Dolly en Betsy overschreden, later niet meer. Pablo vertoont één uitschieter van de AZ-concentratie, maar werd snel terug hersteld.

De PZ-concentratie ligt voor Dolly en Betsy nooit hoger dan 1500 mg PZ/l. Pablo daarentegen heeft een eigenaardig verloop van de propionzuurconcentratie, met één overschrijding van de maximumwaarde (zie Figuur 3.15). Waar de concentratie PZ bij Dolly en Betsy verwaarloosbaar klein is, werd de voeding bij Pablo toch enkele dagen stopgezet tot de opgestapelde vetzuren verwerkt waren. 2500

Propionzuur (mg/l)

2000

Dolly Pablo Betsy Maximum

1500

1000

500

0 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.15: Propionzuurconcentratie

53

Bepaling van de TAN Ammoniak kan evenals de vetzuren een remmende werking hebben op de anaerobe vergisting, zoals eerder gezien in paragraaf 1.2.3.1. Daarom wordt een richtwaarde van 3 g NH4+-N per liter aangehouden (zie Figuur 3.16). De lichte overschrijding van de thermofiele reactor ligt in de opstartperiode en de bacteriën kunnen mits adaptatie hogere concentraties tolereren. 3,5

3

2,5 TAN (g N/l)

Dolly Pablo Betsy Maximum 2

1,5

1 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.16: TAN-waarde met als maximumwaarde 3 g NH4+-N/l

54

Meting van de gaskwaliteit Ook het methaangehalte in het biogas kan aangeven of de vergisting stabiel verloopt. Deze hoeveelheid moet minimum 50% CH4 bedragen. 58

56

54 % CH4

Dolly Pablo Betsy Minimum

52

50

48 21/08/2006

10/09/2006

30/09/2006

20/10/2006

9/11/2006

29/11/2006

19/12/2006

Figuur 3.17: Methaangehalte met als minimumwaarde 50 %

Hier en daar is er op Figuur 3.17 een methaangehalte kleiner dan 50 % zichtbaar, maar de gemiddeldes geven aan dat de gaskwaliteit voldoende is:


Dolly: (52,37 ± 1,23) % CH4




Pablo: (51,58 ± 1,48) % CH4




Betsy: (52,43 ± 1,50) % CH4

Om het vermoeden, verkregen via de indirecte methode, van stabiel werkende reactoren te bevestigen, worden twee reeksen batchtesten uitgevoerd.

55

3.2.1.2 Directe methode: batchtest met opvolging van de biogasproductie Eén van de testreeksen wordt uitgevoerd bij de overeenstemmende reactortemperatuur, zodat de hoeveelheid biogas, die hierbij wordt geproduceerd, een maat is voor de omzetting van organisch materiaal. Er wordt minder dan 6 m³ biogas per ton digestaat geproduceerd en na 15 dagen is een stagnatie in de productie zichtbaar (zie Figuur 3.18). Voor Pablo blijft de productie al constant na negen dagen. Reactortemperatuur 6 Dolly Pablo Betsy

Biogas (m³/ton)

4

2

0 0

5

10

15

20

Tijd (dagen)

Figuur 3.18: Batchtest ter bepaling van de stabiliteit, reactortemperatuur

Ook werd de stabiliteit getest op kamertemperatuur om zeker te zijn dat er geen problemen

zouden

optreden

tijdens

eventuele

opslag

van

digestaat.

Op

kamertemperatuur stagneert de biogasproductie al na tien dagen (zie Figuur 3.19), zodat de normale duur van een reeks batchtesten (21 dagen) verkort wordt.

56

Kamertemperatuur 0,6 Dolly Pablo Betsy

Biogas (m³/ton)

0,4

0,2

0,0 0

2

4

6

8

10

12

14

Tijd (dagen)

Figuur 3.19: Batchtest ter bepaling van de stabiliteit, kamertemperatuur

Voor alle twee de temperatuurgebieden vertoont Dolly een grotere gasproductie dan Pablo en Betsy, maar de gasproductie van Dolly is nog niet noemenswaardig hoog.

57

3.2.1.3 Conclusies De hogere pH-waarde bij Betsy wijst erop dat een thermofiele vergisting minder stabiel is dan een mesofiele. De hogere FOS-waarde voor Pablo kan te wijten zijn aan een minder goede afbraak van gras bij 37°C. Voor alle drie de reactoren is een stijgende trend binnen de FOS-waarden zichtbaar, wat kan wijzen op een eventuele beginnende onstabiliteit. Voor Dolly wordt deze vermoedelijke beginnende onstabiliteit nog eens benadrukt door een daling van de buffercapaciteit. Echter, bij de nauwkeurigere vetzuurbepaling met de GC is te zien dat deze hogere waarden geen reden zijn voor onstabiliteit, aangezien de waar te nemen uitschieters van de vetzuurconcentratie liggen nog binnen de opstartperiode. Enkel Pablo vertoont gedurende een korte periode een hogere PZ-concentratie, die vermoedelijk een gevolg is van een verkeerde berekening van de nodige input, zodat de reactor tijdelijk overbelast werd. Na overschrijding van de maximumwaarde werd de reactor een paar dagen niet gevoed, zodat de bacteriën tijd kregen om he t opgestapelde propionzuur te verwerken. Na daling van de PZ-concentratie tot aanvaardbare waarden werd de voeding hervat. Het ammoniumstikstofgehalte vertoont geen concentraties die kunnen leiden tot vorming van het toxische ammoniak, net als die gaskwaliteit die een gemiddelde heeft van minimum 50% voor elk van de reactoren.

Deze indirecte methode kan slechts een indicatie tot (on)stabiliteit geven. Om het vermoeden, dat het digestaat voldoende uitgegist is, te onderbouwen, worden twee reeksen

batchtesten

uitgevoerd:

één

op

kamertemperatuur

en

één

op

reactortemperatuur. De kleinere productie bij incubatie op kamertemperatuur van de thermofiele reactor is mogelijk te wijten aan de sterke temperatuurdaling. Omdat de bacteriën niet langer in het optimale temperatuurgebied verblijven, worden ze mogelijk geremd in hun werking. Bij incubatie op reactortemperatuur kunnen de bacteriën verder werken in het temperatuurgebied

waaraan ze geadapteerd zijn,

zodat het

mogelijk

is

meer

voedingsstoffen om te zetten tot biogas. De gevormde biogasproducties zijn bij incubatie op reactortemperatuur hoger en stagneren later dan bij incubatie op kamertemperatuur, maar de geproduceerde hoeveelheden bij reactortemperatuur zijn zeer klein, zodat mag gesteld worden dat het digestaat stabiel is. 58

3.2.2 Emissies na aanwending van het digestaat

Emissies 1 Dolly Pablo Betsy

Biogas (m³/ton)

0,8

0,6

0,4

0,2

0 0

2

4

6

8

10

12

14

Tijd (dagen)

Figuur 3.20: Batchtesten in verband met emissies, op kamertemperatuur

Als we digestaat op een hoeveelheid bodem aanbrengen in een afgesloten erlenmeyer en de gevormde emissies meten aan de hand van een verbinding met een watergevulde kolf, zien we dat deze emissies uitermate laag zijn en dat reeds na een tiental dagen geen emissies meer worden gevormd (zie Figuur 3.20). De emissies worden niet hoger dan één m³ biogas per ton biomassa. Gebruik van de gasanalysemeter maakt het mogelijk te achterhalen dat de gevormde emissies bestaan uit CO2 en O2, terwijl uitstoot van CH4 niet wordt waargenomen. Ook hier werd de duur van de testreeks ingekort, omdat er al vroegtijdig een stagnatie optrad.

59

3.2.2.1 Conclusies De testen zijn slechts representatief tot op zekere hoogte, aangezien invloeden van buitenaf, zoals regen en wind, niet in rekening konden worden gebracht. Een bruikbare methode om lachgas te meten werd niet gevonden, dus enkel het aandeel van CH4, CO2 en O2 is gekend in de emissies. CH4 was niet in de emissies aanwezig. De CO2, afkomstig van de bodemrespiratie, kan niet worden verwijderd, omdat de erlenmeyers luchtdicht afgesloten zijn en er geen aanvoer van verse lucht mogelijk is. Tijdens het bodemrespiratieproces is er verbruik van O2, zodat op het einde van de testreeks de O2-concentratie duidelijk is afgenomen, terwijl de concentratie CO2 is toegenomen. Toch ziet men dat de gevormde emissies zeer klein zijn, zodat kan geconcludeerd worden dat de bijdrage van digestaat tot het broeikaseffect en de geurhinder door ammoniak beperkt blijven.

3.2.3 Pathogenengehalte Het Provinciaal Onderzoeks- en Voorlichtingscentrum voor Land- en Tuinbouw (POVLT) heeft het aantal kiemvormende eenheden Clostridium perfringens en Enterobacteriaceae per gram digestaat bepaald (zie bijlage 2). De aanwezigheid van Clostridium perfringens bedraagt voor Dolly, Pablo en Betsy respectievelijk 1300, 1400 en <1 kiemvormende eenheden per gram. Enterobacteriaceae is aanwezig in een aantal van respectievelijk 290, 20 en <1 kiemvormende eenheden per gram digestaat.

Mevrouw Drouillon werkt aan het project “Digestaat als alternatief voor kunstmest” en heeft hiervoor de aanwezigheid van deze twee bacteriën onderzocht in verse varkensmest. In verse varkensmest waren beide bacteriën aanwezig in een veel groter aantal, namelijk 8200 kiemvormende eenheden per gram voor beide. Door aanwending van digestaat in plaats van dierlijke mest kan het aantal pathogenen in de bodem teruggedrongen worden [42].

60

3.2.4 Nutriëntenbalans De hoeveelheden stikstof, fosfor en kalium in het digestaat van elke reactor werden onderzocht door het labo van het POVLT (zie bijlage 2) en worden weergegeven in onderstaande tabel.

Tabel 3.2: Resultaten van analyses, uitgevoerd door POVLT, Beitem

g/kg VM

Dolly

Pablo

Betsy

Stikstof

4,09

4,83

3,74

Fosfor

0,78

1,12

0,84

Kalium

5,01

6,66

3,35

Om een vergelijking te kunnen maken met kunstmest is een omrekening naar de percentages N, P2O5 en K2O op het totaalgewicht van de verpakking noodzakelijk. Eerst rekenen we de hoeveelheden P en K om naar P2O5 en K2O aan de hand van de molmassa’s van P en K, respectievelijk 30,97 en 39,10 g/mol (Tabel 3.3).

Tabel 3.3: Omrekening naar P2O5 en K2O

g/kg VM

Dolly

Pablo

Betsy

Stikstof

4,09

4,83

3,74

P2O5 (142 g/mol)

3,58

5,14

3,85

K2O (94,2 g/mol)

12,07

16,05

8,07

Daarna kan omgerekend worden naar de percentages nutriënten op het totaalgewicht (Tabel 3.4).

Tabel 3.4: Omrekening naar percentages op het totaalgewicht

%

Dolly

Pablo

Betsy

Stikstof

0,41

0,48

0,37

P2O5 (142 g/mol)

0,36

0,51

0,39

K2O (94,2 g/mol)

1,21

1,61

0,81

61

3.2.4.1 Conclusies Het is nuttig om te weten of de hoeveelheid digestaat die geproduceerd wordt, terug op het land mag gevoerd worden zonder de normen opgelegd door het MAP te overschrijden. Men begint met de hoeveelheid terug te voeren stikstof te controleren. Enerzijds kan men dit berekenen aan de hand van het stikstofgehalte in mais, anderzijds met het stikstofgehalte in het digestaat. De situatie wordt bekeken voor Dolly, waarbij het digestaat enkel op maisgrond wordt teruggevoerd.

DS - opbrengst van mais : 17 ton/ha [43]

  ⇒ 56,7 ton verse mais (VM)/ha Gemiddeld DS - gehalte van mais : 30% [eigen resultaten ] In het Tabellenboek Veevoeding 2005 wordt voor kuilmais met een DS-gehalte tussen 28 en 32% een gemiddelde hoeveelheid stikstof van 3,9 kg per ton VM vermeld [44]. Per hectare bedraagt de hoeveelheid stikstof dan 221 kg. Deze hoeveelheid wordt in de vergister ingebracht en, er van uitgaande dat er geen stikstof verloren gaat, komt dit er integraal terug uit. Om de kringloop te sluiten zou de door de reactor geproduceerde hoeveelheid digestaat terug op het land gevoerd moeten worden (zie Figuur 3.21). Dus de hoeveelheid digestaat die teruggevoerd moet worden heeft een stikstofgehalte van 221 kg/ha. Het MAP legt echter een maximumwaarde op van 170 kg N/ha, zodat de balans niet in evenwicht is en het geproduceerde digestaat niet volledig mag teruggevoerd worden.

Figuur 3.21: Kringloop van een vergistinginstallatie [6]

62

De tweede berekeningswijze vertrekt van het stikstofgehalte in het digestaat. Gerekend met een gemiddeld droge stofgehalte van 9% voor het digestaat, wordt 17 ton DS ingaand materiaal verwerkt tot 5,1 ton DS digestaat. Hierbij moet de hoeveelheid digestaat, afkomstig van het natte ingaand materiaal, geteld worden, dit is 70% (DS van mais=30%) van 56,7 ton vers materiaal, dus 39,7 ton nat digestaat. De totale digestaatproductie wordt dan 44,8 ton per hectare. Met een stikstofgehalte van 4,09 g/kg VM, bedraagt het stikstofgehalte per ha 183 kg.

De ene methode bevestigt de uitkomst van de andere: het proces is niet in balans, de hoeveelheid geproduceerde digestaat mag niet integraal terug op het land gevoerd worden. De biogasproducent zal dus extra kosten moeten betalen om zijn digestaat elders af te zetten.

Voor de bemesting van zijn land maakt een akkerbouwer tegenwoordig gebruik van dierlijke

mest,

aangevuld

met

kunstmest.

Aangezien

er

in

Vlaanderen

een

nutriëntenoverschot heerst, zal deze akkerbouwer betaald worden voor het gebruik van dierlijke mest. Als deze akkerbouwer in de toekomst een anaerobe vergistingtank installeert, zal hij in de plaats van dierlijke mest gebruik kunnen maken van digestaat, zodat de inkomsten voor het gebruik van dierlijke mest vervallen. Aangezien de kringloop niet gesloten kan worden volgens de huidige wetgeving, waarbij digestaat onder “andere meststoffen” valt met als norm 170 kg N/ha, moet hij nog bijkomende kosten betalen voor de afzet van het overtollige digestaat en eveneens kosten maken voor een verdere aanvulling met nutriënten uit kunstmest.

Echter, als men na verdergaande onderzoeken kan aantonen dat de eigenschappen van digestaat zo dicht aanleunen bij deze van kunstmest, dan is het mogelijk dat digestaat in de toekomst binnen de wetgeving (gedeeltelijk of volledig) wordt gerekend tot kunstmest en mag er per hectare meer stikstof teruggevoerd worden (250 kg N/ha). Als op deze manier

de

teruggevoerde

hoeveelheid

verhoogd

kan

worden,

zal

er

geen

digestaatoverschot meer zijn, zodat geen extra afzetkosten nodig zijn en kan eveneens kunstmest bespaard worden.

63

De akkerbouwer verliest enerzijds een inkomen door digestaat te gebruiken, maar dit kan gedeeltelijk gecompenseerd worden door een besparing aan kunstmest. Hieronder volgt een schematisch overzicht van eventuele kostenbesparingen die kunnen verwezenlijkt worden. Voor het gebruik van digestaat wordt gerekend met de hoeveelheid stikstof, die in de analyseresultaten van het POVLT terug te vinden is. Dit wil zeggen dat voor de kringloop rekening wordt gehouden met 183 kg terug te voeren stikstof per hectare. Voor de hoeveelheid aan te brengen kunstmest wordt voortgegaan van een suggestie door Pillaert Meststoffen [45]. De reductie van kunstmest is arbitrair gekozen en is slechts een veronderstelling. De prijs van kunstmest wordt volgens bijlage 3 gesteld op €200/ton. In de tweede situatie is er een digestaatoverschot, waarvoor €15 per ton zal moeten betaald worden om het af te zetten [46].

Akkerland, zonder

Akkerland, met vergister

Akkerland+vergister

vergistinginstallatie:

(huidige wetgeving):

(wetgeving als digestaat = ± kunstmest):

40 ton dierlijke mest/ha:

Geen 40 ton dierlijke

Geen 40 ton dierlijke

mest/ha:

mest/ha:

€0

€0

Teveel aan digestaat:

Kringloop OK:

13 ton

Geen digestaatoverschot

- €195

€0

Kunstmest: 650 kg/ha:

Kunstmest: 650 kg/ha

Kunstmest: 450 kg/ha

- €130

- €130

- €90

Totaal: + €870

Totaal: - €325

Totaal: - €90

+ €1000

Als in de toekomst digestaat, al dan niet volledig, zal gerekend worden tot kunstmest, wordt de economische balans voor de akkerbouwer positiever.

De omrekening naar nutriëntenhoeveelheid in percentages geeft aan dat digestaat minder nutriënten bevat dan kunstmest, zodat meer digestaat moet aangewend worden om hetzelfde nutriëntengehalte te bereiken. De akkerbouwer heeft hierdoor minder kans op een teveel aan digestaat en zal geen extra kosten moeten betalen voor afzet. 64

3.2.5 Energie en kostprijs van het productieproces van digestaat en kunstmest Om de vergelijking te vervolledigen wordt in het kort een schets gemaakt van het energieverbruik en de kostprijs voor de productie van digestaat en kunstmest. Hierbij wordt digestaat dan niet als een restproduct beschouwd.

3.2.5.1 Digestaat: Energetische aspecten [47] Voor het produceren van energie uit gewassen is er naast zonne-energie ook nood aan andere energiebronnen. De hoeveelheid door de mens geïnvesteerde energie varieert van gewas tot gewas en is functie van het landbouwsysteem en de gekozen teelttechnieken. Ook het transformeren van gewassen of gewascomponenten tot een energievorm die voor ons bruikbaar is, vergt een toevoer van energie. Deze conversie tot een bruikbare energievorm wordt niet meegerekend, aangezien dit voor de productie van enkel digestaat niet nodig is. Het energieverbruik voor digestaatproductie omvat enkel:


Energieverbruik tijdens de teelt;




Energieverbruik in de aanvoerketen ;




Energieverbruik tijdens conversie (anaerobe vergisting).

Energieverbruik tijdens de teelt, inclusief oogst Men maakt onderscheid tussen directe en indirecte energie-investering. Directe investeringen zijn brandstof en elektriciteit gebruikt bij het telen van een gewas, terwijl de indirecte input de energie omvat die verbruikt is buiten het landbouwbedrijf voor de productie van zaden, machines, kunstmest en plantenbeschermingsmiddelen. Voor kuilmais bedraagt het energieverbruik tijdens de teelt:

Direct energieverbruik:

6,77 GJ/ha

Indirect energieverbruik:

5,03 GJ/ha

Totaal:

11,81 GJ/ha

Het telen van kuilmais heeft een beperkte energievraag, omdat het gebruik van kunstmest en plantenbeschermingsmiddelen relatief bescheiden is door het gebruik van organische bemesting en de goede bestendigheid van mais tegen ziekten en plagen [47].

65

Energieverbruik in de aanvoerketen De energie gebruikt in de aanvoerketen bedraagt voor kuilmais 0,77 GJ/ha. Dit werd berekend op basis van het standaardcijfer 0,8 MJ/ton.km [48], met een opbrengst voor kuilmais van 56,7 ton per hectare en een vervoersafstand van gemiddeld 17 km [47].

Energieverbruik en energieverlies tijdens conversie Het conversierendement wordt gedefinieerd als de verhouding van de output aan bruikbare

energie

(D)

tot

de

input

aan

biomassa-energie

(A),

dus

het

conversierendement = D/A (zie Figuur 3.22). Het netto rendement van een conversie bepaalt men als de verhouding van de output aan bruikbare energie (D) min de energie nodig tijdens de conversie (B) tot de input aan biomassa-energie (A), of (D-B)/A.

Voor

anaerobe

vergisting

bedraagt

het

bruto

conversierendement

(D/A),

40elektrisch% + 45thermisch% en het nettorendement (D-B)/A, 39,8elektrisch% + 44,5thermisch% [49]. We gaan er van uit dat de warmte voor 12% in de installatie wordt verbruikt, 1% dient voor eigen verbruik en 60% nuttig kan aangewend worden. Dit levert een energieverbruik van 90 GJ/ha en een energieverlies van 52 GJ/ha. Voor de productie van digestaat wordt enkel rekening gehouden met het energieverbruik [47].

C: Energieverlies tijdens conversie (GJ)

A: Input (GJ) D: Output (GJ):

Energie aanwezig in de

Anaerobe vergisting

Bruikbare energie: Warmte+elektriciteit

biomassa voor de conversie B: Energieverbruik tijdens conversie (GJ) (elektriciteit+warmte)

Figuur 3.22: Schema voor berekening van conversierendement [47]

66

Het totale energieverbruik voor de productie van digestaat bedraagt:

Energieverbruik tijdens teelt: Energieverbruik in de aanvoerketen: Energieverbruik tijdens conversie: Totaal:

11,81 GJ/ha 0,77 GJ/ha 90,00 GJ/ha 102,58 GJ/ha

In de nutriëntenbalans wordt de digestaatproductie berekend op basis van het inkomend en uitgaand DS-gehalte. Dit levert een hoeveelheid van 44,8 ton digestaat per hectare, zodat per ton digestaat 2,29 GJ energie wordt verbruikt.

3.2.5.2 Digestaat: Economische aspecten [49] De variabele kosten zijn specifiek voor een gewas en omvatten om te beginnen zaaigoed, meststoffen en gewasbeschermingsmiddelen. Verder omvatten deze variabele kosten lonen en loonwerk, onderhoud, leveringskosten en niet te specifiëren variabele kosten. In Tabel 3.5 zijn de variabele kosten voor kuilmais terug te vinden voor het jaar 2003 [50].

Tabel 3.5: Variabele kosten voor kuilmais in € per ha en per jaar

Variabele kosten (€/(ha.jaar)) Zaaigoed

461,23 124,58

Meststoffen

71,35

Gewasbescherming

79,42

Lonen + loonwerk

114,21

Onderhoud

63,87

Leveringskosten

0,01

Andere variabele kosten

7,79

Het totaal van de variabele kosten bedraagt 461,23 €/ha, zodat per ton digestaat een kost van 10,30 € kan verwacht worden.

67

Een WKK-installatie met een gemiddeld elektrisch vermogen van 247 kW en een gemiddeld thermisch vermogen van 276 kW is nodig om het geproduceerde biogas te verbranden. Als de installatie voor 91% beschikbaar wordt geacht, of met andere woorden dat ze 33 dagen per jaar niet werkt, levert dit een elektriciteitsproductie van 1965,44 MWh en een warmteproductie van 2197,54 MWh [49]. De opgewekte elektriciteit wordt voor maximum 12% in de installatie zelf verbruikt. De kostprijs voor de benodigde elektriciteit wordt bekeken als de kost voor het eigen elektriciteitsverbruik van de vergister die, indien ze niet nodig was, op het net kon gestuurd worden. De prijs die men ontvangt om elektriciteit op het net te sturen bedraagt 25 €/MWh.

12% *1965,44 MWh / jaar * 25 € / MWh = 5896,32 € / jaar

Door eigen verbruik van de installatie wordt deze opbrengst vermeden en wordt dus gezien als een kost. De geïnstalleerde vergister levert voor een oppervlakte van 100 ha een digestaatproductie van 4480 ton per jaar en dus een elektriciteitskost van 1,32 €/ton digestaat.

De opgewekte warmte wordt voor maximum 15% in de installatie zelf verbruikt, maar men kan enkel geld krijgen indien de warmte nuttig gebruikt kan worden voor bijvoorbeeld de opwarming van serres. Er wordt van uitgegaan dat indien de 15% eigen verbruik niet in de installatie zou verbruikt worden, deze ook niet nuttig kan aangewend worden zodat afblazen noodzakelijk is en er dus geen opbrengst mee verbonden is. Om de warmte in de eigen installatie te verbruiken, wordt dus geen kost voorzien.

De totale prijs voor de productie is dus de som van de teeltkost, de elektriciteitskost en de kost voor warmteverbruik:

Teeltkost:

10,30 €/ton digestaat

Elektriciteitskost:

1,32 €/ton digestaat

Kost voor warmteverbruik:

0,00 €/ton digestaat

Totale kost:

11,62 €/ton digestaat

68

3.2.5.3 Kunstmest: Energetische aspecten [51] Er zijn data bekend voor de productie van kunstmest, onderverdeeld in kunstmest enkel bestaande

uit

N,

P2O5

of

K2O.

Het

produceren

van

mengmeststoffen

zoals

kalk(ammon)salpeter kost extra energie. Waarschijnlijk is deze extra benodigde energie niet groot en is het daarom niet zinvol deze mee te nemen. De genoemde waarden zijn de meest recente en omvatten de productie, verpakking en het transport en niet de toepassing (strooien). Brand en Melman [52] vermelden de volgende energiebehoeftes:


Voor de productie van 1 ton N:

38,9 GJ;




Voor de productie van 1 ton P2O5:

4,3 GJ;




Voor de productie van 1 ton K2O:

2,6 GJ.

Het energieverbruik voor digestaat bedraagt 2,29 GJ per ton. In vergelijking met het laagste energieverbruik, genoteerd voor de productie van kaliumkunstmest, is de productie van digestaat zuiniger. Veelal moeten stikstofkunstmeststoffen bijgedoseerd worden, zodat digestaat nog voordeliger uitkomt.

3.2.5.4 Kunstmest: Economische aspecten Volgens de European Fertilizer Manufactures Association worden onderstaande factoren in rekening gebracht voor de productiekostprijs [53]:


Kosten voor ammoniakproductie;




Kosten om ammoniak om te zetten naar het gewenste eindproduct;




Transportkosten;




Kosten voor het nemen van milieu-, veiligheids- en gezondheidsmaatregelen.

Hieruit kan men afleiden dat de kosten voor afschrijvingen niet worden meegerekend, zodat deze ook niet moeten worden meegeteld bij de productie van digestaat.

69

De

website

van

China

Clean

Energy

is

de

enige

die

concrete

cijfers

van

kunstmestproductie vermeldt. De productiekostprijs wordt in China geschat als volgt [54]:

Grootschalige productie op basis van aardgas


Ureum

64 – 106 €/ton

Kleinschalige en middelgrote productie op basis van steenkool of olie 87 – 106 €/ton




Ureum




Ammoniumbicarbonaat




Mono-ammoniumfosfaat

115 – 133 €/ton




Di-ammoniumfosfaat

115 – 156 €/ton

29 – 41 €/ton

De kostprijs voor digestaat bedraagt 11,62 €/ton. In vergelijking met de laagste productieprijs van kunstmest, 29 €/ton, is dit nog aanzienlijk lager, zodat digestaat voordeliger is in gebruik dan kunstmest. Dus zowel voor het energieverbruik tijdens de productie als voor de kostprijs is digestaat voordeliger dan kunstmest.

70

BESLUIT Het doel van het gekozen eindwerk bestond uit twee delen. Enerzijds was er het onderzoek naar het biogaspotentieel van verschillende inputs, bij verschillende reactortemperaturen, aan de hand van semi-continue testen en anderzijds werd er onderzoek uitgevoerd naar de landbouwkundige waarde van digestaat door middel van een literatuurstudie en een reeks testen.

Het eerste doel werd verwezenlijkt in de zin dat een reeks semi-continue testen werd uitgevoerd, lopende van 21 augustus tot en met 24 december, waarbij reeds belangrijke gegevens uit de loggingfiles werden gefilterd, maar verder onderzoek is nodig om de gegevens aan te vullen. Mogelijke hypothesen betreffende belangrijke verschijnselen werden geformuleerd, denk hierbij aan het verschijnen van de voedingspieken, de invloed van de temperatuur op het proces en het fenomeen van de plotse nachtelijke stijging in de biogasproductie. Het belang van continue voeding moet hierbij benadrukt worden. Naar de toekomst toe is het belangrijk te weten welke invloed de inputmaterialen hebben op al deze verschijnselen. Analyses van de verschillende gebruikte energiegewassen zijn noodzakelijk om de bijdrage tot de biogasopbrengst te kunnen verklaren. Dergelijke analyses moeten het belang van het gebruik van verschillende inputs aantonen.

Dankzij de logginggegevens kan men besluiten dat het proces stabiel verloopt en dat dit op grote schaal eveneens zo zal zijn, maar de productiviteitscijfers van de semi-continue testen

kunnen

niet

zomaar

geëxtrapoleerd

worden.

Hiervoor

zijn

bijkomende

experimenten nodig met een pilootinstallatie.

Naar het onderdeel digestaat toe werden positieve en negatieve argumenten aangehaald. Bestaande literatuur betreffende wetgeving, stabiliteit, mogelijke emissies bij aanwending, pathogenengehalte, nutriëntengehalte en bodemwerking, werd onderzocht. Uitgevoerde testen toonden de stabiliteit van het digestaat aan en gaven een eerste indicatie over mogelijke emissies. Zowel de hoeveelheid geëmitteerde gassen als de samenstelling ervan werd gemeten. De geëmitteerde hoeveelheden gas zijn niet noemenswaardig hoog zijn, zodat de bijdrage tot het broeikaseffect en geurhinder beperkt blijft. De erlenmeyers in het labo waren echter luchtdicht afgesloten, zodat de invloeden van buitenaf niet in rekening konden worden gebracht.

71

De hoeveelheid pathogenen, die via bemesting met digestaat terug naar het land gevoerd wordt, is beduidend kleiner dan het pathogenengehalte in verse varkensmest, wat digestaat hygiënisch voordeliger maakt dan onvergiste mest.

Ook omwille van de kleinere hoeveelheid uitspoeling van nutriënten, is digestaat gunstiger in gebruik dan onvergiste mest. Qua nutriëntenwerking is digestaat te vergelijken met kunstmest, maar toch verschillen beide nog in belangrijke mate, zoals de aanwending en de nutriëntenverhouding. Hoewel digestaat een restproduct is, werden de energie en de kostprijs voor de productie van digestaat en kunstmest berekend en vergeleken. Bij deze berekening werd digestaat niet beschouwd als restproduct en bovendien kwam digestaat er op beide vlakken voordeliger uit dan kunstmest.

De hoeveelheid geproduceerd digestaat is van belang binnen de wetgeving voor de afzet. Aangezien de hoeveelheid nutriënten, die terug op het land moet gevoerd worden, groter is dan door de wet toegestaan, kan volgens de huidige wetgeving de kringloop niet gesloten worden en is de akkerbouwer met een vergistinginstallatie verplicht afzetkosten te betalen. Daarom is er binnen de wetgeving nood aan een duidelijke definitie van digestaat, zodat digestaat in de toekomst eventueel tot de categorie “kunstmest” kan gerekend worden in plaats van tot de categorie “andere meststoffen”, waarvoor strengere normen gelden.

72

LITERATUURLIJST [1]

Verstraete, W., Biogas, Antwerpen, Stichting Leefmilieu v.z.w., 1981, 207p., (Leefmilieu, dossier nr. 6)

[2]

van Lent, A.J.H. en van Dooren, H.J.C., Perspectieven mestvergisting op

Nederlandse melkvee- en varkensbedrijven, Wageningen, Centrum voor Landbouw en Milieu, 2001, 74p [3]

Beumer, G.J., Co-vergisting op boerderijschaal in Nederland: Een verkennende

studie naar implementatie, Utrecht, 2005 [4]

Senternovem, Achtergrondinformatie mestvergisting, 2006, Beschikbaar op het World

Wide

Web:

http://www.senternovem.nl/duurzameenergie/Aan_de_slag/Aan_de_slag_Bioenergie/Vergunningverlening/Vergunningverlening_mestvergisting/achtergrondinfo rmatie.asp [5]

Ruckert, J., Aus der praxis: Kovergärung Modell Sagard, Umwelttechnik Forum, nr 3 (1996)

[6]

Senternovem, Bio-energie, 2005, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.senternovem.nl/mmfiles/Bio-energie%20-%20covergisting_tcm24195119.pdf

[7]

Dejans, P., Afvalwaterzuiveringstechnieken, cursus gedoceerd in kader van het vak ‘Milieutechnologie’, Hogeschool West-Vlaanderen, Kortrijk, Cursoa, 2005

[8]

Lettinga

G.,

Biologische

waterzuivering,

onderdeel

anaerobe

zuivering,

Collegedictaat door G. Lettinga, L.W. Hulshoff Pol en G. Zeeman, Vakgroep Milieutechnologie – Landbouwuniversiteit Wageningen, Onuitgegeven, 1993 [9]

Samyn,

B.,

Haalbaarheidsstudie

vergistingsinstallatie

bij

N.V.

voor

het

plaatsen

Omnicasing,

van

Hogeschool

een

anaerobe

West-Vlaanderen

departement PIH, 2003, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde [10]

Biogas-e, Vergisting: Eindproducten, Kortrijk, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.biogas-e.be/Vergisting/Eindproducten/Default.asp, [05.02.2007]

[11]

Melai, M., Verstraten, T., van de Weijer, P., Praktijkonderzoek naar de

landbouwkundige meerwaarde van vergiste mest boven onvergiste mest, ’s Hertogenbosch, april 2004, 51p. [12]

Klimp, B., Mestvergisting in provincie Groningen: Een onderzoek naar zienswijzen

van betrokken partijen, Groningen, juni 2005, 52p. 73

[13]

Vlaams Coördinatiecentrum Mestverwerking, Wetgeving eindproducten, SintAndries-Brugge, Beschikbaar op het World Wide Web:

http://www.vcm-

mestverwerking.be/eindproductwetgeving.htm, [20.03.2007] [14]

Openbare afvalstoffenmaatschappij voor het Vlaamse Gewest, Vlaams reglement

inzake afvalvoorkoming en –beheer, maart 2004, 212p. [15]

Vlaamse overheid, Decreet houdende de bescherming van water tegen de

verontreiniging door nitraten uit agrarische bronnen, Afkondiging: 22.12.2006, Publicatie: 29.12.2006 [16]

Mestbank, Voortgangsrapport betreffende het mestbeleid in Vlaanderen, 2006

[17]

Raes, F., Bepaling van de stabiliteit van digestaten, Kortrijk, Hogeschool WestVlaanderen, departement PIH, 2002, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde

[18]

Mondelinge bron Dirk Steenhoudt, waarde afkomstig van installaties in Duitsland

[19]

Dekalb, Biogas-Sorten 2007 für mehr Biogas aus Mais, 2007, brochure

[20]

Platteau, W., Voorstel tot kwaliteitsbewaking van anaerobe vergisting in

Vlaanderen, Rapport uitgevoerd in opdracht van OVAM, Onuitgegeven, januari 2000 [21]

Platteau, W., Optimalisatie van de methaanproductie en het beheer van verzuurde

anaerobe reactoren van het CSTR-type, Kortrijk, Hogeschool West-Vlaanderen, departement PIH, 1998, Eindwerk tot het behalen van de graad van industrieel ingenieur milieukunde [22]

Aquarius Tubanti, Stikstof in het aquarium, 2007, Beschikbaar op het World Wide Web: http://members.lycos.nl/brieneoord/aqua/stikstof.html, [04.04.2007]

[23]

Wiegant and Zeeman, The mechanism of ammonia inhibition in the thermophilic

digestion of livestock wastes, Agriculture Wastes 16, 1986, p. 243-253 [24]

Bosker, T. en Kool, A., Emissies bij aanwending van vergiste mest: Een verkenning

van internationale literatuur, Culemborg, Centrum voor Landbouw en Milieu, 2004, 50p., ISBN 90-5634-187-1 [25]

Clemens, J. and Huschka, A., The effect of biological oxygen demand of cattle slurry and soil moisture on nitrous oxide emissions, Nutrient cycling in

agroecosystems. 59 (2001), 193-198 [26]

Lenntech waterbehandeling en luchtzuivering B.V., Stikstofcyclus, Beschikbaar op het World Wide Web: www.lenntech.com/stikstof-cyclus.htm, 2003, [17.02.2007]

74

[27]

Wulf, S., Maeting, M. and

Clemens, J., Application technique and slurry co-

fermentation effects on ammonia, nitrous oxide and methane emissions after spreading: II, Greenhouse gas emissions, Journal of environmental quality, 31, 2002, 1795-1801 [28]

Velthof,

G.L.,

et

al.,

Beperkingen

van

lachgasemissie

uit

bemeste

landbouwgronden, Eindrapport voor reductie overige broeikasgassen landbouw

cluster, 1, Wageningen, Alterra [29]

Kool, A., et al., Kennisbundeling co-vergisting, Culemborg, 2005, 113p., ISBN 905634-196-0

[30]

Tijmensen, M.J.A., et al., Mestvergisting op boerderijschaal in bestaande

opslagsystemen, Apeldoorn, Novem Publicatiecentrum, 2002 [31]

Erisman, J.W., De vliegende geest: Ammoniak uit de landbouw en de gevolgen

voor de natuur, Bergen, Betatext, 2000 [32]

Kuikman, P.J., Buiter, M. en Dolfing, J., Perspectieven van co-vergisting voor

beperking van emissies van broeikasgassen uit de landbouw in Nederland, Wageningen, 2000 [33]

Derden A., et al., Best beschikbare technieken voor het be- en verwerken van

dierlijke mest, VITO Mol, 1997 [34]

Universiteit

Wageningen,

Food-info:

Clostridium

perfringens,

Wageningen,

Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.food-info.net/nl/bact/clper.htm, [10.02.2007] [35]

Mediatheek thinkquest, Clostridium perfringens, Beschikbaar op het World Wide Web: http://mediatheek.thinkquest.nl/~llb054/parse.php?l=nl&f=dutch/s_p/ziekte verwekkend/c_perfringens.html, [23.03.2007]

[36]

Productschap diervoeder, Enterobacteriaceae, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.pdv.nl/lmbinaries/pdf1360_pdf_nl_nl.pdf, [10.02.2007]

[37]

Feyaerts, T., Huybrechts, D., en Dijkmans, R., Beste Beschikbare Technieken voor

mestverwerking, BBT-kenniscentrum, VITO Mol, 2002 [38]

DSM Agro, Meststoffen van DSM Agro, Sittard, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.dsm.com/nl_NL/html/agro/DAGMineralfertilizers.htm, [05.03.2007]

[39]

Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, Werk maken van erosiebestrijding, s.l., Geers Offset, november 2002, 36p.

[40]

Koninklijk Instituut voor het Duurzame Beheer van de Natuurlijke Rijkdommen en de Bevordering van de Schone Technologie, Bodemerosie in België, mei 2005

75

[41]

Willems B., Analyseprocedures, Biogaslabo Kortrijk

[42]

Drouillon M., et al., Comparison of biological, physical and chemcial properties of

digestates and manure, Conference ‘Biomass for Energy: Challenges for Agriculture’, Brugge, September 2006 [43]

VLAM,

Mais-Zea

mays

L.,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web :

http://www.vlam.be/index.php?productid=1&home=true [44]

Centraal

Veevoederbureau,

Tabellenboek

Veevoeding:

voedernormen

landbouwhuisdieren en voederwaarden veevoeders, Lelystad, 2005 [45]

Pillaert Meststoffen n.v., suggestie voor gebruik van 600 – 700 kg kunstmest per hectare, via mail

[46]

VCM, afzet aan €15 per ton digestaat, telefonisch contact

[47]

Garcia Cidad, V., Mathijs E., Nevens, F. en Reheul, D., Energiegew assen

in

de

Vlaamse landbouwsector, Steunpunt Duurzame Landbouw, 2003, Publicatie 1, 94p [48]

Biewinga, E.E. en van der Bijl, G., Sustainability of energy crops in Europe: A

methodology

developed

and

applied,

CLM,

Centre

for

Agriculture

and

Environment, 1996 [49]

TETRA-project Energiebouw, Case Colembie

[50]

TETRA-project Energiebouw, Akkerbouw: Mais op stam

[51]

Mombarg A.F.M., et al., De telen met toekomst energie- en klimaatmeetlat:

Methodiek en rekenregels, Centrum voor Landbouw en Milieu, 2003 [52]

Brand, R.A. en Melman, A.G., Energie-inhoudnormen voor de veehouderij, TNO Milieu en energie, Apeldoorn, 1993

[53]

European Fertilizer Manufactures Association, Competitiveness of the EU fertilizer

Industry,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.efma.org/trade/section02.asp, [03.04.2007] [54]

China Clean Energy, Green fields, Blue skies: Improving the sustainability of

fertilizer production and consumption in Chongqing Municipality, September 2001, Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.chinacleanenergy.org/docs/cleanpower/Final%20Fertilizer%20report.p df, [03.04.2007]

76

Bijlagen

Bijlage 1: Gebruikte apparatuur bij de analyses

1

1.1

pH-meting

1

1.2

Vetzuuranalyse

2

1.3

Het droge stofgehalte en organische stofgehalte

3

1.4

Totale ammoniakale stikstof (TAN)

4

1.5

Gaskwaliteit

4

Bijlage 2: Resultaten POVLT [8]

5

Bijlage 3: Prijzen kunstmest

8

Literatuurlijst

9

Figuur 1.1: pH-meter

1

Figuur 1.2: Focus GC

3

Figuur 1.3: Autosampler AI-3000

3

Figuur 1.4: Droogstoof

3

Figuur 1.5: Moffeloven

3

Figuur 1.6: Destillatietoestel, Büchi 316

4

Figuur 1.7: GA2000, gasanalysetoestel

4

Tabel 3.1: Prijzen kunstmest, in € per ton [9]

8

BIJLAGE 1: 1.1

GEBRUIKTE APPARATUUR BIJ DE ANALYSES

pH-meting

De sensor die wordt gebruikt voor de pH - controle is de elektrode, type HI 9023, Prominent–PHEX 112 SE (zie Figuur 1.1) [1]. Deze kan worden ingezet in een meetbereik tussen pH 1 en pH 12, tot een temperatuur van 100°C met een maximale druk van 6 bar. Op regelmatige basis dient de elektrode geijkt te worden met buffers van pH 4 en pH 7. De elektrode heeft een groot open ringdiafragma en een gel-elektrolyt, zodat de elektrode een zeer lange levensduur heeft. De optioneel beschikbare, direct monteerbare meetomvormer standaardsignaal,

PHV1 dat

zet door

het

primaire

middel

van

spanningssignaal

om

in

het

tweedraadssignaaloverdracht

4-20 mA eenvoudig

aangesloten kan worden op klemmen. Het voordeel van deze tweedraadstechniek is de storingsvrije overdracht van het signaal, zelfs bij lange afstanden.

Figuur 1.1: pH-meter

1

1.2

Vetzuuranalyse

Tweemaal per week wordt een vetzuuranalyse uitgevoerd met een gaschromatograaf. Algemeen kan men stellen dat een gaschromatograaf is opgebouwd uit een injectiepoort, een kolom en een detector [2]. Injectiepoort Het monster wordt met een injectienaald door het septum geïnjecteerd in de mobiele fase. Door verhitting in de injectiepoort verdampt het monster snel en stroomt als monsterwolkje mee met de mobiele fase. De temperatuur van de injector moet iets hoger zijn dan het kookpunt van de hoogst kokende component in het monster. Maar een te hoge temperatuur kan tot thermische afbraak van de componenten leiden.

Kolom Na de injectiepoort stroomt het draaggas met het monsterwolkje door naar een in een oven geplaatste kolom. In de opstelling wordt een capillaire kolom gebruikt en zit de stationaire fase uitsluitend op de wand van de kolom. Wanneer een monsterwolkje door de kolom stroomt, zullen de componenten in het monster zich gaan verdelen tussen de stationaire fase en mobiele fase, afhankelijk van hun affiniteit ten opzichte van de kolom. Omdat de componenten met grote tijdverschillen van de kolom komen, plaatst men de kolom in een oven die een temperatuurprogrammering doorloopt. Zo komen bij lage temperatuur de componenten met een laag kookpunt van de kolom af. Wanneer de temperatuur stijgt, komen de componenten met een hoger kookpunt van de kolom.

Detector Na de kolom stromen de gescheiden componenten door naar de detector, die de signalen omzet in een elektrisch signaal. Dit elektrische signaal wordt vervolgens door een computer omgezet in een piekje met een oppervlakte die recht evenredig is met de concentratie. De gebruikte detector is FID, vlamionisatie detector.

Ijklijn opstellen Door verschillende concentraties van een standaard te injecteren kan een ijklijn geconstrueerd worden. In een ijklijn worden de piekoppervlakken uitgezet tegen de bekende bijhorende concentraties. Als van dezelfde verbinding met een onbekende concentratie het piekoppervlak wordt bepaald, wordt die waarde geïnterpoleerd in de ijklijn en wordt zo de concentratie bepaald. 2

Figuur 1.2: Focus GC

Figuur 1.3: Autosampler AI-3000

Het toestel dat gebruikt werd voor de vetzuuranalyse is de Thermo Finnigan Focus GC (zie Figuur 1.2), voorzien van de autosampler AI-3000 (zie Figuur 1.3) [3].

1.3

Het droge stofgehalte en organische stofgehalte

Het droge stofgehalte kan bepaald worden na drogen in een droogstoof. De droogstoof, die in het labo beschikbaar is, is van het type FD van fabrikaat Binder (zie Figuur 1.4) en werkt met geforceerde luchtcirculatie en een temperatuurbereik tot 300°C [4]. De temperatuurregeling wordt gestuurd met een microprocessor. De buitenmantel is vervaardigd uit verzinkt plaatstaal en de binnenmantel uit roestvrij staal. Na drogen in een droogstoof kan het organisch droge stofgehalte bepaald worden na uitgloeien in een moffeloven (zie Figuur 1.5). Het toestel beschikbaar in het labo is van het merk Carbolite, type ESF 3 [5].

Figuur 1.4: Droogstoof

Figuur 1.5: Moffeloven

3

1.4

Totale ammoniakale stikstof (TAN)

Er wordt een stoomdestillatie uitgevoerd, omdat complexe organische verbindingen ontleden bij hoge temperatuur, waardoor gewone destillatie niet mogelijk is. Voor een stoomdestillatie voegt men water of stoom toe, waardoor het kookpunt wordt verlaagd en de vluchtige stoffen bij een lagere temperatuur kunnen verdampen. Het kookpunt van een mengsel van water en de af te scheiden stof moet dus altijd lager zijn dan het kookpunt van water, dus altijd lager dan 100oC [6].

Het gebruikte destillatietoestel is de Büchi 316 (zie Figuur 1.6). Dit toestel laat een snelle en betrouwbare stikstofbepaling toe. Er worden naast het toestel twee tanks voorzien, één voor de automatische toevoeging van NaOH en één voor gedemineraliseerd water om de stoom te produceren. Koeling van het destillaat gebeurt rechtstreeks met kraantjeswater.

1.5

Gaskwaliteit

De GA2000 (zie Figuur 1.7) van Geotechnical Instruments is een draagbaar gasanalysetoestel 100 volumeprocent,

[7].

Het

zuurstof

toestel tot

meet

methaangas

25 volumeprocent,

en

koolstofdioxide

koolstofmonoxide

tot (met

waterstofcompensatie) tot 500 ppm en waterstofsulfide tot 200 ppm. Het toestel is voorzien van een intern geheugen voor meetresultaten en is ATEX gecertificeerd. Het toestel geeft de actuele waarden van CH4, CO2 en O2 weer en onthoudt de piek van het methaangasgehalte.

Figuur 1.6: Destillatietoestel, Büchi 316

Figuur 1.7: GA2000, gasanalysetoestel

4

BIJLAGE 2:

RESULTATEN POVLT [8]

5

6

7

BIJLAGE 3:

PRIJZEN KUNSTMEST

Tabel 3.1: Prijzen kunstmest, in € per ton [9]

Formule

€/ton

NPK 6 / 8 / 15 + 7 MgO

206

NPK 8 / 10 / 6 + 9 MgO

200

NPK 9 / 5 / 15 + 6 MgO

193

NPK 9 / 5 / 15 + 6 MgO + 0,1 B

201

NPK 9 / 6 / 14 (14 SOP) + 6 MgO

226

NPK 9 / 9 / 12 + 6 MgO

205

NPK 12 / 6 / 18 + 4 MgO

205

NPK 13 / 6 / 18 (18 SOP) + 3 MgO + 17 SO3

241

NPK 13 / 13 / 21

237

NPK 15 / 3 / 15 + 5 MgO

195

NPK 15 / 5 / 15 + 4 MgO

197

NPK 15 / 3 / 23 + 2,5 MgO

210

NPK 15 / 5 / 23 + 2 MgO

216

NPK 15 / 7 / 15 + 4 MgO

206

NPK 15 / 7 / 22 + 2 MgO

221

NPK 15 / 8 / 20 + 2 MgO

219

NPK 15 / 8 / 20 + 2 MgO + 0,05 B

224

NPK 15 / 15 / 15

238

NPK 16 / 3 / 25

218

NPK 16 / 5 / 25

225

NPK 18 / 3 / 6 + 6 MgO

184

NPK 18 / 4 / 6 + 6 MgO

183

NPK 18 / 6 / 5 + 6 MgO

192

NPK 18 / 6 / 6 + 6 MgO

195

NPK 20 / 5 / 5 + 5 MgO

196

NPK 20 / 6 / 6 + 4 MgO

198

NPK 24 / 4 / 4 + 2 MgO + 0,001 Se

216

NPK 20 / 4 / 6 + 5 MgO

190

NPK 20 / 10 / 10 + 2 MgO

224

8

LITERATUURLIJST [1]

ProMinent, Volautomatisch neutralisatie van brouwerij afvalwater, Nederland, 2006,

Beschikbaar

op

het

World

Wide

Web:

http://www.prominent.nl/DesktopDefault.aspx/tabid-3823/84_read-14647/, [8.10.2006] [2]

Wikipedia, De vrije encyclopedie, s.l. 2005, Beschikbaar op het World Wide Web: http://nl.wikipedia.org/wiki, [9.10.2006]

[3]

Interscience, Focus GC, s.l., s.d. Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.interscience.nl/producten, [9.10.2006]

[4]

Interlab, Droogstoven met/zonder geforceerde convectie, s.l., s.d. Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.pak-marker.nl/index.php?lang=nl&page=55, [16.10.2006]

[5]

Carbolite, Industrial and laboratory chamber/tube furnaces, ovens and incubators

manufacturer, s.l. 2003, Beschikbaar op het World Wide Web: www.carbolite.com, [16.10.2006] [6]

Wikipedia, De vrije encyclopedie, s.l. 2005, Beschikbaar op het World Wide Web: http://nl.wikipedia.org/wiki, [9.10.2006]

[7]

Federatie van Technologiebranches, Instrumentengids, s.l., 2005, Beschikbaar op het

World

Wide

Web:

http://www.instrumentengids.nl/productnews.php?nieuwsid=1084, [7.10.2006] [8]

POVLT, Beproevingsverslag, november 2006

[9]

Pillaert Meststoffen n.v., tabel ontvangen via mail

9