Geïntegreerde verwerkingsmogelijkheden (inclusief energetische valorisatie) van bermmaaisel
Documentbeschrijving 1. Titel publicatie
Geïntegreerde verwerkingsmogelijkheden (inclusief energetische valorisatie) van bermmaaisel
2. Verantwoordelijke uitgever
Herman Gobel, OVAM, Stationsstraat 110, 2800 Mechelen
4. Wettelijk depot nummer
D/2009/5024/53
6. Publicatiereeks
achtergronddocument afvalstoffen
3. Aantal blz.
241 + bijlagen
5. Aantal tabellen en figuren
49 tabellen, 41 figuren
7. Datum publicatie
mei 2009
8. Trefwoorden
maailsel, inkuilen, vergisting, bermbeheer, maaien
9. Samenvatting
Bermmaaisel komt massaal vrij op twee piekmomenten, wat problemen geeft voor voldoende tijdelijke verwerkingscapaciteit. Met deze studie werd daarom gezocht naar oplossingen om het maaisel gespreid te kunnen aanleveren aan de verwerkingsinstallatie na een gecontroleerde opslagperiode. Ook werd gezocht naar alternatieve verwerkingsmethoden om meer afzetmogelijkheden te creeëren.
10. Begeleidingsgroep en/of auteur
Stuurgroep bermmaaisel
11. Contactperso(o)n(en)
Kathleen Schelfhout, Peter Loncke
12. Andere titels over dit onderwerp
Actieplan Maaisel (2003) Gegevens uit dit document mag u overnemen mits duidelijke bronvermelding. De meeste OVAM-publicaties kan u raadplegen en/of downloaden op de OVAM-website: http://www.ovam.be
Geïntegreerde verwerkingsmogelijkheden (inclusief energetische valorisatie) van bermmaaisel Verkorte samenvatting Résumé succinct Summary Kurze Zusammenfassung Luik I: Literatuurstudie De verschillende voorbehandelingsmethoden en verwerkingsmogelijkheden van bermmaaisel Luik II: Proefresultaten Inkuilproeven bermmaaisel in combinatie met co-stromen en inkuiladditief in slurfsilo’s Proefresultaten Indaver)
sleufsilo
(EcoWerf)
en
rijkuil
(IBOGEM-
Invloed van verschillende maaicondities van bermmaaisel op zijn biogasproductie Samenvatting
Studie in opdracht van de OVAM. Uitgevoerd door
Bodemkundige Dienst van België vzw. W. de Croylaan 48 3001 Heverlee Frank Elsen, Pieter Janssens, Jan Bries, Willem Moens, Erik Bomans
Datum
Januari 2009
Inhoudsopgave '4Ed'ZZsZtZ/:<,E;/E>h^/&EZ'd/^,s>KZ/^d/ͿsE ZDD/^>sZ
d,EK>K'/^/Ed'Z^dZE^&KZDd/KE͛,Z&h,';s>KZ/^d/KE EZ'd/Yh/E>h^ͿZ^hD^h/Ed͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϳ
/Ed'Zd/^WK^>EWZK^^/E'd,EK>K'/^&KZDKtZK^/'Z^^ ;/E>h/E'EZ'd/s>KZ/^d/KEͿ^hDDZz ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭ
/Ed'Z/Zdd,EK>K'/E;/E<>͘EZ'd/^,s>KZ/^d/KEͿ&mZ/sZZ/dhE'sKE D,
>h/</͗>/dZdhhZ^dh/͗sZ^,/>>EsKKZ,E>/E'^Dd,KEE sZtZ/:<,EsEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϵ
ϭ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϬ
Ϯ
sKKZ,E>/E'^Dd,KEsEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϭ
Ϯ͘ϭ ,dZ'ZKE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϭ Ϯ͘Ϯ h/dh/sZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϮ Ϯ͘Ϯ͘ϭ h/dh/sZ/E'KW,ddZZ/E͕KWZD ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϮ Ϯ͘Ϯ͘Ϯ sE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϮ Ϯ͘Ϯ͘ϯ t/E^,/&dZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϯ Ϯ͘Ϯ͘ϰ Wh>WE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϰ Ϯ͘ϯ tZ/E'sEZDD/^>>^'WZ^d>E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϰ Ϯ͘ϯ͘ϭ D/>/hd,E/^,^,Z/:s/E'sE,dWZ^E/E>E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϰ Ϯ͘ϯ͘Ϯ
/d/d^sZ/^dEsE,dZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϱ Ϯ͘ϯ͘ϯ /'E^,WWEsE'WZ^dZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϲ Ϯ͘ϯ͘ϰ KEKD/^,^WdEsE,dWZ^WZK^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϲ Ϯ͘ϯ͘ϱ tZ/E'/E'WZ^d>E͗^tKdͲE>z^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϴ Ϯ͘ϯ͘ϱ͘ϭ ^ƚĞƌŬƚĞƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϴ Ϯ͘ϯ͘ϱ͘Ϯ ǁĂŬƚĞƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϴ Ϯ͘ϯ͘ϱ͘ϯ <ĂŶƐĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϴ Ϯ͘ϯ͘ϱ͘ϰ ĞĚƌĞŝŐŝŶŐĞŶ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϴ
i
Ϯ͘ϰ /EEsEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϵ Ϯ͘ϰ͘ϭ D/>/hd,E/^,WZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϵ Ϯ͘ϰ͘ϭ͘ϭ DŝĐƌŽďŝģůĞƉƌŽĐĞƐƐĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϯϵ Ϯ͘ϰ͘ϭ͘Ϯ ĞǀŽƌĚĞƌĞŶǀĂŶŚĞƚŝŶŬƵŝůƉƌŽĐĞƐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϬ Ϯ͘ϰ͘ϭ͘ϯ sĞƌĞŝƐƚĞŬǁĂůŝƚĞŝƚǀĂŶŚĞƚďĞƌŵŵĂĂŝƐĞů ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϱ Ϯ͘ϰ͘ϭ͘ϰ ǀĂůƵĂƚŝĞǀĂŶŚĞƚŝŶŬƵŝůƉƌŽĐĞƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϲ Ϯ͘ϰ͘Ϯ ^W/&/d/^sKKZsZ^,/>>E/EDK'>/:<,E͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϳ Ϯ͘ϰ͘Ϯ͘ϭ /ŶŬƵŝůĞŶŝŶƌŝũŬƵŝůĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϳ Ϯ͘ϰ͘Ϯ͘Ϯ /ŶŬƵŝůĞŶŝŶƐůĞƵĨƐŝůŽ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϰϵ Ϯ͘ϰ͘Ϯ͘ϯ /ŶŬƵŝůĞŶŝŶŐĞǁŝŬŬĞůĚĞďĂůĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϬ Ϯ͘ϰ͘Ϯ͘ϰ /ŶŬƵŝůĞŶŝŶĞĞŶƐůƵƌĨƐŝůŽ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϭ Ϯ͘ϰ͘ϯ /'E^,WWEsE,d/EWZKhdE/EEE/Es>KKWsZZsZtZ>h/< ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϰ Ϯ͘ϰ͘ϰ͘ϭ ZŝũŬƵŝů͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϰ Ϯ͘ϰ͘ϰ͘Ϯ ^ůĞƵĨƐŝůŽ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϱ Ϯ͘ϰ͘ϰ͘ϯ 'ĞǁŝŬŬĞůĚĞďĂůĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϲ Ϯ͘ϰ͘ϰ͘ϰ ^ůƵƌĨƐŝůŽ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϲ Ϯ͘ϰ͘ϰ͘ϱ ŽŶĐůƵƐŝĞĨŝŶĂŶĐŝĞĞůůƵŝŬ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϳ Ϯ͘ϰ͘ϱ ^tKdͲE>z^sE,d/EEsEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϴ Ϯ͘ϰ͘ϱ͘ϭ ^ƚĞƌŬƚĞƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϴ Ϯ͘ϰ͘ϱ͘Ϯ ǁĂŬƚĞƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϴ Ϯ͘ϰ͘ϱ͘ϯ <ĂŶƐĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϵ Ϯ͘ϰ͘ϱ͘ϰ ĞĚƌĞŝŐŝŶŐĞŶ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϱϵ ϯ
sZtZ/:<,EsEZDD/^>͗/E>/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϬ
ϰ
'Zh/<sEZDD/^>>^/ZsKZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϭ
ϰ͘ϭ ϰ͘Ϯ ϰ͘Ϯ͘ϭ ϰ͘Ϯ͘Ϯ ϰ͘Ϯ͘ϯ ϰ͘ϯ ϰ͘ϰ ϰ͘ϰ͘ϭ ϰ͘ϰ͘Ϯ ϰ͘ϰ͘ϯ ϰ͘ϰ͘ϰ ϱ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϭ DK'>/:<tZEd'E,d'Zh/<sEZDD/^>>^/ZsKZ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϭ Z/:&^d,E/^,^WdE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϭ 'KE,/Es/>/',/sE/ZE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϮ /d/d^t/:<WZKhd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϮ Z,d^dZ<^'Z/E'>^,Zd,E/</E,dZD,Z͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϯ ^tKdͲE>z^ZDD/^>>^/ZEsKZ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϰ ^dZ
sZtZs/KDWK^dZ/E'͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϱ
ϱ͘ϭ /E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϱ ϱ͘Ϯ D/>/hd,E/^,^,Z/:s/E'sE'ZKEKDWK^dZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϱ ϱ͘Ϯ͘ϭ >'DEWZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϱ ϱ͘Ϯ͘Ϯ '^,/sKKZ'ZKEKDWK^dZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϲϴ ϱ͘Ϯ͘ϯ ,d/EWZKhdsE'ZKEKDWK^dZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϭ ϱ͘Ϯ͘ϯ͘ϭ ĂƐŝƐŬĞŶŵĞƌŬĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϭ ϱ͘Ϯ͘ϯ͘Ϯ <ǁĂůŝƚĞŝƚƐǀĞƌĞŝƐƚĞŶĞŶͲďŽƌŐŝŶŐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϭ
ii
ϱ͘Ϯ͘ϰ /Es>KsEZDD/^>KW/d/dsE,d/EWZKhd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϰ ϱ͘Ϯ͘ϱ KE>h^/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϱ ϱ͘ϯ KEKD/^,^WdEsE'ZKEKDWK^dZ/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϲ ϱ͘ϰ sZtZ/Es>EZE͘D͘s͘'ZKEKDWK^dZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϴ ϱ͘ϱ ^tKdͲE>z^KDWK^dZ/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϳϵ ϱ͘ϱ͘ϭ ^dZ
sZ'/^d/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϬ
ϲ͘ϭ D/>/hd,E/^,^,Z/:s/E'sEsZ'/^d/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϬ ϲ͘ϭ͘ϭ >'DEWZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϬ ϲ͘ϭ͘Ϯ sZ^,/>>Eh/dsKZ/E'^sKZDE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϭ ϲ͘ϭ͘ϯ sZ/^dEEsKKZ<hZEdEE/EsE,d/EWhdDdZ/> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϮ ϲ͘ϭ͘ϰ /Es>KsEZDD/^>KWWZK^sKZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϰ ϲ͘ϭ͘ϰ͘ϭ ĞŝŵƉĂĐƚǀĂŶnjǁĞƌĨǀƵŝůĞŶnjĂŶĚ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϰ ϲ͘ϭ͘ϰ͘Ϯ ĞŝŵƉĂĐƚǀĂŶĚĞǀĞnjĞůŝŐŚĞŝĚǀĂŶďĞƌŵŵĂĂŝƐĞů͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϱ ϲ͘Ϯ /K'^sKZD/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϱ ϲ͘Ϯ͘ϭ /'E^,WWEsE/K'^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϱ ϲ͘Ϯ͘Ϯ /Es>KsED/Ͳ͕tZ'KE/d/^KW/K'^sKZD/E'sE;ZDͿD/^> ͘͘͘͘͘͘ ϴϲ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϭ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶŚĞƚƚLJƉĞŵĂĂŝƚŽĞƐƚĞůŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϲ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘Ϯ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶĚĞǀĞƌƐŚĞŝĚǀĂŶŚĞƚ;ďĞƌŵͿŐƌĂƐŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϳ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϯ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶŚĞƚŵĂĂŝŵŽŵĞŶƚŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϴϴ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϰ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶŚĞƚƚLJƉĞǀĞŐĞƚĂƚŝĞ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϭ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϱ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶĚĞǀŽŽƌďĞŚĂŶĚĞůŝŶŐŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϭ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϲ /ŶǀůŽĞĚǀĂŶŚĞƚŝŶŬƵŝůĞŶŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϮ ϲ͘Ϯ͘Ϯ͘ϳ ŽŶĐůƵƐŝĞ͗ĨĂĐƚŽƌĞŶǀĂŶŝŶǀůŽĞĚŽƉĚĞďŝŽŐĂƐǀŽƌŵŝŶŐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϱ ϲ͘Ϯ͘ϯ /Es>KsEEt/',/sE;ZDͿD/^>KW/K'^WZKhd/͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϲ ϲ͘Ϯ͘ϯ͘ϭ EĂƚƚĞĐŽǀĞƌŐŝƐƚŝŶŐŵĞƚŵĞƐƚ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϲ ϲ͘Ϯ͘ϯ͘Ϯ EĂƚƚĞĐŽǀĞƌŐŝƐƚŝŶŐŵĞƚKƌŐĂŶŝƐĐŚŝŽůŽŐŝƐĐŚĨǀĂů;KͿ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϳ ϲ͘Ϯ͘ϯ͘ϯ ƌŽŐĞĂŶĂĞƌŽďĞĐŽǀĞƌŐŝƐƚŝŶŐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϴ ϲ͘ϯ ,d/'^dd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϴ ϲ͘ϯ͘ϭ >'DE/'E^,WWE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϴ ϲ͘ϯ͘Ϯ td'sE<Z ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϵϵ ϲ͘ϯ͘ϯ ,d/'^ddsEZK'sZ'/^d/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϬ ϲ͘ϯ͘ϰ ,d/'^ddsEEddsZ'/^d/E'DdKK&DdKZ'E/^,D^d ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϬ ϲ͘ϰ KEKD/^,^WdEsE,dsZ'/^d/E'^WZK^͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϯ ϲ͘ϰ͘ϭ >'DE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϯ ϲ͘ϰ͘Ϯ KEKD/^,^WdEsEEddD^K&/>KͲsZ'/^d/E'͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϯ ϲ͘ϱ ,h//'W/d/d/Es>EZEsKKZsZtZs/sZ'/^d/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϱ ϲ͘ϲ ^tKdͲE>z^sZ'/^d/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϲ ϲ͘ϲ͘ϭ ^dZ
iii
ϳ
/Kd,ZD/^,ZK'/E'sEZDD/^>Dd/Z>/:<D^d ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϴ
ϳ͘ϭ ϳ͘Ϯ ϳ͘Ϯ͘ϭ ϳ͘Ϯ͘Ϯ ϳ͘Ϯ͘ϯ ϳ͘Ϯ͘ϰ ϳ͘ϯ ϳ͘ϰ ϳ͘ϱ ϳ͘ϲ ϳ͘ϲ͘ϭ ϳ͘ϲ͘Ϯ ϳ͘ϲ͘ϯ ϳ͘ϲ͘ϰ ϴ
sZZE/E'sEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϱ
ϴ͘ϭ ϴ͘Ϯ ϴ͘Ϯ͘ϭ ϴ͘Ϯ͘Ϯ ϴ͘Ϯ͘ϯ ϴ͘ϯ ϴ͘ϯ͘ϭ ϴ͘ϯ͘Ϯ ϴ͘ϯ͘ϯ ϴ͘ϰ ϴ͘ϱ ϴ͘ϱ͘ϭ ϴ͘ϱ͘Ϯ ϴ͘ϱ͘ϯ ϴ͘ϱ͘ϰ ϵ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϴ ^,Z/:s/E'sE,dWZK ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϬϴ KW^>'sE'ZKE^dK&&EE&s>^dK&&E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϴ DE'/E^d>>d/Esh>>/E'sEdhEE>^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϬϵ /Kd,ZD/^,ZK'EsE,dKZ'E/^,DE'^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϭϬ KW^>'sE,d/EWZKhd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϭϭ <Z ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϮ DK'>/:</Es>KsEZD'Z^KW/d/dsE,d/EWZKhd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϯ ^tKdͲE>z^/Kd,ZD/^,ZK'/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϰ ^dZ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϱ D/>/hd,E/^,^,Z/:s/E'sEsZZE/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϭϱ >'DEWZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϭϱ ZKK'/E^d>>d/^sKKZZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϭϳ '^,/sKKZsZZE/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϭϴ &/EE/!>^WdE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϬ sZZE/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϮϬ ZKK'/E^d>>d/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϮϬ <>/E^,>/'sZZE/E'DdtZDdZhWZd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϮϭ ^,/<ZW/d/d/Es>EZEsKKZsZZE/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϭ ^tKdͲE>z^sZZE/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϮ ^dZ
sZ'^^/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϰ
ϵ͘ϭ ϵ͘Ϯ ϵ͘ϯ ϵ͘ϰ
WZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϰ dKW^^/E'sEsZ'^^/E'KWZD'Z^͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϱ &/EE/!>^WdE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϱ ^tKdͲE>z^sZ'^^/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϲ
ϭϬ
,dhͲWZK^͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϳ
ϭϬ͘ϭ ϭϬ͘Ϯ ϭϬ͘ϯ ϭϬ͘ϰ
WZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϳ dKW^^/E'KWZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϳ &/EE/!>^WdE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϳ KE>h^/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϴ
iv
ϭϬ͘ϱ ϭϭ ϭϭ͘ϭ ϭϭ͘Ϯ ϭϭ͘ϯ ϭϭ͘ϰ ϭϮ ϭϮ͘ϭ ϭϮ͘Ϯ ϭϮ͘ϯ
^tKdͲE>z^,dhͲWZK^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϴ WzZK>z^sEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϵ WZK^^,Z/:s/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϵ dKW^^/E'sEWzZK>z^sKKZsZtZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϮϵ &/EE/!>^WdE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϬ ^tKdͲE>z^WzZK>z^sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϭ /KͲZ&&/E'sEZDD/^>sKKZE/dͲEZ'd/^,K>/EE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϮ >'DEWZ/E/WsE/KZ&&/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϮ dKW^^/E'KWZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϮ ^tKdͲE>z^/KZ&&/E'sEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϰ
>h/<//͗WZK&Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϱ
ϭϯ
/E>//E'EWZK&KWd͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϲ
ϭϰ /EWZKsEZDD/^>/EKD/Ed/DdKͲ^dZKDEE/E/d/&/E ^>hZ&^/>K͛^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϴ ϭϰ͘ϭ /E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϯϴ ϭϰ͘Ϯ ^,Z/:s/E'sEWZK& ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϰϬ ϭϰ͘Ϯ͘ϭ Dd,K ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϬ ϭϰ͘Ϯ͘Ϯ E'>',E>/E'E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϬ ϭϰ͘Ϯ͘ϯ ^W/&/d/^sE,dZDD/^>EKͲ^dZKDE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϭ ϭϰ͘Ϯ͘ϰ ^d>ED ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϰ ϭϰ͘Ϯ͘ϱ E>z^^͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϰ ϭϰ͘Ϯ͘ϱ͘ϭ <ƵŝůĨĞƌŵĞŶƚĂƚŝĞ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϰ ϭϰ͘Ϯ͘ϱ͘Ϯ sĞƌŐŝƐƚŝŶŐƐƉŽƚĞŶƚŝĞĞů͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϱ ϭϰ͘Ϯ͘ϱ͘ϯ ŶĚĞƌĞƉĂƌĂŵĞƚĞƌƐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϱ ϭϰ͘ϯ WZK&Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϰϲ ϭϰ͘ϯ͘ϭ KKZ>/E'KW'hZE^dZhdhhZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϲ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ WZDdZ^sE&ZDEdd/͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϳ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϭ ƌŽŐĞƐƚŽĨŐĞŚĂůƚĞ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϳ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘Ϯ ZƵǁĞĂƐ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϴ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϯ ^ƵŝŬĞƌŐĞŚĂůƚĞ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϴ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϰ ZƵǁĞŝǁŝƚ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϰϵ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϱ ZƵǁĞĐĞůƐƚŽĨ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϬ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϲ ƵƵƌƚĞŐƌĂĂĚ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϭ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϳ ŵŵŽŶŝĂŬŐĞƚĂů͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϯ ϭϰ͘ϯ͘Ϯ͘ϴ sĞƚnjƵƌĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϰ ϭϰ͘ϯ͘ϯ /K'^WZKhd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϲ ϭϰ͘ϯ͘ϯ͘ϭ ZĞůĞǀĂŶƚĞƉĂƌĂŵĞƚĞƌƐǀŽŽƌŝŶƐĐŚĂƚƚŝŶŐďŝŽŐĂƐƉŽƚĞŶƚŝĞĞů ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϲ ϭϰ͘ϯ͘ϯ͘Ϯ DŽŶŽŬƵŝůďĞƌŵŵĂĂŝƐĞů ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϳ
v
ϭϰ͘ϯ͘ϯ͘ϯ ĞƌŵŵĂĂŝƐĞůĞŶŵĞůŬƐůŝď ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϱϵ ϭϰ͘ϯ͘ϯ͘ϰ ĞƌŵŵĂĂŝƐĞůĞŶĨƌƵŝƚƉƵůƉ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϬ ϭϰ͘ϯ͘ϯ͘ϱ ĞƌŵŵĂĂŝƐĞůĞŶŬĂůǀĞƌĚƌŝũĨŵĞƐƚ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϭ ϭϰ͘ϰ ,D/^,/d/dsE,dD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϲϮ ϭϰ͘ϱ s>hd/sEsZ^,/>>EKͲ^dZKDEEsE,d/E/d/&͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϲϯ ϭϰ͘ϱ͘ϭ /Es>KKWD><hhZ&ZDEdd/EtZ/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϯ ϭϰ͘ϱ͘Ϯ /Es>KKWsZ'/^d/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϰ ϭϰ͘ϱ͘ϯ &/EE/>^Wd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϱ ϭϰ͘ϱ͘ϯ͘ϭ <ŽƐƚƉƌŝũƐŝŶŬƵŝůĞŶ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϱ ϭϰ͘ϱ͘ϯ͘Ϯ ŶĞƌŐŝĞŽƉďƌĞŶŐƐƚƚŝũĚĞŶƐǀĞƌŐŝƐƚŝŶŐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϲ ϭϰ͘ϱ͘ϯ͘ϯ 'ůŽďĂĂůĨŝŶĂŶĐŝģůĞůƵŝŬ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϲϴ ϭϰ͘ϱ͘ϰ /:z^sZ^,/>>E,E>/E'E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϳϬ ϭϰ͘ϲ EZKͲDdZ/>E/sEdh>/EEDZ ϭϳϮ ϭϰ͘ϳ ,d'Zh/<sE^>hZ&^/>K>^DK'>/:</EDd,KsKKZZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϯ ϭϱ &h>>^>sZ'/^d/E'sEEdhhZ'Z^>^^/^sKKZsZ'/^d/E'sE ZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϰ ϭϱ͘ϭ ϭϱ͘Ϯ ϭϱ͘ϯ ϭϱ͘ϰ ϭϲ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϰ ^W/&/d/^sEWZK& ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϰ sZ'/^d/E'WZK&/>EsE,dEdhhZ'Z^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϱ &h>>^>ZsZ/E'DdsZ'/^d/E'sE,dEdhhZ'Z^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϳ WZK&Z^h>ddE^>h&^/>K;KtZ&ͿEZ/:;/K'DͲ/EsZͿ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϴ
ϭϲ͘ϭ /E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϴ ϭϲ͘Ϯ WZK&KWd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϳϵ ϭϲ͘Ϯ͘ϭ tZ&sh/>d^d ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϳϵ ϭϲ͘Ϯ͘ϭ͘ϭ ^ƉĞĐŝĨŝĐĂƚŝĞƐďĞƌŵŐƌĂƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϳϵ ϭϲ͘Ϯ͘ϭ͘Ϯ sĞƌůŽŽƉnjǁĞƌĨǀƵŝůƚĞƐƚ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϳϵ ϭϲ͘Ϯ͘Ϯ ,Z ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϭ ϭϲ͘Ϯ͘ϯ E>'E͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϮ ϭϲ͘Ϯ͘ϰ ^d>EDEEE>z^^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϯ ϭϲ͘ϯ Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϴϰ ϭϲ͘ϯ͘ϭ E>z^Z^h>ddEE&ZDEdd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϰ ϭϲ͘ϯ͘Ϯ dDWZdhhZZ'/^dZd/d/:E^&ZDEdd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϲ ϭϲ͘ϯ͘ϯ &/EE/!>&t'/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϳ ϭϲ͘ϯ͘ϯ͘ϭ ^ůĞƵĨƐŝůŽďŝũĐŽtĞƌĨ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϴϳ ϭϲ͘ϯ͘ϯ͘Ϯ ZŝũŬƵŝůďŝũ/K'DͲ/ŶĚĂǀĞƌ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϵϬ ϭϲ͘ϯ͘ϯ͘ϯ ,ĞƌŐĞďƌƵŝŬǀĂŶŵĂƚĞƌŝĂĂů͍ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϵϬ ϭϲ͘ϰ Es>/E'EDddZ<EsEZDD/^>/EE^>h&^/>KK&Z/: ͘͘͘͘ϭϵϭ ϭϲ͘ϱ h/dEEsZZsZ>KKWsEWZK& ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϵϯ ϭϲ͘ϱ͘ϭ ZsZ/E'Ed/:E^,dh/dE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϵϯ ϭϲ͘ϱ͘Ϯ sZZ^dDD/E'sE,d/E'D/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϵϯ
vi
ϭϳ /Es>KsEsZ^,/>>ED/KE/d/^sEZDD/^>KW/:E sZ'/^dZ,/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϵϲ ϭϳ͘ϭ /E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϵϲ ϭϳ͘Ϯ WZK&KWd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϵϳ ϭϳ͘ϯ WZK&Z^h>ddEsZ^,/>>ED/ͲE,ZKE/d/^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϭϵϴ ϭϳ͘ϯ͘ϭ /Es>KsE,ddzWD/dK^d>Es>WZ/KKW/K'^WZKhd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϭϵϴ ϭϳ͘ϯ͘Ϯ /Es>KsEdh^^Ed/:^^dK<'KW/K'^WZKhd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϬ ϭϳ͘ϯ͘ϯ /Es>KsE,ds'dd/dzWKW/K'^WZKhd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϭ ϭϳ͘ϯ͘ϰ /Es>KsE,dD/DKDEdKWsZ'/^dZ,/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϯ ϭϳ͘ϰ s>hd/EEs>/E'E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϬϱ ϭϳ͘ϰ͘ϭ s>hd/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϱ ϭϳ͘ϰ͘ϭ͘ϭ dLJƉĞŵĂĂŝƚŽĞƐƚĞů;ŬůĞƉĞůͲǀĞƌƐƵƐĐŝƌŬĞůŵĂĂŝĞƌͿ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϱ ϭϳ͘ϰ͘ϭ͘Ϯ dƵƐƐĞŶƚŝũĚƐĞŽŶŐĞĐŽŶƚƌŽůĞĞƌĚĞƐƚŽĐŬĂŐĞǀĂŶŚĞƚďĞƌŵŵĂĂŝƐĞů ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϲ ϭϳ͘ϰ͘ϭ͘ϯ DĂĂŝŵŽŵĞŶƚ;ĞĞƌƐƚĞǀĞƌƐƵƐƚǁĞĞĚĞŵĂĂŝďĞƵƌƚͿ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϳ ϭϳ͘ϰ͘ϭ͘ϰ dLJƉĞďĞƌŵǀĞŐĞƚĂƚŝĞ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϳ ϭϳ͘ϰ͘Ϯ Es>/E'Ed͘͘s͘,dD/,Z/E&hEd/sE<hsKKZEdd;KͿsZ'/^d/E' ͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϬϴ
^DEsdd/E'͗>/dZdhhZ^dh/EWZK&Z^h>ddE͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϬϵ
ϭϴ
/E>//E' ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϭϬ
ϭϵ sKKZ,E>/E'EsZtZ͗^dEsE<E ;^DEsdd/E'Ϳ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϭϭ ϭϵ͘ϭ sKKZ,E>/E'^Dd,KEsEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϭϭ ϭϵ͘ϭ͘ϭ ,dZ'ZKE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭϭ ϭϵ͘ϭ͘Ϯ h/dh/sZ/E'tZ&sh/>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭϭ ϭϵ͘ϭ͘ϯ tZ/E'>^'WZ^d>E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭϭ ϭϵ͘ϭ͘ϰ /EEsEZDD/^>͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭϯ ϭϵ͘Ϯ sZtZ/:<,EsEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϭϲ ϭϵ͘Ϯ͘ϭ 'Zh/<>^/ZsKZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϭϲ ϭϵ͘Ϯ͘Ϯ sZtZDd/Z>/:<D^d͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϭ ϭϵ͘Ϯ͘ϱ sZZE/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϮ ϭϵ͘Ϯ͘ϲ sZ'^^/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϯ ϭϵ͘Ϯ͘ϳ ,dhͲWZK^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϰ ϭϵ͘Ϯ͘ϴ WzZK>z^sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϱ ϭϵ͘Ϯ͘ϵ /KZ&&/E'sKKZE/dEZ'd/^,K>/EE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϲ
vii
ϮϬ
WZK&Z^h>ddE;^DEsdd/E'Ϳ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϮϳ
ϮϬ͘ϭ /EWZKsEZDD/^>/EKD/Ed/DdKͲ^dZKDEE/E/d/&/E^>hZ&^/>K͛^ ͘͘͘͘͘ϮϮϳ ϮϬ͘ϭ͘ϭ WZK&KWd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϳ ϮϬ͘ϭ͘Ϯ WZK&Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϴ <ƵŝůĨĞƌŵĞŶƚĂƚŝĞ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϴ sĞƌŐŝƐƚďĂĂƌŚĞŝĚ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϵ ŶĚĞƌĞƉĂƌĂŵĞƚĞƌƐ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϮϵ ϮϬ͘ϭ͘ϯ d,E/^,E&/EE/!>s>hd/sEsZ^,/>>EKͲ^dZKDEEsE,d/E/d/& ϮϮϵ ϮϬ͘ϭ͘ϰ &h>>^>sZ'/^d/E'sEEdhhZ'Z^>^^/^sKKZsZ'/^d/E'sEZDD/^> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϯϬ ϮϬ͘Ϯ WZK&Z^h>ddE^>h&^/>K;KtZ&ͿEZ/:;/K'DͲ/EsZͿ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϯϭ ϮϬ͘Ϯ͘ϭ WZK&KWd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϯϭ ϮϬ͘Ϯ͘Ϯ Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϯϮ ϮϬ͘Ϯ͘ϯ ^>h&^/>Kd͘K͘s͘Z/: ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ ϮϯϮ ϮϬ͘Ϯ͘ϰ h/dh/sZ/E'sEtZ&sh/> ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϯϯ ϮϬ͘ϯ /Es>KsEsZ^,/>>ED/KE/d/^sEZDD/^>KWsZ'/^dZ,/ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϯϯ ϮϬ͘ϯ͘ϭ WZK&KWd ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϯϯ ϮϬ͘ϯ͘Ϯ WZK&Z^h>ddE ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϯϰ ϮϬ͘ϯ͘ϯ s>hd/EEs>/E'E ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ Ϯϯϰ 'ZW>'ZKEEE͕>/dZdhhZ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϯϲ
/:>'ϭ͗E>z^Z^h>ddE^>hZ&^/>K͛^/d/d;KD'/!Ϳ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϰϮ
/:>'Ϯ͗E>z^Z^h>ddE^>hZ&^/>K͛^s>Zϰ͘Ϯ͘ϭ;hZK&/EͲZͿ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϱϳ
/:>'ϯ͗E>z^Z^h>ddEZD'Z^KWsZ<Z^Z>sEdWZDdZ^;hZK&/EͲ ZͿ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘Ϯϱϵ
/:>'ϰ͗ZWWKZd/K'^>K͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϲϬ
/:>'ϱ͗^zͲ'^ZWWKZdE;>sͿ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϮϳϬ
/:>'ϲ͗'ZKEKDWK^dE>z^^;KD'/!Ϳ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϯϭϭ
/:>'ϳ͗Es>/E'EsKKZZD,ZZ^ ͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘͘ϯϭϳ
viii
Lijst met afkortingen en verklarende woordenlijst AFKORTINGEN DRANCO Droge anaerobe compostering DS
Droge stof
FAVV
Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen
FOD
Federale overheidsdienst
FOS
Fermenteerbare organische stof
GFT-afval Groenten-, fruit- en tuinafval GSC
Groenestroomcertificaat
KDM
Kalverdrijfmest
MZB
Melkzuurbacteriën
Nm³
Het volume van een gas onder genormaliseerde omstandigheden (een druk van 1 atmosfeer (1013,25 mbar) en een temperatuur van 0 °C (273,15 K))
OBA
Organisch-biologisch afval
OS
Organische stof
OVAM
Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij
PAK
Polyaromatische koolwaterstoffen
TAC
Totale alkaliteit (ofwel de buffercapaciteit van het systeem t.o.v. zuren)
TS
Total solids (alle opgeloste en gesuspendeerde stoffen in een vloeistof)
VLAREA
Besluit van de Vlaamse Regering van 5 december 2003 tot vaststelling van het Vlaams reglement inzake afvalvoorkoming en -beheer
VLIF
Vlaams landbouwinvesteringsfonds
VREG
Vlaamse Regulariseringsinstantie voor de elektriciteits- en gasmarkt
VS
Verse stof
vs
Volatile solids (ofwel vluchtige stof). Dit geeft het gehalte aan vervluchtigbare componenten weer dat aanwezig is in een bepaald product. Het komt overeen met het gehalte organische stof (op verse stofbasis uitgedrukt)
WKK
Warmtekrachtkoppeling, gelijktijdige opwekking van elektriciteit en maximaal gebruik van vrijkomende warmte
WKC
Warmtekrachtkoppeling-certificaat 9
VERKLARENDE WOORDENLIJST Afval:
Elke stof of elk voorwerp waarvan de houder zich ontdoet, voornemens is zich te ontdoen of zich moet ontdoen (Decreet van 2 juli 1981 betreffende de voorkoming en het beheer van afvalstoffen (Afvalstoffendecreet)).
Agrarisch gebied: Al de op de gewestplannen, plannen van aanleg en ruimtelijke uitvoeringsplannen aangegeven gebieden bestemd voor de landbouw in de ruime zin, zoals agrarisch gebied, landschappelijk waardevol agrarisch gebied, agrarisch gebied met ecologische waarde, enzovoort. Anaerobe vergisting: De microbiële omzetting van organisch-biologisch materiaal in afwezigheid van zuurstof. Als eindproducten worden digestaat en biogas bekomen. Het is een techniek om de energie in biomassa te valoriseren (= productie van hernieuwbare energie) en daarnaast een goede meststof of bodemverbeteraar te bekomen. Dit proces kan gevolgd worden door een nabehandeling van het digestaat. Bermdecreet (27 juni 1984): Dit decreet regelt het beheer van bermen: maaien toegelaten slechts vanaf 15 juni, een tweede maaibeurt slechts na 15 september; maaisel is af te voeren binnen de 10 dagen; geen biocidengebruik; afstelling hoogte maaimachine minstens 5 cm. Een omzendbrief van 1987 omschrijft bermen als “alle terreinen die bestaan uit zowel vlakke als hellende overgangszones tussen de eigenlijke weginfrastructuur en andere gebruiksterreinen”, en ook de stroken tussen verschillende rijbanen en de taluds langs waterlopen en spoorwegen. Biomassa: De biologisch afbreekbare fractie van producten, afvalstoffen en residuen van de landbouw (met inbegrip van plantaardige en dierlijke stoffen), de bosbouw en aanverwante bedrijfstakken, alsmede de biologisch afbreekbare fractie van industrieel en huishoudelijk afval (Besluit van de Vlaamse Regering van 5 maart 2004 inzake de bevordering van elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare energiebronnen). Cirkelmaaier: De maaier is voorzien van een verticale as of trommel waaraan, al dan niet bewegend, messen zijn bevestigd. De bermvegetatie wordt afgesneden. Dierlijke mest: Excrementen van vee of een mengsel van strooisel en excrementen van vee, alsook producten daarvan (Decreet van 23 januari 1991 inzake de bescherming van het leefmilieu tegen de verontreiniging door meststoffen (Meststoffendecreet)). Easy-Gas: Dit is een calculatieprogramma dat door DLV werd ontwikkeld en waarmee op basis van de voedingswaarde van een product zijn biogaspotentieel kan worden gesimuleerd. Groenestroomcertificaat: Certificaat uitgereikt door de VREG, die bevestigt dat geleverde elektriciteit groene stroom is, opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen. Inputstromen: Alle stoffen die gebruikt kunnen worden in het proces van mestbehandeling en –vergisting.
10
Klepelmaaier: De maaier is voorzien van een horizontale ronddraaiende as waaraan loshangende klepels zijn bevestigd. Het gras wordt afgeslagen, gehakseld. Veelal wordt aan deze maaier een afzuigsysteem gemonteerd zodat het maaisel onmiddellijk kan verzameld en afgevoerd worden. Land- en tuinbouwbedrijf: Een bedrijf dat land- of tuinbouwproducten (dierlijk en/of plantaardig) voortbrengt. Mestbewerking: Het behandelen van dierlijke mest en/of andere meststoffen, met het oog op recyclage van de nutriënten stikstof en difosforpentoxyde op in het Vlaamse Gewest gelegen grond (Decreet van 23 januari 1991 inzake de bescherming van het leefmilieu tegen de verontreiniging door meststoffen (Meststoffendecreet)). Mestverwerking: Het behandelen, bewerken of verwerken van dierlijke mest op een dergelijke manier dat de nutriënten, vervat in de dierlijke mest: a) ofwel worden gemineraliseerd en de vaste residu’s, die na de mineralisatie overblijven, niet op cultuurgrond gelegen in het Vlaamse Gewest worden opgebracht, tenzij die residu’s eerst zijn behandeld tot kunstmest; b) ofwel worden gerecycleerd en het gerecycleerde eindproduct niet op cultuurgrond gelegen in het Vlaamse Gewest wordt opgebracht (Decreet 23 januari 1991 inzake bescherming van het leefmilieu tegen verontreiniging door meststoffen). Microbiële batch-test: Een test op laboratoriumschaal waarbij aan een bepaald entslib eenmalig een hoeveelheid inputproduct wordt toegevoegd en de biogasproductie dagelijks wordt opgevolgd tot er geen biogas meer wordt vrijgezet. Organisch-biologische afvalstoffen: Organische afvalstoffen van biologische oorsprong, meer bepaald stoffen die via natuurlijke biologische processen in een korte tijdspanne kunnen worden omgezet in elementaire chemische bouwstenen (Besluit van de Vlaamse Regering van 5 maart 2004 inzake de bevordering van elektriciteitsopwekking uit hernieuwbare energiebronnen). Organische droge stof: Het gehalte organische stof op droge stofbasis uitgedrukt. Secundaire grondstoffen: Afvalstoffen die aan in het VLAREA vastgelegde voorwaarden voldoen zodat ze mogen worden gebruikt als meststof of bodemverbeterend middel, als bouwstof of als bodem. VLACO-keuringsattest: Dit is een wettelijke verplichting om compost en digestaat als bodemverbeterend middel te kunnen gebruiken. Er is een kwaliteitscontrole door VLACO vzw vereist in het kader van VLAREA. Daarbij gebeurt er een integrale ketenbewaking, startend bij de input, gaande over het verwerkingsproces, tot het eindproduct. VLACO-label: Dit is een kwaliteitslabel dat wordt aangevraagd op vrijwillige basis. De bedrijven produceren compost van een extra kwaliteit én de integrale ketenbewaking is nog strikter dan in het geval van het VLACOkeuringsattest. Warmtekrachtkoppeling certificaat: Certificaat uitgereikt door de VREG, die bevestigt dat een gelijktijdige productie van elektriciteit en warmte door middel van kwalitatieve warmtekrachtkoppeling (WKK) gebeurt. 11
12
Geïntegreerde verwerkingsmogelijkheden (inclusief energetische valorisatie) van bermmaaisel Verkorte samenvatting Studie in opdracht van de OVAM. Uitgevoerd door Bodemkundige Dienst van België vzw. Datum Januari 2009
In het Actieplan Maaisel (OVAM 2003) wordt de totale hoeveelheid bermmaaisel die op jaarbasis vrijkomt geraamd tussen 248 438 en 453 610 ton vers gewicht. Anno 2002 kon volgens dat zelfde actieplan slechts 30 000 ton bermmaaisel verwerkt worden op de groencomposteringsinstallaties, zo goed als de enige verwerkingstechniek in Vlaanderen. Op vandaag zijn deze vaststellingen niet fundamenteel veranderd. Uitbreiding van de verwerkingscapaciteit, en andere verwerkingstechnieken, indien kostentechnisch haalbaar, zijn noodzakelijk. Als gevolg van het Bermbesluit komt bermmaaisel bovendien vrij in 2 piekperiodes (juni en september). Technieken voor spreiding van het aanbod over het gehele jaar voor finale verwerking van het maaisel zijn dan ook vereist. In deze studie wordt daarom in een eerste deel in het bijzonder de opslag van bermmaaisel ruim gedocumenteerd. De wijze van opslag en het bekomen product heeft vanzelfsprekend invloed op de verwerkingsmogelijkheden nadien. Ook de wijze van maaien (cirkelmaaien of klepelmaaien), maaiomstandigheden, tussentijdse opslag, aard van de vegetatie, en eventuele verwijdering van onzuiverheden beïnvloeden de verwerkingsmogelijkheden. De verwerkingstechnologieën worden grondig besproken: state of the art, kwaliteit van producten, wettelijk kader, de kosten en rendabiliteit, huidige activiteit en kansen in Vlaanderen, de milieuhygiënische voorwaarden. Voor elke techniek werd een SWOT-analyse uitgevoerd. In een tweede luik werd met betrekking tot geïdentificeerde knelpunten een aantal praktijkproeven aangelegd. Gezien het potentieel van vergisting wordt de kwaliteit van het maaisel onder verschillende maai- en bewaaromstandigheden onderzocht. De resultaten van deze proeven werden verwerkt in de studie. In een apart document worden aanbevelingen uit deze studie voor bermbeheerders hernomen. De studie werd uitgevoerd in het werkjaar 2008 op basis van literatuurgegevens en de zeer ruime inbreng van ervaring van verschillende bedrijven die uiteenlopende technieken toepassen in een volledig operationele markt of in een nog experimentele fase, in Vlaanderen en in de ons omringende landen. De ontwikkeling van de studie werd begeleid en de proeven werden georiënteerd door een stuurgroep die samengesteld werd uit beleidsmakers, wetenschappelijke medewerkers en actoren uit de verwerkende industrie, en dit onder het toezicht van de OVAM. De zeer geëngageerde aanwezigheid en medewerking van de industrie weerspiegelt het belang van het onderzoek naar technisch-economisch haalbare oplossingen en de opportuniteiten die in deze markt worden verwacht. In hetgeen volgt worden, zeer beknopt, de belangrijkste besluiten weergegeven. 13
De opslag en bewaring is in geperste balen zonder dichte folie, enkel mogelijk na cirkelmaaien. Cirkelmaaien is in bepaalde omstandigheden (o.m. de grootte van de percelen) bovendien uitdrukkelijk kostenefficiënter en ook in natuurbeheer veelal verkozen boven klepelmaaien. Zwerfvuil hindert technisch niet. Geperste balen van voldoend gedroogd gecirkelmaaid gras kunnen onbeperkt worden bewaard en vereisen weinig ruimte. Tegen het kleine risico op zelfontbranding kunnen maatregelen worden getroffen. Het gras is zeer geschikt voor compostering, verbranding, of biogasproductie na hakselen. Inkuiling kan een zeer kostenefficiënte opslag zijn, doch slaagt niet steeds. De voorwaarden waaronder een inkuiling van bermgras succesvol is, worden in de studie gedocumenteerd. Uit de aangelegde proeven blijkt dat de monokuil bermgras (inkuiling zonder bijmengproducten of additieven) na tien weken bewaring zonder meer het meest kostenefficiënt is. Zwerfvuil vormt geen probleem zolang de kuilafdichting niet wordt beschadigd. Verschillende methoden van inkuiling werden beschreven. Inkuiling van gecirkelmaaid gras kan enkel bij laag droge stofgehalte. Inkuilen laat alle verwerkingstechnieken open, in het bijzonder vergisting. De rijkuil is meest kostenefficiënt indien veel ruimte beschikbaar is en het maaisel bestemd is voor compostering. De kwaliteit van een sleufsilo is doorgaans beter door de hogere verdichting en het product is beter geschikt voor vergisting. De sleufsilo laat kostenefficiënt toe zeer grote hoeveelheden op te slagen. De recentere slurfsilo wordt eveneens zeer kostenefficiënt bij grotere hoeveelheden. Verdere verwerking door vervoedering aan dieren blijkt in de praktijk vrijwel uitgesloten in hoofdzaak omwille van de kwaliteit (o.m. het mogelijk voorkomen van zwerfvuil en de heterogeniteit) en omwille van het ontbreken van traceerbaarheid (voedselveiligheidsbeleid). Vergisting van bermmaaisel heeft zeker potentieel. Het levert biogas met een gunstig financieel rendement in een WKK-installatie. Verse verwerking is belangrijk doch niet noodzakelijk. Ongecontroleerde tussentijdse opslag is te vermijden, met uitzondering van voordrogen op terrein bij drogend weer. Maaisel van de septembermaaibeurt levert verhoudingsgewijs meer biogas. Bovendien bevat dit minder zwerfvuil. Maaisel met zwerfvuil kan verwerkt worden in droge vergisting, niet in natte vergisting. Voorafgaande uitzuivering is hier niet rendabel. Covergisting met bv. mest of GFT-afval levert synergie. Droge anaërobe thermofiele (co)vergisting blijkt het grootste potentieel te hebben. De beschikbare capaciteit in Vlaanderen is voorlopig beperkt en de marktkansen zullen samenhangen met de prijs van andere energiegewassen voor vergisting. Compostering vormt een zeer robuuste techniek doch met een lage energetische valorisatie. Maaiselkwaliteit is minder belangrijk. Het is niet duidelijk met welke mengverhouding bermmaaisel met ander groenafval kan worden gecomposteerd. Het product, een bodemverbeteraar onderworpen aan keuring, kent een toenemende markt. Er is geen risico m.b.t. zware metalen. In Vlaanderen zijn reeds ca. 24 installaties aanwezig. In de kost kan de investering zeer sterk doorwegen. De innameprijs van het maaisel (prijs aan de poort) verschilt gevoelig naargelang het bedrijf, doch is gemiddeld de laatste jaren niet toegenomen. Biothermische droging van organisch-biologische afval na opmenging met dierlijke mest gebeurt in Vlaanderen op slechts enkele bedrijven. Het is een robuust en snel proces. Geklepeld of gehakseld, al dan niet ingekuild, zwerfvuilvrij bermmaaisel leent zich hier technisch voor, vermoedelijk tot max. 50 % bijmenging. Gezien de in Vlaanderen nodige mestexport, heeft deze techniek kansen. Bepalend is de innameprijs van maaisel t.o.v. andere bijmengproducten met hoog droge stofgehalte. 14
Verbranding van bermmaaisel is een laagwaardige verwerkingstechniek en kostelijk o.m. omwille van de samenstelling en het vochtgehalte. Indien de technologie verbetert, kan decentrale, kleinschalige verwarming van gebouwen hiermee toepassing vinden. Vergassing is een hoogwaardige verwerking en levert een alternatief voor fossiele brandstoffen. De technische haalbaarheid is onzeker en het procedé heeft gezien de nodige voorbehandeling, efficiëntere goedkopere biomassa ter beschikking. Het HTU-procédé (hoge temperatuur en drukbehandeling) levert een vloeibare brandstof en is een hoogwaardige verwerking. De eerste proeven geven aan dat er potentie aanwezig is in coverwerking met andere stromen van organisch-biologische afval, doch het energetisch en economisch rendement is nog onduidelijk. Pyrolyse levert brandbare gassen naast vloeibare en vaste restproducten. Investering in een pyrolyse-installatie zou reeds na 5 jaar terugverdiend worden. De vereiste grootschaligheid vereist lange transportafstanden voor het maaisel. Gezien ook de nodige voordroging vormt dit een minder hoogwaardige verwerking. Bioraffinage, de extractie van nuttige organische stoffen uit het maaisel, eveneens voor voeding, is een hoogwaardige techniek. De oorsprong en kwaliteit van het maaisel is echter niet altijd te controleren hetgeen een nadeel vormt voor de traceerbaarheid in de voedselproductie. Ook is de economische haalbaarheid twijfelachtig.
15
16
Technologies intégrées de transformation d’herbe de fauchage (Valorisation énergétique incluse) Résumé succinct Etude sous la direction de OVAM (Société Flamande Publique des Déchets). Réalisation Service Pédologique de Belgique asbl. Date Janvier 2009
Le Plan d’Action concernant les fauchages des accotements (OVAM 2003) estime le volume annuel total des herbes de fauchage entre 248 438 en 453 610 tonnes (poids frais). En 2002, seulement 30 000 tonnes ont été réellement transformées par des installations de compostage, le procédé principale en Flandre. A ce jour, il n’y a pas de raison que la situation ait évolué. De plus, suite de l’arrêté sur les accotements, les fauchages sont réalisés lors de deux périodes de pointe, en juin et en septembre. Des techniques de stockage temporaire de l’herbe devront être introduites et permettre la transformation de l’herbe durant toute l’année. Dans un premier volet, l’étude documente solidement le prétraitement et le stockage des herbes de fauchage sur base de la littérature, des expérimentations réalisées, et des expériences dans le secteur industriel. La méthode et les conditions de fauchage et de stockage - intermédiaire ou de longue durée - influent évidemment sur la qualité et le potentiel de l’herbe pour la transformation ultérieure. Les technologies de transformation sont traitées largement: state of the art, les qualités des produits, le cadre juridique, la structure des coûts et la rentabilité, l’activité actuelle et le potentiel en Flandre, et les conditions d’hygiène environnementale. Chaque technique est soumise à une analyse FFOM (SWOT). Le deuxième volet identifie des problèmes spécifiques et présente les résultats des expérimentations réalisées dans le cadre de l’étude. Vu le potentiel de production de biogaz, les expérimentations concernent différentes conditions de fauchage, de stockage et d’ensilage dans cette perspective. L’étude a permis de formuler des recommandations pour les voiries et pour tous ceux qui sont engagés dans le fauchage et dans la transformation de l’herbe. L’étude a été réalisée en 2008 et se base sur la littérature scientifique, mais d’autant plus sur les résultats de la pratique, des expériences, et des entretiens et des discussions avec des professionnels, des chefs et des techniciens d’entreprises de transformation dans le marché actuel. L’étude a été suivie et orientée par un comité composé de personnes de l’administration, de collaborateurs scientifiques, de consultants et de professionnels, sous la direction de l’OVAM. Cette collaboration et cet engagement reflètent l’intérêt pour le développement des technologies économiquement fiables et pour les opportunités attendues dans ce marché. Les résultats de l’étude sont présentés de manière succincte ci-dessous. Le stockage et la conservation sous forme de ballots ronds non emballés n’est possible que par la tonte. La tonte-ballotage est clairement plus rentable dans certaines 17
conditions, p.ex. sur des terrains étendus, comparé au fauchage-broyage et aspiration. Du point de vue de la gestion de la nature, la tonte est souvent préférée. Techniquement des déchets ne font pas d’obstacle à la tonte et au ballotage. Cette méthode permet une conservation de longue durée. Des mesures peuvent être prisent contre le risque minime d’incendie. Cette herbe est finalement très apte pour le compostage et la combustion, ainsi que pour la production de biogaz après broyage de l’herbe. L’ensilage peut constituer un stockage économique. La réussite de l’ensilage n’est pas toujours garantie. Les conditions optimales sont largement décrites dans l’étude. Selon les expérimentations menées, le simple silo sur base d’herbe, sans ajout de coproduits ou d’additives, s’avère être le plus économique pour une conservation d’environ 10 semaines. Des déchets éventuellement présents ne font pas d’obstacle à l’ensilage dans la mesure où la couverture n’est pas perforée. Plusieurs techniques d’ensilage sont décrites. L’ensilage de l’herbe de tonte n’est possible que si le taux de matière sèche soit modéré. Le produit ensilé se prête à toute forme de transformation ultérieure, en particulier à la fermentation. Le silo en monticule est le plus économique si l’espace disponible n’est pas limitant, mais la réussite de l’ensilage n’est pas toujours garantie. Le produit quelque soit la qualité, sera toujours accepté pour le compostage. La qualité d’un ensilage en fosse sera meilleure vu le degré possible de compactage. Le produit est très approprié e.a. pour la fermentation. La méthode sera économique pour des ensilages de très grandes quantités. Une méthode plus récente, plus flexible, le silo « en tube », permet une haute qualité d’ensilage Elle est économique dans la mesure où des quantités importantes sont à ensiler. Le débouché dans l’alimentation animalière est à exclure. La qualité alimentaire de l’herbe est trop faible et trop variable. De plus, la présence éventuelle de déchets peut être mortelle, et des contraintes juridiques existent (traçabilité et sécurité alimentaire). La fermentation est un procédé prometteur. Le biogaz a un rendement financier attrayant dans une unité de cogénération électrique et thermique. L’herbe fraiche est favorable à la fermentation mais pas indispensable. Un stockage intermédiaire nonconditionné est à éviter, sauf le pré-séchage sur terrain par beau temps. L’herbe du deuxième fauchage, automnale, est plus apte. Elle contient également moins de déchets. Des déchets peuvent poser des problèmes techniques dans la fermentation humide. Ils ne font pas d’obstacle au procédé sec. L’extraction préalable de déchets n’est pas rentable à ce jour. On observe une synergie dans la co-fermentation p.ex. avec des fumiers ou avec des déchets ménagers organiques. La (co-)fermentation thermophile sèche anaérobie présente le meilleur potentiel. La capacité disponible pour cette transformation est limitée en Flandre actuellement. Les opportunités et le développement de cette méthode dépendent du marché d’autres biomasses et cultures pour la fermentation. Le compostage est une technologie simple et très robuste, mais d’une valorisation énergétique plutôt faible. La qualité de l’herbe, éventuellement conservée, ne joue pas. La proportion optimale ou maximale de l’herbe et d’autres déchets verts n’est pas toujours claire. Le produit est un amendement, soumis à des certifications. Le risque de pollution (p.ex. métaux lourds) est pratiquement nul. En Flandre, il y a 24 installations et le marché est croissant. Les investissements peuvent être très lourds. Les prix d’entrée sont très variables; en moyenne, ils n’ont pas augmentés ces dernières années.
18
Le procédé de séchage biothermique des déchets organiques biologiques mélangés à du fumier est opérationnel dans quelques entreprises en Flandre. Le procédé est robuste et rapide. Toute herbe, exempte de déchets non-organiques, est appropriée et peut être mélangée jusqu’ à 50 %. Le prix d’entrée d’autres produits avec un taux de matière sèche élevée déterminera le potentiel de ce procédé ainsi que la pression par le surplus de fumier en Flandre, e.a. pour l’exportation du produit. La combustion est une transformation de faible valeur énergétique et dont le coût est augmenté par le taux d’humidité et surtout par la composition agressive de l’herbe pour les installations. Un développement de la technologie n’exclut pas le chauffage décentralisé à petite échelle de bâtiments, mais pas dans l’immédiat. La gazéification de l’herbe est une transformation de haute valeur énergétique et une alternative pour des combustibles fossiles. La fiabilité technologique n’est pas encore prouvée. Vu le prétraitement nécessaire de l’herbe, des biomasses plus économiques et efficaces sont disponibles à ce jour. D’autres procédés, le procédé HTU, la pyrolyse et le bioraffinage ont été étudiés, mais ils ne présentent pas de potentiel réel pour la transformation de l’herbe de fauchage. Des obstacles consistent en les transports trop importants, le taux d’humidité de l’herbe, la traçabilité, la concurrence d’autres biomasses et par la suite la fiabilité économique.
19
20
Integrated disposal and processing technologies for mowed roadside grass (including energetic valorisation) Summary Study assigned by OVAM (Public Waste Agency of Flanders). Executed by the Soil Service of Belgium Date: January 2009
The action plan “roadside grass” (OVAM, 2003) estimates a production of 248 438 metric ton grass a year as a result of roadside grass mowing. In 2002 disposal facilities for mowed roadside grass (mainly compost facilities in Flanders) only had a capacity of 30 000 metric ton. Since 2002 there was no expansion of this capacity and today additional disposal plants and disposal techniques, when cost-effective, remain necessary. As a result of the regional legislation on roadside grass there are 2 peak periods of roadside grass supply at the disposal facilities (June and September). Techniques to spread this supply throughout the year are required. To begin, this study extensively documents the storage of mowed roadside grass. The method of storage has an influence on the product and on the techniques that can be used for the eventual processing. The mowing technique (disc or verge), mowing conditions, intermediate storage, grass type and the fraction of litter have an influence on the possible processing techniques as well. Processing technologies are extensively discussed: state of the art, quality, legislation, cost and profitability, present activities and opportunities in Flanders, and environmental conditions. For each technique a SWOT analysis was executed. To investigate identified bottlenecks for mowed roadside grass disposal, field trials where conducted in the second part of the study. Considering the potential of digestion, the qualities of the mowed grass under different mowing and storage conditions have been examined. The results of these trials are reported in this study. In a separate document recommendations for roadside administrators are summarised. The study, executed in 2008, was based on a literature review and on the extensive input of companies who conduct various disposal techniques on an operational or experimental basis, in Flanders or in neighbouring countries. The development of the study was supported by a board of policy makers, administrators, scientific researchers and representatives from waste disposal companies. The board was supervised by OVAM. The keen interest and cooperation reflects the importance of the quest for costeffective solutions and opportunities that are expected in this market. The following summarizes the most important conclusions. The storage as pressed bales of hay, without impermeable foil, is only possible when the roadside grass is mowed by a disc mower. Under certain conditions (for example the size of the roadside), disc mowing clearly is more cost-effective and preferred over verge mowing. These findings often apply also for mowing in nature reserve areas. A fraction of litter in the mowed roadside grass is no technical barrier and there is no limit on the duration of conservation of sufficiently dried disc mowed grass stored as pressed 21
bales. Moreover the pressed bales of hay demand little space. It is possible to take measures against the threat of self-ignition. After conservation the grass is appropriate for composting and combustion, or, if chopped, for the production of biogas. Ensilage can be a form of cost-effective storage but it is not always successful. The conditions for a successful ensilage are documented in the study. The field trials demonstrate that ensilage of roadside grass during a period of ten weeks is the most cost-effective without additional products. Litter in the mowed roadside grass is not a problem as long as it does not perforate the silo envelope. Several methods of ensilage have been documented. Ensilage of disk mowed grass is only possible by medium to low dry matter content. Ensilage leaves open every option for final disposal and eventual processing, especially digestion. The pit silo is the most cost-effective method when available space is not an issue and when the final disposal is composting. The quality of a bunker silo is evaluated higher because it allows a better degree of compaction; the ensilaged grass is better suited for digestion. The bunker silo allows a cost-effective storage of grass in large volumes. The recent developments in bag silos allow as well a cost-effective high quality storage of large volumes. Usage of the grass as animal fodder is not possible considering the low quality and variability, and the possible fraction of litter, and the lack of traceability. Digestion of mowed roadside grass can be valuable. The digestion delivers biogas and a positive financial return in a biomass CHP plant. Freshly mowed grass is best suited for digestion but not required. Uncontrolled intermediate storage should be avoided; only in dry weather conditions mowed roadside grass can be left on the field to dry out. Roadside grass mowed for the second time in September delivers more biogas for a standard reaction time, compared to June grass or to the grass mowed in September for the first time. Moreover it contains less litter. Mowed roadside grass can be processed in a dry digestion. Only in the humid digestion process, litter in mowed roadside grass should be avoided. It is not cost-effective to separate litter from mowed roadside grass for digestion. Co-digestion with for example manure or organic household waste causes synergy in gas production. Dry anaerobic thermophilic (co)digestion has the highest potential. The capacity available in Flanders for dry digestion is limited and the possibilities for the digestion of mowed roadside grass depend on the price of competitive energy crops. Composting is a robust technique but it has a low energetic valorisation. The quality of the mowed grass has less influence on the process. The proportion of which the mowed grass can be mixed with other biomass waste is not clearly defined. The market for certified compost, used for soil quality improvement is growing. There is no heavy metal pollution risk. In Flanders approximately 24 installations are active. The investment cost can be the bottleneck for possible new initiatives. There is a significant difference in gate fee between the different industrial plants but in the past few years there was no increase in average gate fee. Drying organic waste in combination with manure is only possible in a few industrial plants in Flanders. It is a fast and robust process. It is possible with verge and disk mowed grass, fresh and after ensilage. Grass mixed with litter is not accepted. The proportion grass to manure is probably not more than fifty-fifty. This disposal technique has opportunities considering the manure excess in Flanders. The gate fee of the roadside grass compared to competitive products with high dry matter content will be decisive.
22
Combustion of roadside grass is a low valuable disposal technique with a high cost considering the composition and the dry matter content. If the combustion technology improves, low scale heating in houses can become an application on the long run. Gassing is a high valuable technique and constitutes an alternative for fossil fuels. The technical feasibility for grass is still uncertain and considering the necessary preliminary treatment, cheaper and more cost effective biomass sources are available for this process. The HTU-process (high temperature and pressure treatment) delivers liquid fuel and is a high value disposal technique. The first experiments indicate a potential in combination with the disposal of other organic waste products. Until now the energetic and economic return is still uncertain. Pyrolysis delivers gas next to liquid and solid residues. An investment in a pyrolysis industrial installation has an alleged economical return of 5 years. The large dimensions of the installation implicate long grass transport distances. Considering the necessary preliminary treatment of grass, the technique is considered as low valuable. Biorefinery, the extraction of useful organic compounds from roadside grass, for example for animal feeding, might be a high valuable technique. But the origin and quality is not always detectable and controllable, which is a disadvantage for traceability and food security. Also the economic return is uncertain.
23
24
Integrierte Technologien (inkl. energetische Valorisation) für die Verarbeitung von Mahd Kurze Zusammenfassung Studie im Auftrag der Flämischen Abfallwirtschaftsagentur (OVAM) Durchgeführt durch das Belgische Amt für Bodenuntersuchung Datum: Januar 2009.
Im Aktionsplan Mähabfall (Mahd) der Flämischen Abfallwirtschaftsagentur (OVAM) wird die jährliche Totalmenge von Mahd vom Wegrand und Böschungen geschätzt zwischen 248 438 und 453 610 Tonnen Frischgewicht. Im Jahre 2002 konnte demselben Aktionsplan zufolge nur 30 000 Tonnen Mahd in den Grünkompostierungsanlagen, die mehr oder weniger einzige Verarbeitungstechnik in Flandern, verarbeitet werden. Auch heute haben diese Feststellungen sich nicht grundlegend geändert. Die Notwendigkeit des Ausbaus der Verarbeitungskapazität und der anderen Verarbeitungstechniken, wenn es in Bezug auf die Kosten möglich wäre, ist überdeutlich. Infolge des Böschungserlasses kommt Mahd außerdem in 2 Spitzeperioden (im Juni und im September) vor. Techniken für die Verteilung des Angebotes über das ganze Jahr für die Endverarbeitung von Mahd sind daher auch notwendig. Deshalb wird in dieser Studie im ersten Teil insbesondere die Lagerung von Mahd ausführlich beschrieben. Die Art und Weise, wie man lagert, und das Endprodukt haben selbstverständlich einen Einfluss auf die Verarbeitungsmöglichkeiten hinterher. Auch die Mähweise (Kreisel- oder Schlegelmäher), Mähumstände, zwischenzeitliche Lagerung, Art der Vegetation und eventuelle Entfernung von Unreinheiten beeinflussen die Verarbeitungsmöglichkeiten. Die Verarbeitungstechnologien werden gründlich beschrieben: State of the Art, Qualität der Produkte, gesetzliche Grundlage, die Kosten und Rentabilität, heutige Aktivität und Möglichkeiten in Flandern, umwelthygienische Bedingungen. Für jede Technik wurde eine SWOT-Analyse ausgeführt. Im zweiten Teil wurde in Bezug auf die identifizierten Engpässe eine Anzahl von Praxisproben durchgeführt. Angesichts des Potenzials der Fermentation werden die Qualitäten von Mahd unter verschiedenen Mäh- und Lagerungsumständen untersucht. Die Ergebnisse dieser Proben wurden in der Studie verarbeitet. In einem separaten Dokument werden die Empfehlungen aus dieser Studie für Böschungsverwalter wiederholt. Die Studie wurde 2008 auf der Basis der Literaturdaten und des sehr umfangreichen Beitrages der Erfahrung verschiedener Betriebe ausgeführt. Diese Betriebe wenden unterschiedliche Techniken an in einem vollständigen gebrauchsfähigen Markt oder noch in einem Versuchsstadium in Flandern und in den Nachbarländern. Die Entwicklung der Studie ist begleitet und die Proben sind von einem Lenkungsausschuss geleitet worden. Er bestand aus Entscheidungsträgern, Kräften aus der verarbeitenden Industrie, dies unter der Aufsicht der Flämischen Abfallwirtschaftsagentur (OVAM). Die sehr engagierte Anwesenheit und Mitarbeit der Industrie spiegelt die Bedeutung der 25
Forschungen nach technischen und wirtschaftlichen realisierbaren Lösungen sowie die Opportunitäten, die in diesem Markt erwartet werden, wider. Im nachstehenden Text werden kurz die wichtigsten Beschlüsse wiedergegeben.
Die Lagerung in Ballen ohne Folie ist nur möglich nachdem man kreiselgemäht hatte. Kreiselmähen ist unter Umständen (u.a. die Größe der Parzelle) außerdem preisgünstiger und wird im Naturschutz dem Schlegelmähen meistens bevorzugt. Zivilisationsmüll hindert technisch nicht. Gepresste Ballen und trocknes kreiselgemähtes Gras können unbegrenzt gelagert werden und erfordern wenig Platz. Gegen das kleine Risiko auf Selbstentzündung können Maßnahmen getroffen werden. Das Gras eignet sich ausgezeichnet zur Kompostierung, zur Verbrennung, oder, nach häkselen, auch zur Herstelllung von Biogas. Silierung kann eine preisgünstige Lagerung sein, aber die Silierung gelingt nicht immer. Die Bedingungen für eine erfolgreiche Silierung von Mahd werden in der Studie ausführlich dokumentiert. Aus den gemachten Proben geht vorher, dass die Monosilierung von Mahd (Silierung ohne Zusatzstoffe oder Additive) nach 10-wöchiger Lagerung, die preisgünstigste ist. Zivilisationsmüll ist kein Problem solange die Siloabdeckung nicht beschädigt wird. Verschiedene Silierungsmethoden werden beschrieben. Silierung von in einem Kreis gemähtem Gras ist nur bei einem niedrigen Trockenstoffgehalt möglich. Silieren lässt alle Verarbeitungstechniken offen, insbesondere bei Fermentation. Das Fahrsilo ist bei Mahd bestimmt für Kompostierung und bei vielem Platz, am preisgünstigsten. Die Qualität vom Fahrsilo mit seitlichen Wänden ist meistens besser durch die höhere Komprimierung und das Produkt ist besser zur Fermentation geeignet. Das Fahrsilo ist preisgünstig und eignet sich für die Lagerung von großen Mengen. Das jüngere Schlauchsilo ist bei größeren Mengen ebenfalls preisgünstig. Weitere Verarbeitung als Tierfutter ist in der Praxis ausgeschlossen und dies hauptsächlich der Qualität des Futters halber (u.a. dem Vorhandensein von Zivilisationsmüll und der Heterogenität vorbeugen) und des Fehlers an Trassierung halber (Lebensmittelsicherheitspolitik). Fermentation von Mahd hat sicherlich ein Potenzial. In einer HKW-Anlage liefert es Biogas mit einem finanziell günstigen Ertrag. Frischverarbeitung ist wichtig aber nicht notwendig. Ungeprüfte zwischenzeitliche Lagerung ist zu vermeiden mit Ausnahme der Vortrocknung beim Trockenwetter auf dem Gelände. Mahd gemäht im September erbringt verhältnismäßig mehr Biogas. Außerdem enthält es weniger Zivilisationsmüll. Mahd mit Zivilisationsmüll kann in trockener Fermentation aber nicht bei nasser Fermentation verarbeitet werden. Vorhergehende Säuberung rentiert sich hier nicht. Cofermentation mit bspw. Mist, Biomüll erbringt eine Synergie. Trockene anaerobe thermophile Cofermentation zeigt sich das beste Potenzial zu haben. Die verfügbare Kapazität in Flandern ist vorläufig begrenzt und die Marktchancen werden mit dem Preis von anderen Energiepflanzen für die Fermentation zusammenhängen. Kompostierung ist eine sehr robuste Technik, sie hat jedoch eine niedrige energetische Valorisation. Die Mahdqualität ist weniger wichtig. Es ist undeutlich mit welchem Mischungsverhältnis Mahd mit anderem Grünabfall kompostiert werden kann. Das Produkt, ein Bodenverbesserungsmittel, das einer verpflichteten Kontrolle unterliegt, hat einen wachsenden Absatzmarkt. Es gibt kein Risiko in Bezug auf Schwermetalle. In Flandern gibt es bereits 24 Anlagen. In den Kosten kann die Investierung 26
ausschlaggebend sein. Entsorgungskosten variieren dem Betrieb entsprechend, kannten jedoch in den letzten Jahren keine wesentlichen Preiserhöhungen. Biothermische Trocknung von organisch-biologischem Abfall angereichert mit Tiermist kommt in Flandern in einigen Betrieben vor. Es ist ein robuster und schneller Prozess. Geschlegelt, siliert oder nicht, Mahd ohne Zivilisationsmüll, vermutlich bis zum Maximum 50 % Beimischung, eignet sich dafür. Angesichts des nötigen Mistexports in Flandern, hat diese Technik Chancen. Bestimmend ist der Gate Fee von Mahd hinsichtlich der anderen Beimischungsprodukten mit einem hohen Trockenstoffgehalt. Verbrennung von Mahd ist infolge der Zusammenstellung und des Feuchtigkeitgehaltes teuer und nicht rentabel. Wenn die Technologie verbessert, könnte dezentrale, kleinmaßstäbige Heizung von Gebäuden eine Möglichkeit sein. Vergasung ist eine hochwertige Verarbeitung und liefert eine Alternative für fossile Brennstoffe. Die technische Realisierbarkeit ist unsicher und das Verfahren hat angesichts der notwendigen Vorbehandlung, effizientere und günstigere Biomasse zur Verfügung. Das HTU-Verfahren (hohe Temperatur und Durckbehandlung) liefert einen flüssigen Brennstoff und ist eine hochwertige Verarbeitung. Die ersten Proben zeigen an, dass Potenz vorhanden ist in der Co-Verarbeitung mit anderen organisch-biologischen Abfällen, aber das energetische und wirtschaftliche Rendement ist noch undeutlich. Pyrolyse liefert nicht nur flüssige und feste Restprodukte aber auch brennbare Gase. Die Investierung würde bereits nach 5 Jahren zurückverdient. Eine großangelegte Verarbeitung von Mahd erfordert lange Transportdistanzen. Angesichts der nötigen Vortrocknung ist das auch eine weniger hochwertige Verarbeitung. Bioraffination, die Extraktion nützlicher organischer Stoffe aus Mahd, ebenfalls für Die Nahrung, ist eine hochwertige Technik. Die Herkunft und Qualität von Mahd ist allerdings nicht immer kontrollierbar, was ein Nachteil ist für die Rückverfolgbarkeit in der Lebensmittelerzeugung. Auch die wirtschaftliche Realisierbarkeit ist zweifelhaft.
27
28
LUIK I: Literatuurstudie: De verschillende voorbehandelingsmethoden en verwerkingsmogelijkheden van bermmaaisel
29
1
Inleiding
In het Actieplan Maaisel (OVAM 2003) wordt de totale hoeveelheid bermmaaisel die op jaarbasis vrijkomt geraamd tussen 248 438 en 453 610 ton vers gewicht. Anno 2002 kon volgens dat zelfde actieplan slechts 30 000 ton bermmaaisel verwerkt worden op de groencomposteringsinstallaties, die tevens quasi de enige verwerkingstechniek vormen die in Vlaanderen wordt gehanteerd. Voor de huidige situatie zijn geen gegevens beschikbaar, maar er is geen twijfel mogelijk dat de huidige verwerkingscapaciteit veel te kort schiet om de volledige massa bermmaaisel op een legale manier te verwerken. Een uitbreiding van de verwerkingscapaciteit, zo meldt het Actieplan Maaisel, is absoluut noodzakelijk. Minstens even belangrijk als de uitbreiding van de verwerkingscapaciteit is dat het aanbod aan te verwerken materiaal gespreid wordt in de tijd. De totale hoeveelheid bermmaaisel komt, voor zover de maaidata van het Bermbesluit worden gerespecteerd, immers vrij binnen twee korte periodes (na 15/6 en na 15/9) en dit net tijdens periodes dat er bij de verwerkingsinstallaties ook grote hoeveelheden ander groenafval binnenkomen. Via een kwalitatief goede en gecontroleerde opslag zou het aanbod van deze massale hoeveelheid bermmaaisel gespreid kunnen worden over het volledige jaar en zullen de verwerkingsinstallaties ook bereid zijn meer bermmaaisel te aanvaarden. In het volgende hoofdstuk wordt de state of the art gegeven met betrekking tot mogelijke voorbehandelingen met het doel de kwaliteit van het maaisel te beheersen en het aanbod voor verwerking te spreiden in de tijd. De erna volgende hoofdstukken focussen op de eigenlijke bestemmingen, verwerkingswijzen en -technologieën van het bermmaaisel die op de een of andere wijze kunnen toegepast worden. Zowel het proces als het eindproduct wordt gedocumenteerd op basis van literatuurgegevens als vanuit ervaringen binnen de bestaande verwerkingsinstallaties. Elke bestemming of verwerkingsmogelijkheid wordt tenslotte onderworpen aan een SWOT-analyse.
Reeds in een vroeg stadium van de studie werden een aantal bottlenecks klaar gesteld in de verwerking van bermmaaisel. Deze hebben aanleiding gegeven tot de aanleg van een aantal proeven in praktijkomstandigheden in het proces van maaien over stockage tot verwerking. Verslag van deze proeven volgt in het tweede luik bij deze studie.
30
2
Voorbehandelingsmethoden van bermmaaisel
2.1
Achtergrond Het spreekt voor zich dat de voorbehandeling van bermmaaisel zeker en vast geen eindoplossing is, maar een belangrijke tussenstap vormt binnen het schema van maaien, afvoeren en verwerken. Afhankelijk van de omstandigheden en plaats, kan maaisel onvermijdelijk vervuild worden met o.m. grond en met zwerfvuil. Gezien dit effecten kan hebben op de verdere opslag en verwerking, stelt zich de vraag in welke mate uitzuivering mogelijk is. Daarnaast is een kwalitatief goede en gecontroleerde opslag van bermmaaisel een duidelijke doelstelling gezien zij toelaat het aanbod te spreiden over het volledige jaar. De stockage zou kunnen gebeuren ter hoogte van de verwerkingsinstallatie of op bepaalde ‘strategisch gelegen’ locaties, d.w.z. ergens in de omgeving van de gemaaide bermen waar de mogelijkheid bestaat voor een opslag. Aan een stockage zijn twee belangrijke voorwaarden verbonden. Enerzijds moet het geconditioneerd en gecontroleerd gebeuren. Een gecontroleerde stockage houdt in dat alle microbiologische afbraakprocessen worden stilgelegd en het bermmaaisel op die manier in principe onbeperkt lang kan worden bewaard. Geurhinder wordt op die manier tot een minimum beperkt, zowel tijdens de opslag als tijdens de verdere verwerking. Een tweede belangrijke voorwaarde is dat het type voorbehandeling en het type verwerking op elkaar afgestemd worden. In dit gedeelte wordt voor de voorgestelde voorbehandelingsmethoden telkens een passend antwoord geformuleerd op welke manier aan deze twee voorwaarden kan voldaan worden. De volgende twee bewaringsmethoden worden toegelicht: de bewaring als geperste balen en de bewaring in de vorm van een kuil. Van de bewaring onder de vorm van een kuil worden vier verschillende uitvoeringsvormen besproken. Telkens wordt het procesverloop op technisch en financieel vlak beschreven en wordt aangegeven aan welke vereisten het inputmateriaal moet voldoen en wat de eigenschappen van het eindproduct zijn. Telkens wordt samenvattend afgesloten met een SWOT-analyse. Een gecontroleerde stockage van bermmaaisel wordt in Vlaanderen momenteel nog maar beperkt toegepast. Voor zover geweten werd in het verleden bermmaaisel enkel ingekuild bij IVAREM en IGEAN. Gedroogd bermmaaisel in de vorm van geperste balen wordt reeds verwerkt bij onder andere Westcompost en De Kruisberg n.v. De uitwerking van dit hoofdstuk is enerzijds gebaseerd op de ervaringen opgedaan door deze verwerkingsinstallaties en anderzijds, en voornamelijk, op de ervaring uit de landbouwsector waar inkuilen van ruwvoeders reeds lang een gekende en beproefde techniek is.
31
2.2
Uitzuivering Vervuilende of storende materialen worden bij voorkeur gescheiden van bermmaaisel. Uitzuivering kan gebeuren vooraf op terrein (op de berm), bij de opslag, of deeluitmakend van de verwerking. Met uitzondering van toevallige uitselectie van grof materiaal op terrein en de verplichte zeving na compostering is geen enkele methode in gebruik of rendabel te noemen, hoewel reeds onderzoeksresultaten en ontwikkelingen beschikbaar zijn.
2.2.1
Uitzuivering op het terrein, op de berm De vervuilingsgraad van bermgras zal in de eerste plaats sterk afhankelijk zijn van de locatie waar de berm gemaaid is. Drukke autowegen zijn sterker vervuild, een uitzuivering op het terrein voor de maai behoort dan ook tot één van de mogelijkheden. Omdat dit handmatig moet gebeuren is dit arbeidsintensief en duur. Natuurpunt vzw heeft aan haar technische ploeg gevraagd om een tijdsregistratie bij te houden bij het uitzuiveren van het bermgras. Natuurpunt vzw (2009, persoonlijke communicatie) meldde echter dat de technische ploeg de tijd nodig voor uitzuivering niet afzonderlijk noteerde. Wel werd op de bermen met een totale oppervlakte van 1,2 ha, in 2007 5,5 ton afval en in 2008 4,25 ton afval verwijderd (Antwerpse haven, ca. 3 km berm langsheen de Scheldelaan, omgeving Lillobrug).
2.2.2
Zeven In de compostering wordt zeeftechniek gebruikt in de voorbehandeling en in de nabehandeling. Hierbij wordt gebruik gemaakt van trommelzeven en sterrenzeven. Deze zeven gaat stoormaterialen uit het organisch materiaal filteren.
Figuur 1: Schematische voorstelling van een trommelzeef (Jacobs et al., 2004) Een trommelzeef (Figuur 1) beweegt het te filteren materiaal over een cilindervormige zeef die zich in een trommel bevindt. De fijne fractie valt door de zeef. De grove fractie wordt uit de zeef geleid doordat de trommelzeef onder een bepaalde helling wordt opgezet.
32
Naast de trommelzeef wordt ook de sterzeef of sterrenzeef veel gebruikt in de voor- en nabehandeling van de compostering. De sterrenzeef bestaat uit een serie van parallel geplaatste assen. Op elke as bevinden er zich sterren. Deze zijn zo bevestigd dat één ster tussen twee andere sterren van de naastliggende as draait. Alle assen en sterren draaien in dezelfde richting. Het te sorteren materiaal wordt op de assen en sterren gebracht. De assen loodrecht op de invoerstroom van het te sorteren materiaal. De fijne fractie valt tussen 2 naastliggende sterren. De grove fractie wordt door de draaiende sterren naar het uiteinde van de zeef gevoerd.
Input
Coarse
Medium
Fine Figuur 2: Schematische voorstelling van een sterrenzeef (Ref. Komptech®) Volgens de wettelijke normen moet compost gezeefd worden met een zeef van minimaal 40 mm. In de praktijk wordt in de nabehandeling dikwijls een zeef van 10-12 mm gebruikt. Zeven tijdens de voorbehandeling zorgt ervoor dat stoormaterialen verwijderd worden waardoor deze de machines niet kunnen beschadigen. De mogelijkheden van een sterrenzeef in de voorbehandeling worden voor bermgras verderop in dit onderzoek uitgetest (zie Luik 2 proefresultaten).
2.2.3
Windshifter Om het bermmaaisel te zuiveren van stoormaterialen voor het in een natte vergister wordt gebracht kan mogelijk gebruik gemaakt worden van een windshifter (zie Figuur 3). De windshifter creëert een luchtstroom waarmee soortvreemde materialen met een andere dichtheid of met lichter gewicht, uit de bulkstroom worden geblazen of gezogen. Een probleem wanneer deze techniek wordt toegepast bij de uitzuivering van bermmaaisel is het wisselend soortelijk gewicht van het materiaal. Omdat bermmaaisel dikwijls in heterogene partijen wordt aangevoerd met een verschillend drogestofgehalte moet de windshifter telkens opnieuw afgesteld worden. De techniek wordt onderzocht in Luik 2 proefresultaten.
33
Figuur 3: Schematische voorstelling van een windshifter (Ref. Komptech®) Momenteel wordt de windshifter nog niet in productie gebruikt voor zuivering van bermmaaisel of soortgelijke materialen.
2.2.4
Pulpen Een techniek die in de toekomst mogelijk een oplossing biedt is pulpen van materialen (Philip Daniels, perscommunicatie). Deze techniek wordt vandaag gebruikt om afvalstromen afkomstig uit de voedingsindustrie te behandelen vooraleer deze in een vergister worden gebracht. Het drogestofgehalte van de afvalstroom wordt sterk naar beneden gehaald door er water aan toe te voegen waarna het geheel met behulp van een zeef gefilterd wordt. Grove materialen blijven op de filter; organisch materiaal kan passeren door de zeef. Omtrent de mogelijkheden en efficiëntie van deze techniek wordt nog volop onderzoek verricht.
2.3
Bewaring van bermmaaisel als geperste balen
2.3.1
Milieutechnische beschrijving van het persen in balen Deze bewaarmethode bestaat erin dat het maaisel met een pers wordt samengedrukt in ronde of vierkante balen. Vaak geven de aannemers de voorkeur aan een ronde boven een vierkante balenpers omdat deze eerste minder weegt, wat zeker op taluds een voordeel is. De vierkante balenpers is bovendien enkel inzetbaar voor droog maaisel, terwijl de ronde balenpers kan gebruikt worden voor droog en nat maaisel (Vlaamse Overheid, 2006). Bij gebruik van de vierkante balenpers, ook wel opraappers genoemd, worden de balen samengebonden met sisalkoorden, kunststofmateriaal of ijzerdraad, waarvan enkel de sisalkoorden biodegradeerbaar zijn. De ronde balen worden meestal voorzien van een netbinding, waarbij een geperforeerde (niet biodegradeerbare) kunststoffolie rond de balen wordt gewikkeld. Van de ronde balenpers, ook wel oprolpers genoemd, bestaan er twee types: pers met een vaste perskamer en pers met een variabele kamer. Bij persen met een vaste perskamer worden balen geperst met een constante grootte waarvan de kern minder dicht geperst is. Variabele perskamers genereren balen van variabele grootte met een quasi homogene dichtheid. 34
De techniek lijkt op het persen van grote balen hooi in de landbouw. Het grote verschil is dat bij het bermbeheer weinig of geen rekening kan gehouden worden met de weersomstandigheden. Omdat het gras maximaal 10 dagen op de berm mag blijven liggen is de kans reëel dat het gras redelijk nat wordt geperst. Hierdoor kan het verzamelde maaisel gemakkelijk opwarmen en dit zelfs tot temperaturen waarbij een risico ontstaat voor zelfontbranding. De kans op zelfontbranding is het grootst de eerste 6 weken na het maaien, zo weet men vanuit de landbouw. Dit risico zou zich voordoen tot een droge stofgehalte van 82 %. Om te vermijden dat zuurstof in contact komt met de opwarmende plek in de baal, zouden nat geperste balen eventueel in plastiek kunnen worden gewikkeld. Ook zou de opslagplaats voldoende geventileerd kunnen worden om op die manier vocht en warmte af te voeren. Het lijkt echter meer aangewezen dat de aanvoerder van het bermmaaisel aan de verwerker aangeeft wanneer het gras niet voldoende droog werd geperst. Deze balen worden dan ook best zo snel mogelijk verwerkt. Het risico op zelfontbranding zou volgens Westcompost vooral hoog zijn wanneer de balen worden geopend en nadien niet onmiddellijk worden verwerkt. Tijdens de opslag zelf heeft deze composteerinstallatie nog geen negatieve ervaringen met zelfontbranding gehad (Roland De Grande, Westcompost, persoonlijke communicatie). In Nederland zijn er reeds gevallen van zelfontbranding gesignaleerd bij geperst bermmaaisel dat niet voldoende droog was (Philip Robinet, Essent, persoonlijke communicatie). Alvorens het gras wordt geperst in balen, kan het eerst op grote ruggen worden gelegd met een hooihark waardoor het persen veel sneller kan verlopen. Aangezien er vóór het persen al twee werkgangen zijn gepasseerd, is de kans groot dat grotere delen zwerfvuil al werden gedetecteerd. Kleinere stukken zwerfvuil, zoals blikjes, plastiek of papier, stellen geen problemen tijdens het persen. De opslag onder de vorm van geperste balen heeft het voordeel dat de transportkosten naar en de afzetkosten bij de verwerkingsinstallatie sterk verminderen indien tenminste rekening gehouden wordt met de weersomstandigheden tussen het maaien en het persen van de balen. Na drie dagen drogen zou het gewicht immers al kunnen slinken met 25 % (Vlaamse Overheid, 2006). Al naargelang het vochtgehalte van het gras en de grootte van de baal kan het gewicht variëren tussen 150 en 900 kg per baal (Roland De Grande, Westcompost, persoonlijke communicatie). Deze werkwijze is, desondanks de 2 extra werkgangen (keren en persen), efficiënter in machine- en arbeidstijd dan wanneer gemaaid wordt met een maaibalk met rechtstreekse opzuiging. Dit wordt ook geïllustreerd onder paragraaf 0 (Economische aspecten). Met een achtergedragen cirkelmaaier kunnen breedtes tot 5,5 m worden gemaaid terwijl dit met een armmaaier met opzuigwagen beperkt is tot slechts 1,5 m. Bovendien kan er met een gedragen maaibalk ook nog vooraan een extra maaitoestel worden gemonteerd zodat de werkbreedte bijna het dubbele bedraagt. Het is natuurlijk wel zo dat enkel grotere percelen in aanmerking komen voor het persen in balen en bovendien gemakkelijk bereikbaar moeten zijn (Johan De Leener, Interplant, persoonlijke communicatie).
2.3.2
Kwaliteitsvereisten van het bermmaaisel In principe komt elk type bermmaaisel in aanmerking om in balen te persen. Een voorwaarde is wel dat de bermen gemaaid worden met een cirkelmaaier. Geklepeld gras is in regel te fijn vermalen om in balen geperst te worden na al dan niet voordrogen. 35
2.3.3
Eigenschappen van geperst bermmaaisel Het bermmaaisel, dat gemaaid wordt met een cirkelmaaier, heeft zijn oorspronkelijke structuur bewaard en is daardoor in principe beter geschikt voor de compostering dan geklepeld gras. Wanneer bovendien de weeromstandigheden tijdens de veldperiode gunstig zijn, is het gedroogde maaisel gemakkelijker te composteren in vergelijking met vers aangevoerd maaisel (Vlaamse Overheid, 2006). Wel zijn de balen moeilijker te hanteren dan ‘los’ maaisel en vergt het extra moeite om het ze te ontdoen van de omwikkeling of touwen en om ze uit elkaar te doen. Voor vergisting komen geperste balen minder in aanmerking gezien het doorgaans vaak lage vochtgehalte. Dit laatste speelt dan weer in het voordeel voor verbranding 1 (met energierecuperatie). Voor vergisting dient het lange gras bovendien verkleind te worden, wat gezien de mogelijke aanwezigheid van vooral metalen zwerfvuil geen evidentie is. Welke kwantitatieve invloed het droogproces heeft op de biogasproductie, wordt verder in de proefopzet bekeken.
2.3.4
Economische aspecten van het persproces 2
Onderstaand cijfermateriaal geeft een beeld over het financieel aspect van het persen in balen. Aangezien de voorbehandeling, m.n. het keren van het gras tot en met het laden van de balen, op de berm plaatsvindt, wordt het financiële luik en het rendement bekeken binnen het volledige maaibeheer. Tractor met achtergedragen cirkelmaaier: o
Investeringskost: 60 000 € (tractor) + 9000€ (cirkelmaaier 3 m werkbreedte);
o
Rendement: 50 000 m² - 120 000 m² per werkdag van 8u. Wanneer een extra cirkelmaaier vooraan wordt gemonteerd, kan het rendement bijna verdubbeld worden.
Hooihark: o
Investeringskost: 7500 €;
o
Rendement: 4 à 6 ha per uur.
Ronde balenpers: o
Investeringskost: 18 000 €;
o
Rendement: 40 000 m² - 140 000 m² per werkdag van 8u.
1
Door het verkleinen wordt er meer biogas vrijgezet en zullen er minder gemakkelijk drijflagen kunnen gevormd worden. 2 Informatie afkomstig van Interplant (Johan De Leener, persoonlijke communicatie) en uit Vande Ginste (1999). 36
Oprapen en laden van de balen: o
Rendement: in de veronderstelling dat 35 balen op 1 wagen geladen kunnen worden (Koppejan et al., 2001), wordt per wagen ongeveer 3 5250 kg bermmaaisel op droge stofbasis vervoerd. Afhankelijk van 4 de opbrengst van de berm kan bijgevolg op die manier het maaisel van 0,7 à 1,4 ha berm worden afgevoerd. Het laden neemt doorgaans 1,5 uren in beslag.
Uit bovenstaande cijfers blijkt duidelijk dat het rendement van bepaalde onderdelen van het maaibeheer zeer grote spreiding vertoont. Dit kan in de eerste plaats worden toegeschreven aan de grote verschillen die bestaan met betrekking van afmetingen, vorm, toegankelijkheid en begroeiing van de diverse bermen die dienen gemaaid te worden. Voor een bermoppervlakte van 10 ha nemen het maaien, keren, persen en laden samen bijgevolg tussen 25 en 59 uren in beslag. Wanneer voor de tractor nog een extra cirkelmaaier wordt gemonteerd, zou dit ongeveer neerkomen op ongeveer 22 à 52 uren. Ter vergelijking: het maaien van 1 ha berm met een klepelmaaier met opzuigarm, inclusief de afvoer naar een tussentijdse stockageplaats, neemt tussen 2 en 4 uren in beslag. Met een oplegger kan ongeveer 10 ton maaisel op droge stofbasis worden 5 afgevoerd naar een verwerkingsinstallatie. Het maaien en laden van 10 ha berm in dit scenario duurt tussen 35 en 69 uren. Klepelmaaien is met andere woorden tot 40 % arbeidsintensiever dan wanneer het gras wordt gemaaid met een cirkelmaaier en in balen wordt geperst. Bovendien vraagt klepelgemaaid maaisel meer dan 4 transporten heen en weer naar de verwerkingsinstallatie ten opzichte van 1 transport met dezelfde hoeveelheid maaisel in geperste droge balen. De rendementen kunnen zeer sterk verschillen en dit al naargelang van de volgende omstandigheden (Johan de Leener, Interplant, persoonlijke communicatie): de lengte en de dichtheid van het gras; de grootte van de percelen (wegbermen, bermen langs waterwegen, luchthavens, ...); het aantal hindernissen (bomen, verlichtingspalen, vangrails, ...); de helling van de berm; de weersomstandigheden (nat, droog); de bereikbaarheid van de percelen. 3
In de veronderstelling dat een baal goed gedroogd gras een droge stofgehalte van 80 % bevat en 150 kg weegt.
4
Volgens de studie uitgevoerd door De Wilde & Hermy (2000) varieert de opbrengst van 1 ha berm gemiddeld voor de eerste maaibeurt al naargelang de voedselrijkdom tussen 5,7 kg DS en 3,0 kg DS. 5
Op basis van gegevens van de proef bij IBOGEM-Indaver (25 ton met DS-gehalte van 40 %). 37
2.3.5
Bewaring in geperste balen: SWOT-analyse
2.3.5.1
Sterktes De vereiste opslagruimte is gering. Geperst gras dat voldoende gedroogd is kan in principe onbeperkt bewaard worden en dit zonder dat er bewaarverliezen optreden. Het gedroogde gras is erg geschikt voor de groencompostering en verbranding. Door rekening te houden met de weersomstandigheden kan gecirckelmaaid worden en in dat geval de kostprijs sterk gedrukt worden doordat bespaard kan worden op de transportkosten. Het persen van de balen wordt niet gehinderd door kleiner zwerfvuil afgezien van de kwaliteit van het maaisel voor verdere verwerking.
2.3.5.2
Zwaktes Er bestaat een reëel risico op zelfontbranding wanneer het gras nat wordt geperst. Het gras is veel minder geschikt om te vergisten dan vers geklepeld gras en vereist een voorafgaande verkleining vooraleer het in een vergistingsinstallatie kan worden ingevoerd. Geperste balen zijn minder gemakkelijk hanteerbaar dan los aangeleverd gras en vergen bovendien veel arbeid om omwikkeling en/of koorden te verwijderen en om het materiaal uiteen te doen. De cirkelmaaier is niet op elke berm in te zetten omwille van praktische en technische redenen (zie 2.3.1).
2.3.5.3
Kansen De cirkelmaaier is het enige maaitoestel dat het persen in balen mogelijk maakt. Vanuit het bermbeheer wordt om natuurtechnische redenen vaak gestimuleerd om met dit toestel te maaien. Vooral bij het maaibeheer van grotere aaneengesloten oppervlakten kunnen belangrijke besparingen worden gerealiseerd.
2.3.5.4
Bedreigingen /
38
2.4
Inkuilen van bermmaaisel
2.4.1
Milieutechnische procesbeschrijving Het inkuilen is een bewaartechniek waarbij door een initieel fermentatieproces de pH daalt waardoor verdere afbraak van het ingekuilde materiaal wordt belemmerd. In het gewenste fermentatieproces worden aanwezige suikers in afwezigheid van zuurstof omgezet tot organische zuren. Op die manier treedt verzuring op en ontstaat een stabiele kuil. Een belangrijke voorwaarde hierbij is dat de lucht uit de kuil wordt geweerd. Deze anaerobe condities worden gecreëerd door het gras goed samen te drukken en de kuil nadien zorgvuldig af te dekken.
2.4.1.1
Microbiële processen Tijdens het inkuilproces ondergaat het ingekuilde gras een aantal biochemische processen. Enerzijds is er de ademhaling door de plantenzymen, anderzijds is er het verzurende effect dat door de anaerobe micro-organismen wordt bewerkstelligd. Zolang er zuurstof beschikbaar is, wordt de ademhaling voortgezet en worden de koolhydraten afgebroken. Er vindt met andere woorden een afbraak plaats en de temperatuur stijgt. Door het vullen en aandrukken van de silo wordt de lucht geleidelijk verdreven waarna een selectie en verschuiving van de aanwezige microflora plaatsvindt. Door het creëren van anaerobe condities worden de aerobe bacteriën stelselmatig geëlimineerd. De facultatief aerobe bacteriën gaan zich ontwikkelen. Hiertoe behoren o.a. de colibacteriën. Door de aanwezige plantensuikers om te zetten tot mierenzuur, azijnzuur, alcohol, CO2, melkzuur en soms boterzuur zorgen deze bacteriën voor de eerste verzuring. Daarnaast is er enige productie van broeikasgassen zoals methaan en lachgas. Naast de suikers worden ook eiwitten afgebroken waarbij ammoniak en toxische aminen worden gevormd. Deze bacteriën groeien het best tussen 20 °C en 40 °C, terwijl hun ontwikkeling wordt afgeremd bij hogere temperaturen. Ook de verzuring remt hun activiteit en een pH lager dan 4,5 voor een natte kuil is hen fataal. Het hierboven geschetste facultatief anaeroob proces is echter meestal van korte duur: de belangrijkste groep bacteriën, in het bijzonder de melkzuurbacteriën, zorgt voor een verzuring van de kuil en remt de ontwikkeling van de andere bacteriën. De snelheid van hun ontwikkeling en de gisting bepaalt het slagen of mislukken van het inkuilproces. Een aantal belangrijke voorwaarden hiervoor zijn 6
een voldoende hoeveelheid te fermenteren suikers , waarbij het streefniveau op 60 g/kg droge stof ligt (Bakker et al., 2000); een laag eiwitgehalte. Eiwitten dragen bij tot de buffercapaciteit en vertragen de 7 verlaging van de pH. Volgens Geypens zou een suiker/eiwitverhouding lager dan 0,4 de daling van de zuurtegraad zeer bemoeilijken; 8
een voldoende aantal melkzuurbacteriën en de afwezigheid van zuurstof. 6
(Geypens, cursus graasland) Glucose, fructose, sacharose en fructosanen zijn de bijzonderste oplosbare plantensuikers
7
(Geypens, cursus graasland)
8
De belangrijkste melkzuurbacteriën zijn L. plantarum en Pediococcus species (homofermentatief) en L. brevis (heterofermentatief). 39
Indien aan deze voorwaarden voldaan is, zal de kuil zich stabiliseren bij een pH van 3,5 tot 4,2. Bij een gemiddelde graskuil wordt deze stabilisatie bereikt voor een melkzuurconcentratie van 1,5 % tot 2,2 % op verse stofbasis. Anderzijds geeft het Ministerie van Landbouw en Visserij (Ministerie van Landbouw, 1989) hogere pHwaarden aan, in functie van het droge stofgehalte, waarbij reeds voldoende stabilisatie optreedt (zie Tabel 1). Ten gevolge van deze zure toestand ligt elke microbiële groei en activiteit stil, ook die van de melkzuurbacteriën. De kuil is op die manier onbeperkt stabiel en dit zolang er geen lucht intreedt. De aanwezigheid van voldoende aantal melkzuurbacteriën vormt dus een belangrijke voorwaarde voor het welslagen van een kuil. Bij minder dan 100 melkzuurbacteriën per gram droge stof aan plantenmateriaal zou de kuil steeds mislukken. Er is geen verband tussen de plantentype en het aantal micro-organismen, waarvan de melkzuurbacteriën ongeveer 1 % deel van uitmaken; evenmin bestaat er een verband tussen het maaimoment en het aantal micro-organismen (Geypens, cursus graasland). Voor bermgras is het niet duidelijk of het voldoende melkzuurbacteriën bevat. Ook is het niet duidelijk in welke mate een tussentijdse stockage een invloed heeft op de populatie melkzuurbacteriën. Wanneer echter de voorwaarden niet vervuld zijn voor een snelle melkzuurfermentatie en de pH aldus boven de kritische waarde blijft, dan vinden er schadelijke afbraakprocessen plaats. Boterzuur- en rottingsbacteriën gaan zich ontwikkelen en deze zetten suikers om tot boterzuur, azijnzuur, CO2 en waterstof, maar ook het gevormde melkzuur wordt afgebroken. De kuil wordt met andere woorden minder zuur. Daarnaast worden de proteïnen afgebroken tot aminozuren en worden de aminozuren afgebroken tot vluchtige vetzuren, ammoniak en aminen. Op die manier kunnen er droge stofverliezen optreden van 30 % tot 50 %. (De Brabander et al., 1999 & Geypens, cursus graasland).
2.4.1.2
Bevorderen van het inkuilproces
Er bestaan een aantal maatregelen die gunstig zijn voor het bewaarproces omwille van hun invloed op de microbiële activiteit in de kuil. Voordrogen van het gras Maaikneuzen en hakselen van het gras Creëren van anaerobe omstandigheden Beperking van de verontreiniging met grond Toedienen van inkuiladditieven Het toepassen van deze maatregelen is vooral gekend vanuit de landbouw. In hetgeen volgt wordt aangegeven in welke mate het inkuilproces van bermmaaisel in positieve zin kan gestuurd worden.
40
1. Voordrogen van het gras In de landbouw wordt het gras eerst voorgedroogd alvorens het wordt ingekuild. Met het voordrogen beoogt men om het droge stofgehalte te verhogen tot ongeveer 40 %. Een hoger droge stofgehalte impliceert een hogere concentratie van de aanwezige suikers en een hogere osmotische druk. Het zijn vooral de boterzuur- en proteolytische bacteriën en veel minder de melkzuurbacteriën die gevoelig zijn aan de stijging van de osmotische druk. Indien de osmotische druk toeneemt (of het droge stofgehalte stijgt), dan treedt bij een hogere pH nog steeds een remming op van de boterzuurbacteriën (Tabel 1). Een hoger droge stofgehalte impliceert met andere woorden dat er minder melkzuur gevormd moet worden om een stabiele kuil te bekomen. Tabel 1: De pH-waarden waarbij een stabilisatie optreedt van de kuil in functie van het droge stofgehalte (Ministerie van Landbouw, 1989) % droge stof stabiele pH
20 4.2
25 4.3
30 4.4
35 4.6
40 4.8
45 5
50 5.2
55 5.4
Naast het welslagen van de kuil heeft het voordrogen nog bijkomende voordelen: Het voordrogen voorkomt aanzienlijke sapverliezen uit de kuil. Bij een DS-gehalte van 20 % en een opbrengst van 2,5 à 3 ton DS/hectare werd voor intensief gekweekt grasland wel 4,5 m³ uitgestroomd sap/ha genoteerd (Mattig, 1990). Wanneer het DS-gehalte groter is dan 25 % zijn er geen sapverliezen meer te vrezen (Geypens, cursus graasland). Gedroogd gras heeft een geringere silocapaciteit nodig. Het voordrogen heeft ook een tweetal beperkingen: Te sterk voorgedroogd gras is elastischer en is bijgevolg minder gemakkelijk samendrukbaar. Dit verhoogt de kans dat zuurstof intreedt, met rotting tot gevolg. Het welslagen van het voordroogproces wordt beïnvloed door de weersomstandigheden. Omwille van deze twee beperkingen streeft men in de landbouw naar gras met een droge stofgehalte van maximaal 35 % tot 40 % en beperkt men de veldperiode tot maximum twee dagen. Voor bermmaaisel is voordrogen een moeilijk haalbare kaart: het gras kan enkel gemaaid worden onder gunstige weersomstandigheden, moet gekeerd worden, opgeraapt worden en bij voorkeur nog eens verkleind om het latere inkuilproces te bevorderen. Dit laatste gebeurt in de landbouw met een hakselaar die automatisch stilvalt bij detectie van het kleinste stukje metaal. Dit kan moeilijk of niet worden toegepast bij bermgras omdat meestal minstens enig zwerfvuil aanwezig is. Het spreekt dan ook voor zich dat bermmaaisel steeds vers moet worden ingekuild. Wanneer gras in een kuil wordt bewaard zonder het eerst te voordrogen, dan impliceert dit niet dat het kuilproces per definitie zal mislukken. In de landbouw werden vroeger steeds ‘natte’ kuilen aangelegd. Een aantal kuilen bermmaaisel bij enkele verwerkings41
9
installaties in het verleden tonen bovendien ook aan dat het voordrogen geen noodzakelijke voorwaarde is voor het inkuilproces. Wel kan het een belangrijk hulpmiddel zijn.
2. Maaikneuzen en hakselen van het gras Voor gras met een droge stofgehalte van minder dan 35 % heeft het hakselen een positief effect op de conservering. Hakselen heeft geen zin wanneer het droge stofgehalte hoger ligt dan 40 %. Door het verkorten en kneuzen komen de celsappen en suikers gemakkelijker vrij voor de melkzuurbacteriën. Ook wordt het gras beter gemengd en zullen de nattere plukken, waarin zich veel boterzuurbacteriën kunnen ontwikkelen, gelijkmatiger over de kuil worden verdeeld (De Jong, 1988). Daarnaast laat korter materiaal zich gemakkelijker samendrukken. Door het gras te hakselen kan bijgevolg een grotere massa ingekuild worden per volume-eenheid wat tevens de bewaarbaarheid ten goede komt. Laboproeven uitgevoerd door De Baerdemaeker et al. (1993) hebben aangetoond dat van kort gehakseld gras (gewaslengte van 20 mm) per m³ tot 250 kg DS kan worden ingekuild terwijl dat van niet gehakseld gras maar rond de 150 kg DS per m³ lag, dit bij een zelfde belasting van 24 kN/m². Kort gehakseld gras laat zich met andere woorden beter samendrukken en bevordert op die manier het anaerobe karakter van de kuil en bijgevolg de kuilbewaring.
3. Creëren van anaerobe omstandigheden Om anaerobe condities te creëren wordt het aangebrachte gras samengedrukt waardoor de zuurstof verdreven wordt. Bij een rijkuil of sleufsilo gebeurt dit door over de e silo te rijden. Gezien vanaf de 2 passage de verdere vervorming al heel sterk beperkt is, is elke derde of latere passage nagenoeg zinloos (De Baerdemaeker et al., 1993). Een andere belangrijke factor die een invloed heeft op de samendrukbaarheid is de ouderdom en de versheid van het gras: jong en vers gras, dat een lager gehalte hemicellulose heeft, laat zich gemakkelijker samendrukken dan droog of afgerijpt gras. Nadat de kuil is samengedrukt, moet de nodige zorg worden besteed aan het afdekken ervan. Ook wanneer het inkuilen stilligt, is het aangewezen de graskuil tijdelijk af te dekken. Onder 2.4.2 wordt aangegeven hoe de verschillende uitvoeringsvormen best worden afgedekt.
4. Beperken van een verontreiniging met grond De aanwezigheid van grond in het maaisel verhoogt het risico op een minder geslaagde bewaring. Met de grond zouden extra boterzuurbacteriën in de kuil worden gebracht hetgeen nadelig is voor het gewenste inkuilproces (zie 2.4.1.4). Ook vanuit het oogpunt van de verdere verwerking is het belangrijk dat er zo weinig mogelijk grond in de kuil
9
Onder andere bij IVAREM, Den Ouden Groep (Nederland) en IGEAN werd in het verleden al een kuil bermmaaisel aangelegd. 42
terecht komt. Bij een ruwe as gehalte dat hoger ligt dan 120 g/kg DS is er zelfs sprake van 'verontreiniging' met grond (Bakker et al., 2000).
5. Toedienen van inkuiladditieven Wanneer bepaalde voorwaarden niet optimaal zijn voor het bekomen van een goede kuil, kan een kuiladditief gedeeltelijk soelaas bieden. Wel is het belangrijk dat bij gebruik ervan de volgende zaken in het achterhoofd worden gehouden: Kuiladditieven zijn nutteloos wanneer het gras een hoger droge stofgehalte heeft dan 35 % (De Jong, 1988). Additieven bieden geen absolute zekerheid op het slagen van de kuil, maar zijn slechts een hulpmiddel. Alle andere voorzorgsmaatregelen voor het bekomen van een goede kuil, zoals vermeld onder de drie voorgaande paragrafen, moeten nog steeds maximaal in acht worden genomen. Voor gewassen met een suiker/eiwit verhouding kleiner dan 0,4 is een bewaarmiddel onontbeerlijk (Geypens, cursus graasland). Zeker voor kuilen die veel klaver bevatten is een inkuiladditief aangewezen, daar voor klaver de suiker/eiwit verhouding slechts 0,3 bedraagt. Voor gewassen met een verhouding tussen 0,4 en 0,8 kan een kuiladditief achterwege worden gelaten, maar dan moet het gewas wel voldoende worden gekneusd. De keuze voor een bepaald additief hangt af van de te verwachten meerwaarde ten aanzien van het inkuilproces. Voor een optimale keuze van het juiste additief is het belangrijk om een idee te hebben op welk vlak er niet aan de optimale kuilcondities is voldaan. De eventuele invloed op de verdere verwerking zal ook meespelen. Zeker in het kader van een latere vergisting kunnen bepaalde additieven een meerwaarde betekenen (zie verwerkingsmogelijkheden onder deel II). Additieven zijn over het algemeen vrij duur; de verbeterende werking door het toedienen van het additief moet dan ook financieel en/of milieutechnisch een meerwaarde betekenen (minder droge stof- en minder kwaliteitsverliezen, minder geurhinder, een positieve impact op de verdere verwerking). Op de markt bestaan er hiervoor een resem aan producten met elk een specifieke werking. De belangrijkste additieven worden in de volgende paragrafen overlopen (Geypens, cursus graasland; De Brabander et al., 1999; De Jong, 1988). Voor zover bekend zijn er tot op heden nog geen testen met inkuiladditieven toegepast op kuilen bermmaaisel. • Bacteriostatica worden aan de kuil toegediend om de ontwikkeling van bacteriën die schadelijke gistingen veroorzaken tegen te werken. Formol is een zeer doeltreffend bacteriostaticum en wordt toegediend aan een dosis van 6 l tot 7 l per ton. Het bindt zich aan de proteïnen van het ingekuilde materiaal en beschermt ze op die manier tegen proteolyse. Ook natriumchloride wordt soms toegediend met een dosis van 30 kg per ton. Het verhoogt de osmotische druk en remt op die manier de boterzuur- en rottingsbacteriën.
43
• Zowel minerale als organische zuren doen de pH van de kuil dalen en helpen op die manier het eerste stadium in de fermentatie overbruggen. Aanzuren alleen kan geen soelaas bieden; er is nog steeds een melkzuurfermentatie nodig om een stabiele kuil te bereiken. In de praktijk zijn het voornamelijk organische zuren die worden toegediend. Er kan gebruik worden gemaakt – in dalende verzuringsgraad – van mierenzuur (3 à 4 l/ton), azijnzuur (3 à 4 l/ton) en propionzuur (1 l /ton). Propionzuur is een sterk fungicide en wordt vooral toegepast bij voordroogkuilen met meer dan 40 % droge stof om de schimmelvorming tegen te gaan op de oppervlaktelaag. Zuren zijn slechts werkzaam bij kuilen met minder dan 30 % droge stofgehalte. 10
• Een inenting met melkzuurbacteriën (inoculanten) kan nuttig zijn om de fermentatie snel op gang te brengen indien er niet voldoende melkzuurbacteriën op het gras aanwezig zijn of de bacteriën niet van het geschikte type zijn. Voor een efficiënte werking moeten minstens 105 melkzuurbacteriën per gram vers gras toegediend worden. Op de markt zijn er verschillende types beschikbaar: homofermentatieve inoculanten die op zeer efficiënte manier suikers omzetten tot melkzuur en heterofermentatieve inoculanten die, weliswaar met lagere efficiëntie dan de homofermentatieve, melkzuur vormen en daarnaast ook propionzuur, waardoor broei wordt teruggedrongen. Daarnaast zijn er ook producten op de markt die bestaan uit een combinatie van melkzuurbacteriën en enzymen (cellulasen, amylasen, ...) waardoor extra suikers uit het plantenmateriaal worden vrijgezet die dan als voedingsbron dienen voor de bacteriën. Om een langere enzymatische werking te garanderen is er momenteel volop onderzoek bezig naar bacteriën die enzymes uit de planten helpen vrijzetten en op hun beurt suikers losmaken (Mark De Vierman, Pioneer, persoonlijke communicatie). • Tot slot zijn er substraten die een tekort aan aanwezige oplosbare suikers op het gras helpen compenseren en op die manier een extra voedingsbron betekenen voor de (aanwezige of toegediende) melkzuurbacteriën. Vooral bij een lange veldperiode, regenachtig of bewolkt weer kan het suikergehalte te laag liggen. Het meest voor de hand liggend zijn de suikerhoudende producten¸ in de vorm van melasse (40 kg/ton), melassestro (80 kg/ton) of melassepulp (80 kg/ton). Het omzettingsrendement van de suikers is ongeveer 75 %. Anderzijds zijn er producten op basis van zetmeel. Gemalen gerst is een mogelijkheid: door de aanwezige amylasen in het plantensap wordt de zetmeel vrijgezet. Door extra mout of zelfs industriële amylasen toe te voegen, stijgt het omzettingsrendement van de toegediende gerst. Eventueel kunnen cellulasen worden toegediend die op de celwanden van de planten gaan inwerken en de aanwezige suikers op die manier helpen vrijzetten. De enzymen zijn slechts werkzaam voor kuilen met 18 % tot 20 % droge stof. Het is van belang om de juiste dosering te hanteren en het inkuiladditief goed te verdelen om zijn werking ten volle te benutten waardoor tevens wordt vermeden dat het product een invloed heeft op de kwaliteit van het uit te kuilen gras. Voor suikers bijvoorbeeld zal de niet gefermenteerde fractie meer kans op broei geven tijdens het openen. Een correcte toepassing zoals de gebruiksaanwijzing het voorschrijft is dan ook zeer belangrijk. Zeker voor kuilen bermmaaisel is het niet evident om een eventueel additief homogeen te verdelen. De beste manier om het additief te mengen is gebruik maken van een voedermengwagen. 10
Van al de behandelde kuilen in de landbouw werd in 2004 aan ruim 60 % een bacteriemengsel toegediend. 44
2.4.1.3
Vereiste kwaliteit van het bermmaaisel Op basis van de technieken uit voorgaande paragraaf, kan verwacht worden dat het inkuilen van bermmaaisel het gunstigste zal verlopen wanneer aan de volgende voorwaarden is voldaan: Het droge stofgehalte moet minstens 20 % tot 25 % bedragen om sapverliezen te voorkomen en op die manier de kans op geurhinder en verontreiniging van bodem of water te beperken. Een maaihoogte van minimaal 6 cm wordt best aangehouden opdat zo weinig mogelijk grond in de kuil terecht komt. De kuil wordt bij voorkeur aangelegd op een verharde en ondoordringbare ondergrond. De klepelmaaier geniet de voorkeur boven de cirkelmaaier aangezien het gras sterker wordt gekneusd op die manier. Wanneer het gras rechtstreeks wordt opgezogen en onmiddellijk wordt ingekuild, kan verwacht worden dat de door het kneuzen extra vrijgezette suikers een meerwaarde betekenen voor het kuilproces. Door het opzuigen is het echter wel mogelijk dat meer grond in het gras terecht komt. Gras gemaaid met een cirkelmaaier wordt best eerst gehakseld, zeker wanneer het droge stofgehalte minder dan 35 % bedraagt. Dit is echter vaak niet mogelijk met de huidige machines gezien de aanwezigheid van zwerfvuil. De kuil wordt luchtdicht afgedekt. In het verleden zijn wel al kuilen bermmaaisel aangelegd die niet met een plastiek werden afgedekt en waar het inkuilproces toch succesvol verliep. Een laagje van 20 à 30 cm van de zeefoverloop wordt in de praktijk dan wel bovenop de kuil aangebracht welke dienst doet als een soort biofilter. (Will den Ouden, Den Ouden Groep, persoonlijke communicatie; Michel Depreter, IVAREM, persoonlijke communicatie). Om het risico op mislukking te voorkomen lijkt het evenwel aangewezen om steeds een zeilafdekking te voorzien. Een korte veldperiode bij warm weer kan nuttig zijn als een soort voordroogperiode. Bij zonnig weer kan het maaimoment best in de namiddag worden gekozen. Het gras heeft dan meer suikers geassimileerd in vergelijking met de ochtend maar zal vooral droger zijn. Scherpe stukken zwerfvuil ter hoogte van het oppervlak van de kuil worden best vermeden om scheuren in de plastiek te voorkomen. Van het zwerfvuil dat zich binnen in de kuil bevindt, kan verwacht worden dat dit het inkuilproces niet nadelig zal beïnvloeden. De tussentijdse opslag wordt best tot een minimum beperkt. Ten gevolge van deze opslag gaat immers een deel van de aanwezige suikers reeds verloren, waardoor ze niet meer als voedingsbron kunnen dienen voor de melkzuurbacteriën in de kuil.
45
2.4.1.4
Evaluatie van het inkuilproces De termijn waarbinnen een kuil stabiel wordt, hangt af van het eiwit-, het suiker- en het droge stofgehalte van de kuil. Een eiwitarme, droge kuil is binnen drie weken stabiel. In nattere en eiwitrijkere kuilen duurt de conservering meer dan vier weken. Erg natte kuilen met veel eiwit en weinig suiker worden nauwelijks stabiel. Een ammoniakgeur vormt het signaal dat het inkuilproces is mislukt. Ook de kleur en de structuur zijn belangrijke criteria om de kuil te kunnen beoordelen. Een bruine kleur wijst op een slechte kuil, terwijl voor een geslaagde kuil de kleur lijkt op deze van vers gras. Bovendien zijn eventuele perssappen van een geslaagde kuil veel helderder. Wat de structuur betreft, moet deze nog volledig herkenbaar zijn na inkuilen, zoniet heeft de kuil al een verregaande verrotting ondergaan. Naast deze eerder subjectieve beoordelingsmethoden, kan de kuil ook geanalyseerd worden op de zuurtegraad, het gehalte organische zuren en de verhouding ammoniakale over totale stikstof. Voor een natte kuil zou de pH niet hoger mogen liggen dan 4,4 à 4,5. De pHcriteria voor een droge kuil worden weergegeven in Tabel 1 en zijn afhankelijk van het DS-gehalte. Het onderscheid tussen een natte en droge kuil ligt op het droge stofgehalte van 25 %. Afhankelijk van de concentraties krijgen de gehalten azijnzuur, boterzuur en melkzuur op basis van het zogenaamde puntensysteem van Flieg elk een 11 bepaalde quotatie en wordt de totale zuurheid van de kuil beoordeeld. Dit waardeoordeel volgens Flieg geeft met andere woorden informatie over de wijze waarop de suikers werden gefermenteerd. Het percentage NH3-N/tot-N geeft een idee over de eiwitafbraak. Een ammoniakfractie (relatief t.o.v. het gehalte ruw eiwit) lager dan 8 % geeft een indicatie van een goede kuil (De Jong, 1988). Wanneer meer dan 15 % van het ruwe eiwitgehalte in ammoniak is omgezet, is de conservering mislukt en zal de kuil rotten (Bakker et al., 2000). Een hoge pH geeft steeds aanduiding van een hoog percentage NH3-N/tot-N. Aan de hand van het temperatuursverloop kan ook een beeld gevormd worden van de uiteindelijke kwaliteit van het ingekuilde gras. Een grotere temperatuursstijging na inkuilen is een indicatie voor een slechte bewaring (De Baerdemaeker et al., 1993). Op 12 basis van de resultaten uit deze studie valt niet eenduidig op te maken welke temperatuursstijging maximaal in een stabiele kuil kan voorkomen.
11
Gezien boterzuur en azijnzuur nadelig zijn voor de kuilkwaliteit wordt een hoger gehalte beoordeeld met een lagere quotatie; voor boterzuur stijgt de quotatie met de concentratie. 12
De temperatuur in een kuil van 44 % DS steeg van 20 °C naar 46 °C binnen de eerste 17 uur voor de lage dichtheid (138 kg / m³), terwijl de temperatuur in dezelfde kuil doch met een dichtheid van 236 kg / m³ slechts tot 34 °C steeg over een periode van 50 uren. In twee andere kuilen met beiden een DS-gehalte van 64 % steeg de temperatuur in de kuil met de laagste dichtheid (107 kg / m³) van 16 °C naar 48 °C binnen 83 uren; voor de kuil met een hoge dichtheid (220 kg / m³) werd de maximale temperatuur van 40 °C al bereikt na 42 uren (De Baerdemaeker et al., 1993). 46
2.4.2
Specificaties voor de verschillende inkuilmogelijkheden Indien bermmaaisel wordt opgeslagen volgens één van deze inkuilmethoden moet hiervoor steeds een milieuvergunning worden aangevraagd. Voor de meeste vergistingen composteerinstallaties vergt de aanvraag van de nodige vergunningen geen grote problemen. Een grotere hinderpaal is echter het gebrek aan voldoende beschikbare ruimte. Zeker op de groencomposteerinstallaties is er hiervoor zonder uitbreiding vaak niet voldoende ruimte beschikbaar. Het lijkt dan ook aangewezen dat op termijn wordt nagegaan of bepaalde locaties niet van de noodzakelijke vergunningen kunnen voorzien worden voor een gecontroleerde opslag van het bermmaaisel. Mogelijks komen de locaties waar het maaisel momenteel vaak ongecontroleerd wordt gestockeerd hiervoor in aanmerking. Deze moeten dan wel vanzelfsprekend voldoen aan een aantal voorwaarden voor een kwaliteitsvolle stockage. Een algemene voorwaarde in VLAREM II voor stockage van meer dan 1 000 m³ is dat de locatie vloeistofdicht moet zijn. Andere voorwaarden voor een kwalitatief inkuilproces worden in de volgende paragrafen weergegeven voor de vier belangrijkste uitvoeringsvormen: de kuil in de vorm van een molshoop (= rijkuil), de sleufsilo, gewikkelde balen en de slurfsilo.
2.4.2.1
Inkuilen in rijkuilen
Een rijkuil is van alle inkuilmethoden de eenvoudigste en samen met de slurfsilo de goedkoopste. Voor deze kuilmethode is geen specifieke uitrusting nodig en deze kan, mits vergund, in principe overal worden aangelegd. De kuilen worden wel best enkel op droge plaatsen aangelegd en bij voorkeur op een betonnen ondergrond. Om de luchtinfiltratie te beperken wordt best een plastieken zeil voorzien; zeker op een niet verharde ondergrond is dergelijk zeil aangewezen om verontreiniging met grond te beperken. Op een verharde ondergrond wordt best een helling voorzien van 1 % tot 1,5 %: in de lengterichting voor een grote plaat en in de dwarse richting vanaf het midden naar de weerskanten voor afzonderlijke platen. Wanneer het geheel goed is samengedrukt, wordt het overdekt met een plastiekzeil, dat op zijn beurt aangedrukt wordt gehouden met grond, autobanden (Figuur 4) of een andere aangepast materiaal. De afwerking aan de zijden dient bijzondere zorg om anaerobie te garanderen.
Figuur 4: Schematische weergave van een rijkuil (De Brabander et al., 1999) Zeker bij nat inkuilen (< 25 % DS) is de kans groot dat er perssappen uittreden. Dergelijke sappen zijn erg zuur (pH 3,8 à 4) en mogen niet rechtstreeks geloosd worden in het oppervlaktewater (Aerts et al., 1999). De perssappen worden afgevoerd naar, en opgevangen in, een opvangput voor verdere verwerking, bijvoorbeeld in een waterzuiveringsinstallatie of door toediening op het land gemengd met drijfmest. Omwille van hun zure eigenschappen kunnen ze betonplaten van lage kwaliteit aantasten. Het is daarom van belang om voor dergelijke natte kuilen het pas aangelegde beton na te behandelen met een zogenaamde 'curing compound'. Een andere mogelijkheid is een plastiekfolie aan te brengen. Deze voorwaarde geldt ook voor de sleufsilo die wordt toegelicht in de volgende paragraaf. 47
13
De geometrie van een rijkuil dient berekend te worden in functie van de in te kuilen hoeveelheid maaisel en dit op basis van de gegevens van Tabel 2. De voorgeschreven snelheid van uitkuilen, zoals zal worden aangegeven onder 2.4.3, is hierbij de bepalende factor voor het vastleggen van de hoogte en breedte van de kuil en bijgevolg ook van de totale lengte. Tabel 2: Richtlijnen voor de berekening van opslag van kuilvoer in rijkuilen (Bron: de Jong, 1988)
Voor bermmaaisel is het te verwachten dat het materiaal vaak stapsgewijs en met tussenpozen zal worden ingekuild. Dit noemt men bijkuilen. Dit kan enerzijds gebeuren door partijen in horizontale lagen op elkaar te plaatsen, anderzijds door partijen achter elkaar in te kuilen. Bij het horizontaal bijkuilen binnen de 2 weken kan de temperatuur flink oplopen en wordt het bijkuilen best beperkt tot 2 keer. De voorkeur wordt echter gegeven aan het verticaal bijkuilen. Hier moet slechts een klein gedeelte van de kuil worden geopend waardoor de kans op broei verkleint. Om verliezen door rotting ter hoogte van het scheidingsvlak te voorkomen bestaan er op de markt specifieke conserveringsmiddelen (bijv. Topform).
13
Deze gegevens zijn afkomstig van kuilen uit de landbouw, maar gezien de configuratie niet verschilt met deze van een kuil bermmaaisel, zijn de data uit Tabel 2 zonder meer ook toepasbaar voor rijkuilen bermmaaisel. 48
2.4.2.2
Inkuilen in sleufsilo
In tegenstelling tot de rijkuil is de sleufsilo voorzien van verticale wanden aan weerszijden van de silo. Sleufsilo’s kunnen bijgevolg veiliger tot een grotere hoogte worden opgezet. De verticale wanden laten toe om ook de zijkanten van de kuil beter samen te drukken. Hierdoor bevat een rijkuil gemiddeld zelfs 5 % minder droge stof per volume-eenheid dan een sleufsilo (Ministerie van Landbouw, 1989). Volgens De Baerdemaeker et al. (1993) zou bij de rijkuil de dichtheid ter hoogte van de zijkanten hoger zijn dan het midden van de kuil, omdat hier ook dwars over de kuil kan worden gereden. Voor een uniforme dichtheid is het zeker voor een sleufsilo aangewezen een goede materiaalverdeling tijdens het inkuilen te realiseren.
Figuur 5: Schematische weergave van een sleufsilo (De Jong, 1988) De wanden van sleufsilo’s worden gemaakt van gewapend betonblokken, 14 betonelementen of in het werk gestort beton . Belangrijk is dat de wanden voldoende weerstand kunnen bieden tegen de druk van het ingekuilde materiaal en in het bijzonder de druk die tijdens het inkuilen wordt uitgeoefend. Om die reden worden de wandelementen best ingeklemd in de betonvloer of van steunen voorzien. De wanden van in het werk gestorte silo’s worden best aan de vloer verankerd. Het spreekt voor zich dat de wanden water- en luchtdicht moeten zijn. De vloer bestaat best uit in het werk gestort gewapend beton. Een grote plaat wordt net zoals bij de rijkuil met een afhelling van 1 à 1,5 cm per meter aangelegd in de lengterichting naar het voorterrein. Afzonderlijke platen hellen ditmaal in de dwarsrichting af van de zijkanten naar het midden, waar een waterafvoergoot aanwezig is. (De Jong, 1988). Voor het vastleggen van geschikte kuilafmetingen kan beroep worden gedaan op de richtwaarden van Tabel 3. Hierbij wordt best rekening gehouden met een minimale uitkuilsnelheid en bijgevolg ook met de verdere verwerkingscapaciteit zoals wordt weergegeven onder 2.4.3. Een vergelijking met de waarden voor een rijkuil (Tabel 2) illustreert dat er ongeveer anderhalve keer meer materiaal kan worden ingekuild voor eenzelfde beschikbare oppervlakte. Dankzij de zijwanden kunnen sleufsilo’s namelijk veiliger tot een grotere hoogte worden opgezet in vergelijking met rijkuilen.
14
Dit betekent dat beton ter plaatse (in situ) in de bekisting wordt gegoten. 49
Tabel 3: Richtlijnen voor de opslag van voordroogkuil [kg DS per strekkende meter] in sleufsilo’s (Aerts et al., 1999) Wandhoogte [m] Gem. hoogte [m] Voordroogkuil met gronddek 0,8 1,1 1,0 1,3 1,2 1,5 1,5 1,8 Voordroogkuil zonder gronddek 0,8 1,1 1,0 1,3 1,2 1,5 1,5 1,8
7 1500 1820 2150 1385 1685 1995 -
Plaatbreedte [m] 8 9 10 1715 1930 2080 2340 2660 2460 2770 3075 3025 3460 3780 1585 1925 2280 2880
1780 2165 2565 3240
2405 2850 3600
In de landbouw wordt vooropgesteld dat een sleufsilo best een breedte heeft van 7 m tot 10 m en een lengte van 20 m tot 45 m. Voor gebruik bij vergisters kunnen andere afmetingen worden gehanteerd in functie van de specifieke vereisten van het bedrijf. Bij voorkeur wordt de silo met een holle ligging gevuld en wordt de bovenkant rond afgewerkt. De sleufsilo wordt goed gevuld en de hoogte van de wanden dient daarom hierop afgestemd te worden. Finaal is het hoogste punt van de kuil best 30 à 50 cm hoger dan de wandhoogte. Figuur 5 illustreert hoe een sleufsilo best wordt afgedekt. Stroken plastiek worden vóór het inkuilen langs de wanden aangebracht en worden op de bodem van de silo met wat gras vastgelegd. Na afdekken worden ze ongeveer 2 m over de kuil gelegd. Het geheel wordt finaal afgedekt met een polyethyleen zeil en een eindafdekking met grond. Een andere optie is twee polyethyleen zeilen te gebruiken of een polyethyleen zeil met een beschermzeil. (De Jong, 1988) Het tussentijds bijkuilen in sleufsilo’s is moeilijker dan in rijkuilen (de Jong, 1988), omdat de wanden steil zijn en het verwijderen en terug aanbrengen van de afdekking veel tijd in beslag neemt. Eventueel kan verticaal worden bijgekuild.
2.4.2.3
Inkuilen in gewikkelde balen
Een derde mogelijke inkuilmethode is het persen en wikkelen van balen voorgedroogd gras. De techniek is sterk gelijkend aan deze beschreven onder hoofdstuk 2, met het verschil dat de veldperiode en de weersomstandigheden een belangrijkere invloed hebben op het beoogde droge stofgehalte van ongeveer 30 % tot 40 %. Volgens een groenaannemer die in het verleden bermmaaisel geperst en gewikkeld heeft, mag het gras maximaal 2 à 3 dagen oud zijn (Hendrik Lissens, groenaannemer, persoonlijke communicatie). Een bijkomend verschil is dat de geperste baal wordt omwikkeld met plastiek. Eventueel kunnen bewaarmiddelen worden toegevoegd via een doseerapparaat bevestigd ter hoogte van de pers.
50
Het inkuilen in balen heeft een aantal nadelen vergeleken met de rijkuil of sleufsilo: De gewikkelde pakken kunnen gemakkelijk worden beschadigd, zeker bij het laden en het lossen. Het uitkuilen van de balen is erg arbeidsintensief en een baal geeft voor eenzelfde hoeveelheid maaisel bovendien aanleiding tot minstens het dubbele aan plastiek afval dan een rijkuil of een sleufsilo. De kostprijs ligt, zeker voor grote partijen, relatief hoog, omdat gerekend wordt per baal. De houdbaarheid van de balen is eerder beperkt: 5 à 7 maanden voor balen omwikkeld met vier lagen en 10 à 12 maanden wanneer zes lagen folie worden gebruikt (Stevens, 1999). Balen zijn het meest interessant wanneer kleine hoeveelheden (berm)gras worden ingekuild. De opslag dient te gebeuren op een droge en vlakke plaats waarbij de balen maximaal 3 niveaus hoog worden gestapeld. Scheuren en gaten moeten afgedicht worden met kleefband. Gevormde stapels worden best met een plastiekzeil luchtdicht afgesloten. 2.4.2.4
Inkuilen in een slurfsilo
Een vierde en laatste inkuilmogelijkheid is het gebruik van de zogenaamde slurfsilo of worstkuil. Deze techniek is redelijk nieuw en bestaat erin dat met behulp van een persvijzel, die achter een trekker of vrachtwagen bevestigd is, het in te kuilen product in een 'bag' wordt geperst. Met behulp van een verreiker kan de toevoerbak met de persvijzel worden gevuld. De sterkte van het samenpersen hangt af van het type product dat wordt ingekuild en van de snelheid waarmee de trekker of vrachtwagen tijdens het persen verder rijdt.
Figuur 6: Langs de toevoerbak met persvijzel wordt het materiaal in de slurfsilo geperst 51
Uiteindelijk wordt een ‘worst’ bekomen die aan het uiteinde wordt afgedekt, bijvoorbeeld met wat grond (Figuur 6). Een loonwerker die vertrouwd is met dit nieuwe inkuilsysteem geeft de volgende voordelen aan (Manfred Martens, loonwerker, persoonlijke communicatie): concurrentiële kost per ton silage product; zeer grote inzetbaarheid; zeer geringe verliezen dankzij de onmiddellijke luchtafsluiting; geen hoek- of oppervlakteverliezen; grote flexibiliteit t.a.v. het product dat wordt opgeslagen, de opslagplaats en de klimaatcondities; weinig uitkuilverliezen t.g.v. het kleine aansnijvlak; perfecte productverdichting; geen extra drogingkosten; via een pompinstallatie die op de vijzel is gemonteerd kunnen vloeibare additieven aan het product worden toegediend. Voor bermmaaisel lijkt deze inkuilmethode een meerwaarde te hebben t.o.v. de andere kuilmethoden indien aan een of meerdere van de volgende voorwaarden is voldaan: Het uitgekuilde bermmaaisel wordt verwerkt in een vergistinginstallatie. Voor compostering komt de inkuilmethode minder in aanmerking omwille van de kost en het ontbreken van een duidelijke meerwaarde van de hogere kwaliteit van het gras na inkuilen. Wanneer beroep wordt gedaan op een loonwerker moet het gras bij voorkeur continu en binnen een korte periode worden aangevoerd om de kosten van het loonwerk te beperken. Wanneer daarentegen de nodige werktuigen permanent beschikbaar zijn, is deze kuilmethode wel erg geschikt voor een discontinue aanvoer. Het product in de kuil is namelijk voortdurend luchtdicht afgesloten en bestaande slurfsilo's kunnen gemakkelijk worden geopend en verlengd zonder dat er belangrijke verliezen optreden ter hoogte van het snijvlak tussen twee partijen gras. De vulvijzel heeft een maximale capaciteit van 35 ton product per uur. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van tunnels met een diameter van 4 voet (1,20 m), 5 voet (1,50 m), 6,5 voet (2 m) en 8 voet (2,40 m). In de grootste uitvoeringsvorm (Ø 2,40 m) kan zelfs tot 4 ton bermmaaisel per lopende meter worden ingekuild (zie ook Luik II). Net als bij de andere inkuilmethoden moet er opnieuw op worden toegezien dat er zich geen scherpe voorwerpen (zwerfvuil) bevinden aan het oppervlak van de kuil, dit om schade aan de plastiek te voorkomen. In principe zal zwerfvuil ter hoogte van de toevoerbak met de persvijzel geen probleem vormen. Het is wel mogelijk dat bepaalde stukken zwerfvuil uit de toevoerbak worden geslingerd. Zo werd er tijdens de proeven met de slurfsilo’s in het kader van deze studie zelfs een steen van 20 cm doorsnede uit de toevoerbak gekatapulteerd. Voortdurend een veilige afstand houden is dan ook 52
absoluut noodzakelijk. Bovendien kunnen voorwerpen zoals bijvoorbeeld grote takken of planken de toevoerbak blokkeren. Tijdens eender welk inkuilproces (ook in rijkuilen of sleufsilo’s) kan silogas worden gevormd dat giftig is. Zeer waarschijnlijk zijn dit nitreuze gassen met een bepaalde fractie CO2, zo blijkt althans uit Nederlands onderzoek naar gasvorming in kuilen (Middelkoop, 2007). Omdat slurfkuilen volledig hermetisch afgesloten zijn, kan ten gevolge van deze gasvorming na een aantal uren de plastiek bol komen te staan met mogelijk zelfs ontploffingsgevaar. Om die reden is het aangewezen op minstens 2 plaatsen in de plastiek een insnijding van 2 à 3 cm te maken waarlangs de overdruk kan ontsnappen. Na 2 à 3 dagen worden deze dan opnieuw dichtgeplakt (Geert Helsen, Hyplast, persoonlijke communicatie).
2.4.3
Eigenschappen van het eindproduct na inkuilen en invloed op de verdere verwerking Zodra het inkuilproces beëindigd is en er een verdere verwerkingscapaciteit beschikbaar is, kan het ingekuilde bermmaaisel worden uitgekuild. Dit gebeurt best met een kuilvoedersnijder. Op die manier wordt een verticaal en schoon snijvlak bekomen en is er de minste kans op broei, met bovendien minimale expositie aan de lucht. Tijdens het uitkuilen zal zuurstof intreden wat rotting in de hand werkt. Zoals eerder vermeld is het aan te raden de hoogte en breedte van de kuil af te stemmen op de verwerkingssnelheid in de betreffende installatie. Vanuit de landbouw stelt men een minimum uitkuilsnelheid voorop van 2 m per week voor kuilen zonder gronddek en 1,5 m per week voor kuilen met gronddek. Ook wanneer wordt uitgekuild met een kraan is een minimale uitkuilsnelheid van 2 m per week aangewezen (Aerts et al., 1999). Het is niet wenselijk om langer dan twee maanden uit dezelfde kuil uit te kuilen, eveneens om broei in belangrijke mate te voorkomen (De Jong, 1988). Ook voor kuilen met bermmaaisel kunnen deze richtwaarden worden aangehouden, onder meer om op die manier geurhinder te beperken. Ingekuild gras is doorgaans veel sterker aaneengeklit dan vers gras. Tijdens de verdere verwerking moet bijgevolg voorzien worden dat het materiaal mechanisch wordt verbrokkeld vooraleer het verder wordt verwerkt. Het bermmaaisel afkomstig van een stabiele kuil verschilt qua samenstelling niet sterk van vers niet ingekuild maaisel. Zonder sapverliezen blijft de samenstelling (vochtgehalte, C/N-verhouding, nutriëntengehalte) behouden. Zeker op het composteerproces heeft het inkuilen nagenoeg geen effect. De verlaging van de pH ten gevolge van het inkuilen wordt teniet gedaan door de oxidatie tijdens de compostering. Het Vademecum Bermmaaisel (Vlaamse Overheid, 2006) geeft aan dat ingekuild gras tijdens de compostering wel vaker gekeerd moeten worden dan vers maaisel. Ingekuild gras is immers sterker samengeklit dan vers gras omwille van de gewenste compactie bij het inkuilen. Op het vergistingsproces heeft het inkuilen een markanter effect dan bij compostering. Na een geslaagde inkuiling ligt de gasproductie hoger. Dit wordt besproken in het gedeelte ‘vergisting’ onder de verwerkingstechnieken in deel I-2 van deze studie.
53
2.4.4
Financieel luik Voor de vier verschillende inkuilmogelijkheden worden in deze paragraaf variabele en afschrijvingskosten begroot om 100 ton bermmaaisel met een droge stofgehalte van 30 % DS in te kuilen. Hierbij worden ook, indien relevant, eventuele vaste kosten weergegeven. De kostenanalyse berust op een aantal aannames: Kuilen worden aangelegd door een loonwerker; transportkosten van noodzakelijk materiaal worden niet ingecalculeerd. Een belangrijk aspect bij de opslag is de hiervoor noodzakelijke ruimte. Voor sommige installaties kan de vereiste ruimte dé beslissende factor zijn om voor een bepaalde kuilmethode te kiezen. Een financieel cijfer hierop plakken is echter niet mogelijk. Wel wordt voor de vier kuilmogelijkheden aangegeven welke ruimte moet worden voorzien voor een bepaalde opslagmethode. Het eventuele grondzeil en het zeil voor de eindafdekking kan meermaals worden hergebruikt en behoort bijgevolg tot de categorie ‘vaste kosten’, al kan er van worden uitgegaan dat deze materialen op relatief korte termijn dienen afgeschreven te worden. Na gebruik kan de landbouwplastiek in sommige gemeenten gratis worden afgezet op het containerpark (De Brabander et al., 1999). In andere gemeenten dient een vergoeding betaald of dient het materiaal als bedrijfsafval te worden verwijderd. De aanvraag voor een milieuvergunning dient te gebeuren voor al de 4 kuilmethoden en de kosten hiervoor worden niet in rekening gebracht. De kosten voor het uitkuilen worden hieronder niet mee opgenomen. Het uitpakken van ingekuilde balen is duidelijk arbeidsintensiever dan wanneer een rijkuil, een sleuf- of een slurfsilo wordt uitgekuild. De prijzen zijn exclusief B.T.W.
2.4.4.1
Rijkuil Voor dit scenario wordt uitgegaan van een rijkuil met gronddek, een gemiddelde hoogte van het bovenvlak van 1,5 m en een breedte van 7 m. Volgens Tabel 2 kan er 1,575 ton DS per lopende meter worden ingekuild of moet m.a.w. 19 m rijkuil worden aangelegd om 100 ton bermmaaisel in te kuilen. De kosten bedragen: Vergoeding loonwerker voor het inkuilen van 100 ton bermmaaisel (wordt vergelijkbaar geraamd met de sleufsilo, zie verder): 320 euro Aankoop polyethyleenzeil ((19+3) m x 10 m): 168 euro De nodige opslagruimte voor een rijkuil van 100 ton bermmaaisel bedraagt ongeveer 250 à 300 m². 54
2.4.4.2
Sleufsilo Voor de sleufsilo wordt eveneens uitgegaan van een gemiddelde hoogte van 1,5 m (wandhoogte van 1,2 m) en een plaatbreedte van 7 m. Op die manier dient – met een stockage van 2,15 ton droge stof per strekkende meter - de sleufsilo een lengte te hebben van ongeveer 14 m om 100 ton bermmaaisel te kunnen bewaren (Tabel 3). De variabele kosten/tijdsbesteding bedragen: Vergoeding gepresteerde uren loonwerker: 8 uren voor het inkuilen van 100 ton 15 bermmaaisel : 320 euro Aankoop polyethyleenzeil (16 m x 9 m): 58 euro; Aankoop polyethyleenzeil voor wandbedekking (2 x 14 m x 4 m): 45 euro. De vaste of eenmalige kosten zijn: Aankoop zeil voor eindafdekking (15 m x 8 m): 100 euro Kuilplaten van in het werk gestort gewapend beton à 4000 euro;
16
: 27 euro per m² ofwel 2700
Verticale wanden uit verplaatsbare betonblokken (type Masterblocs): 43 euro per 17 blok van 150 x 75 x 40 cm of 1550 euro Kosten voor de eventuele behandeling van de ondergrond tegen perssappen, en voor de aanvraag van de bouwvergunning zijn niet in rekening gebracht. De nodige opslagruimte voor een sleufsilo van 100 ton bermmaaisel bedraagt ongeveer 100 à 150 m². Naar verwachting dalen de investeringskosten per ton/silage gevoelig indien grotere hoeveelheden dienen ingekuild te worden. Voor het inkuilen van 12 000 ton maaisel wordt in een Nederlandse studie een jaarlijkse kost voor inkuilen op 80 000 euro per jaar gerekend (Van den Berg & Meuleman, 2003) of een gemiddelde kostprijs van 6,67 € per ton. Het is niet duidelijk of hierin ook de kosten van het maaien en hakselen zijn inbegrepen. Daarnaast wordt nog een kost van 109 000 euro vermeld voor het geschikt maken van het terrein voor inkuilen (investeringskost). Op basis van de bedrijfseconomische boekhouding hanteert DLV voor hakselen + inkuilen een bedrag van 6 € per ton voor loonwerk plus 1,25 à 1, 80 € per ton voor de afschrijving van de betonconstructie, of samen ongeveer 7,5 € per ton.
15
Herrekend op basis van de karakteristieken van een proef binnen dit proefopzet: 3 werkdagen voor het inkuilen van 613 ton bermmaaisel door 2 personen die respectievelijk het bermmaaisel met een kraan uitspreiden en de kuil samenrijden. 16
Informatie afkomstig van Van den Berg & Meuleman (2003).
17
Berekend voor op basis van een silo van 800 ton. De prijs per ton daalt bij toenemende grootte van de silo. 55
2.4.4.3
Gewikkelde balen 18 Voor dit scenario wordt uitgegaan van balen met een gewicht van 750 kg per baal . Voor 100 ton bermmaaisel zouden bijgevolg ongeveer 135 balen moeten worden geperst en gewikkeld. De kosten voor het persen, wikkelen, transporteren en stapelen bedragen ongeveer 30 euro per baal (Hendrik Lissens, groenaannemer, persoonlijke communicatie). In totaal komt dit dus neer op ongeveer 4000 euro. De nodige opslagruimte voor een stapeling van maximaal 3 pakken hoog en een pakdimensionering van 80 x 80 x 150 cm³ bedraagt ongeveer 60 m².
2.4.4.4
Slurfsilo Voor het kostprijsscenario met de slurfsilo wordt uitgegaan van een uitvoering van 5 voet (Ø 1,50 m). Een grotere slurfkuil is minder gemakkelijk werkbaar voor gras, zo hebben de kuilproeven aangetoond in het kader van deze studieopdracht. De lengte van een dergelijke silo kan tot 60 m bedragen. Alle kosten die voor deze uitvoeringvorm in rekening worden gebracht zijn variabele kosten voor het loonwerk de folie, en kosten gerelateerd met de nodige opslagruimte. De plastiekfolie kan niet worden gerecupereerd. Voor de hierboven vermelde silogrootte bedraagt de werkkost 10 euro per lopende meter, inclusief de aankoop van de plastiek folie, bij een continue aanvoer van materiaal (Manfred Martens, loonwerker, persoonlijke communicatie). Met een 19 capaciteit van ongeveer 1,5 ton bermmaaisel per lopende meter bedraagt de kost voor het inkuilen van 100 ton bermmaaisel 663 euro. Daarbij wordt een kost gerekend voor het verzet van het maaisel en laden van de vijzel van ca 80 euro per 10 ton. Voor deze slurfkuil bedraagt de nodige opslagruimte ongeveer 100 à 150 m².
18
Een loonwerker die destijds bermmaaisel heeft verpakt in gewikkelde balen, geeft weer dat erg natte balen tot 1000 kg kunnen wegen.
19
Deze capaciteit is gebaseerd op de proeven uitgevoerd op het bedrijf Laeremans (zie deel II van deze studie). Technisch zijn eveneens slurfdiameters 1,8 m en 2,4 m voorhanden met een kostprijs van resp. ca. € 12 en € 16/lopende meter, doch de technische haalbaarheid kon in de proefopzet niet voldoende worden nagegaan. 56
2.4.4.5
Conclusie financieel luik De financiële kosten van de diverse methoden voor inkuilen worden in volgende tabel samengevat en vergeleken. Tabel 4: Vergelijking van de kostprijs (€/100 ton) van de verschillende inkuilmethoden
Inkuiling Ref.
Totaal
€/100 ton
Variabele kosten Loonwerk Materialen Folies, zeilen,.. €/100 ton €/100 ton
Opslagruimte (2) m² €/100 ton
Rijkuil
529,25
320,00
168,00
275
41,25
Sleufsilo Huidige studie
987,43
320,00
103,00
125
18,75
Van den Berg & Meuleman, 2003
814,96 (3)
667,00
DLV, 2008
771,25
600,00 (4)
Gewikkelde balen Slurfsilo
4009,00 809,26
4000,00 790,51 (5)
Vaste kosten Investering Kuilplaten Wanden PEzeil €/100 ton €/100 ton €/100 ton
3350,00 1550,00
Annuiteit (1) €/100 ton
100,00
545,68
908,33 125
18,75
60
9,00
125
18,75
147,96 125.00 à 180.00
(1) berekend aan 5% interest over afschrijvingsperiode van 10 jaar. (2) op basis van 1500€/ha. (3) niet vermeld of hakselen en opslagruimte werden verrekend. (4) hakselen inbegrepen. (5) Deze kost zou ca 510 € bedragen bij een slurfdiameter van 2,4 m, doch dit kon in de proefopzet niet worden getest.
Gewikkelde balen zijn financieel merkelijk minder aantrekkelijk dan de andere 3 inkuilmethoden. Bovendien is het uitkuilen duidelijk arbeidsintensiever en is er een hoger risico op scheuren tijdens het stapelen. Slechts voor het inkuilen van kleine hoeveelheden maaisel waarbij het niet de moeite loont om een rijkuil, sleuf- of slurfsilo aan te leggen zijn gewikkelde balen als inkuilmethode wel financieel te verantwoorden. In dit scenario is de rijkuil het minst kostelijk, samen met de slurfkuil in de mate dat voor deze laatste een diameter van 2,4 m toepasbaar is. Zoniet is de kost vergelijkbaar met deze van de klassieke sleufsilo. De rijkuil en slurfsilo stellen weinig eisen t.a.v. de locatie voor aanleg. De rijkuil vraagt gevoelig meer ruimte. Een belangrijke voorwaarde voor de slurfsilo is wel dat het bermmaaisel continu kan worden aangevoerd tenzij de gebruiker over eigen materiaal beschikt. Het voortdurend laden van de toevoerbak met de persvijzel maakt deze kuilmethode wel arbeidsintensiever. Grotere uitvoeringsvormen dan deze van Ø 1,5 m zijn echter minder aantrekkelijk voor bermmaaisel, daar het bermmaaisel niet optimaal ‘glijdt’ en de trekker gemakkelijk kan stilvallen. Deze kuilmethode is nog niet voldoende ingeburgerd. Voor de sleufsilo nemen vooral de vaste kosten voor de bouw (vloer en keermuren) een grote hap uit het budget en de kostprijs per ton opslagcapaciteit is sterk afhankelijk van de totale grootte. Deze optie wordt derhalve vooral interessant bij de opslag en verwerking van grote hoeveelheden bermmaaisel en/of wanneer de installatie over een 57
lange periode (minstens 10 jaar) kan worden afgeschreven. Ook indien de beschikbare ruimte een beperking vormt kunnen sleufsilo's een interessant alternatief bieden t.o.v. de rijkuil.
2.4.5
SWOT-analyse van het inkuilen van bermmaaisel
2.4.5.1
Sterktes Na inkuilen komt het bermmaaisel in aanmerking voor eender welke verwerking, dit in tegenstelling tot gedroogd en in balen geperst bermmaaisel (zie 2); Voor zover wordt voldaan aan de randvoorwaarden bestaat er geen significant risico op zelfontbranding; Er bestaat een ruime keuze aan inkuilmogelijkheden al naargelang de beschikbare opslagruimte, de totale hoeveelheid in te kuilen materiaal, de beschikbaarheid van de nodige machines, …; Het inkuilen is een relatief eenvoudig procedé dat geen zware investering vraagt en dat in principe op of in de onmiddellijke nabijheid van de verwerkingssite kan plaatsvinden; De aanleg van een slurfsilo en rijkuil is niet gebonden aan een vaste locatie, en kan gebeuren met de inzet van een loonwerker, waardoor enkel variabele kosten in rekeningen dienen gebracht te worden.
2.4.5.2
Zwaktes Op de terreinen van de groencomposteerinstallaties is vaak geen ruimte beschikbaar om een kuil aan te leggen; Bij decentrale opslag hebben de verwerkers geen zicht of het inkuilen wel met de nodige zorg is gebeurd; Het welslagen van het inkuilproces wordt beïnvloed door vele factoren (de weersomstandigheden, het DS-gehalte, het maaimoment, de tussentijdse opslagduur, het gehalte grond, het type maaitoestel, …); Wanneer het gras te nat is bij het inkuilen, dan bestaat het risico dat percolaatsappen vrijkomen; Om rotting en bijgevolg geurhinder te beperken, moet wekelijks een minimale verwerkingscapaciteit beschikbaar zijn voor het uitgekuilde gras. Bovendien moet al tijdens het inkuilen kunnen geschat worden wat de verwerkingscapaciteit is om de kuildimensie hierop af te stemmen; Kuilen en zeker sleufsilo’s zijn vaak gedimensioneerd voor grote hoeveelheden materiaal. Voor de praktische werkbaarheid is het dan ook aangewezen dat het bermmaaisel in grote hoeveelheden op hetzelfde moment wordt aangevoerd, wat voor vers bermmaaisel om logistieke redenen niet altijd gegarandeerd kan worden.
58
2.4.5.3
Kansen Wanneer duidelijk wordt omschreven aan welke kwaliteitsvoorwaarden het bermmaaisel moet voldoen, dan kan met redelijke zekerheid een geslaagde kuil worden aangelegd die in principe voor onbeperkte duur kan blijven liggen zodat de verwerking optimaal kan gespreid worden; Inkuilen vormt een praktisch haalbare opslagmethode wanneer de verdere verwerking bestaat uit vergisting. Indien op termijn het bermmaaisel meer en meer zijn weg moet vinden naar de biogasinstallatie, is het wenselijk dat de maaimethoden hierop worden afgestemd zodat de kuilfermentatie - en de verdere vergisting - gunstig kunnen verlopen.
2.4.5.4
Bedreigingen Omwonenden van opslagplaatsen kunnen zich verzetten tegen deze vormen van gecontroleerde opslag wat het verkrijgen van de benodigde vergunningen kan bemoeilijken of vertragen; In het maaibeheer wordt vanuit een natuurtechnisch oogpunt vaak de voorkeur gegeven aan de cirkelmaaier. Dit is zowel technisch als financieel minder gunstig wanneer het materiaal wordt ingekuild. Om de kuil voldoende te kunnen samendrukken moeten de afmetingen van het maaisel voldoende klein zijn. Het hakselen van bermmaaisel nà maaien is geen haalbare kaart en de berm wordt dan ook best gemaaid met een klepelmaaier. Vanuit het beleid wordt echter aangemoedigd om met een cirkelmaaier te maaien omdat op die manier het maaisel beter kan worden ingezameld en afgevoerd, waardoor het beter bijdraagt tot de verschraling van de berm. Bovendien wordt er met cirkelmaaien minder grond afgevoerd naar de verwerkingsinstallatie.
59
3
De verwerkingsmogelijkheden van bermmaaisel: indeling
Voor de beoordeling van de milieuvriendelijkheid van de verwerking van afvalstoffen, en dus ook van bermmaaisel, wordt een systeem gehanteerd dat naar de bedenker ervan, de ladder van Lansink wordt genoemd (Wille & Kucnerowicz, 1997). Deze geeft een hiërarchie aan die gebaseerd is op de graad van milieuvriendelijkheid of milieubelasting eigen aan elke verwerkingstechniek. De verschillende trappen van de ladder zijn, in afnemende volgorde: preventie, hergebruik, sorteren en recycleren, verbranden met energierecuperatie, verbranden zonder energierecuperatie, storten. Ook de Europese kaderrichtlijn afval geeft een dergelijke hiërarchie aan. Toegepast op bermmaaisel betreft de hoogste trede van de ladder het voorkomen of beperken van bermmaaisel terwijl de voet van de ladder overeenkomt met verbranding zonder energierecuperatie en storten. Het voorwerp van de huidige studie is de verwerking van bermmaaisel inclusief de energetische valorisatie. Beperking van hoeveelheden geproduceerd bermmaaisel kan enkel gebeuren door een aangepast bermbeheer. Zowel de bovenste trede als beide onderste ‘treden’ vallen buiten de scope van de huidige studieopdracht. De resterende treden van de ladder, toegepast op bermmaaisel, zijn van boven naar beneden respectievelijk: hergebruik als veevoeder, omvorming tot een ander bruikbaar product na verwerking zoals bijv. de compostering, vergisting, biothermische droging, en tenslotte verbranding, bij voorkeur met energierecuperatie. Diverse verwerkingsmethoden zijn dus in principe mogelijk. Voorwaarde voor eender welke soort verwerking is steeds dat een kwalitatief goed product wordt aangeleverd aan de verwerker (De Wilde & Hermy, 2000; Vlaamse Overheid, 2006). Het aantal potentiële verwerkingsmogelijkheden voor bermmaaisel is in principe erg ruim, maar in de praktijk wordt slechts een beperkt aantal ervan ook effectief toegepast. In Vlaanderen wordt, voor zover effectief overgegaan wordt tot verwerking, in de praktijk hoofdzakelijk de groencompostering toegepast. Daarnaast is er al enige ervaring met de droge vergisting van bermmaaisel. In het verleden werd het bermgras ook wel eens als veevoeder ingezet. Andere verwerkingspraktijken zijn momenteel nog niet aan de orde in Vlaanderen. Eliminatie door onderploegen, wat in de praktijk wel blijkt te gebeuren, is in strijd met de voorschriften van het VLAREA en valt derhalve niet onder het luik ‘verwerkingspraktijken’. Het spreekt voor zich dat storten evenmin onder dit luik valt.
In de volgende delen van de literatuurstudie worden een aantal verwerkingsmogelijkheden overlopen die op een of andere manier op bermmaaisel kunnen toegepast worden: groencompostering, co-verwerking met dierlijke mest, vergisting, gebruik als diervoeder, verbranding, vergassing, HTU-proces, pyrolyse en bioraffinage. Per techniek wordt het procesverloop zowel financieel als milieutechnisch overlopen en wordt het uiteindelijke eindproduct bekeken. Ook wordt aangegeven welke eisen deze technieken stellen met betrekking tot de kwaliteit van het maaisel en wordt telkens de link gelegd met de voorbehandeling. Via een SWOT-analyse worden de belangrijkste aspecten van de verwerking nog eens vergeleken. De gebruikte informatie is enerzijds afkomstig uit ervaringen met de verwerking van bermmaaisel opgedaan door diverse installaties en anderzijds gebaseerd op Vlaamse en internationale literatuur.
60
4
Gebruik van bermmaaisel als diervoeder
4.1
Inleiding Bermmaaisel bestaat in regel uit diverse, hoofdzakelijk kruidige, plantensoorten waaronder grassen en andere planten en bezit een aantal kwaliteiten waardoor het in principe als dierlijk voeder zou kunnen ingezet worden. Zoals dit ook wordt toegepast voor ruwvoeders zoals gras of snijmaïs kan bermmaaisel worden ingekuild waardoor de voedering aan dieren kan gespreid worden over een langere periode. In vergelijking met andere vormen van ruwvoederwinning zijn de productiekosten van bermmaaisel als diervoeder eerder beperkt en de valorisatie als voeder zou eerder hoog staan op de ladder van Lansink vermits het een vorm van hergebruik van grondstoffen is. Logischerwijze zou men er daarom van kunnen uitgaan dat het gebruik van bermmaaisel als dierlijk voeder een interessante verwerkingspiste zou kunnen zijn en in het verleden werden dan ook diverse pogingen ondernomen om dit te onderzoeken en uit te testen. In de praktijk blijken er evenwel een aantal praktische, voedertechnische en, sinds kort, ook wettelijke problemen te bestaan die maken dat er momenteel vanuit de Vlaamse veeteeltsector weinig of geen belangstelling (meer) is om bermmaaisel te gebruiken in de dierlijke voeding, enkele uitzonderingen niet te na gesproken.
4.2
Mogelijke bezwaren tegen het gebruik van bermmaaisel als diervoeder
4.2.1
Bedrijfstechnische aspecten De Wilde & Hermy (2000) onderzochten de gemiddelde waarden voor een aantal voederwaardeparameters in bermgras en vergeleken deze met dezelfde waarden die worden vooropgesteld voor productiegras in de courante bedrijfsvoering. De voornaamste resultaten zijn weergegeven in Tabel 5. Tabel 5: Gemiddelde waarden voor de voederwaardeparameters in vergelijking met deze van productiegras (Bron: De Wilde & Hermy, 2000)
VEM = voedereenheid melk, VEVI = voedereenheid vleesvee intensief, DVE = darmverteerbaar eiwit, OEB = onbestendig eiwitbalans, VRE = voedereenheid ruw eiwit, VOS = verteerbare organische stof, FOS = fermenteerbare organische stof
Uit deze tabel blijkt dat de maximale waarden die bij bermmaaisel worden gemeten vrij dicht in de buurt komen van deze die in de commerciële landbouw worden aangehouden. Opvallend is evenwel de enorme spreiding die wordt vastgesteld bij bermgras, wat met andere woorden maakt dat de waarde van bermmaaisel als veevoeder zeker niet gegarandeerd en eerder onvoorspelbaar is. Dit is moeilijk of niet 61
te rijmen met de moderne bedrijfsvoering. Door het verschralingsbeleid dat gevoerd wordt met het oog op een verhoging van de biodiversiteit in de bermen is het waarschijnlijk dat de waarde van een aantal voederparameters in de toekomst eerder nog zal afnemen dan toenemen. Ook Leenknegt (2004) stelt dat de voedingswaarde van bermmaaisel niet zeer hoog ligt en dat er bovendien een aanzienlijk verschil bestaat tussen bermmaaisel van de eerste en dit van de tweede maaibeurt. De tweede maaibeurt bevat aanzienlijk minder voedingsstoffen. Wanneer bermgras als veevoer wordt ingezet, wordt vaak getracht om natuurlijke droging in de berm te verkrijgen. Het wordt dan regelmatig gekeerd tot een vochtgehalte van circa 25 % is bereikt. De mogelijkheden voor natuurlijke droging zijn in de praktijk echter gelimiteerd omwille van de vorm en afmetingen van de 'percelen', verkeersdrukte (risico op ongevallen), weersomstandigheden en de gesteldheid van het bermgras. Ervaringen opgedaan in onder meer de gemeente Stekene (Robert Cerpentier, loonwerker, persoonlijke communicatie) geven aan dat om te kunnen hooien het bermgras gemaaid dient te worden met een cirkelmaaier. Bij gebruik van klepelmaaier bevat het maaisel sowieso teveel zand om aan dieren te kunnen voederen.
4.2.2
Gezondheid en veiligheid van de dieren Leenknegt (2004) stelt dat er bij de landbouwers nogal wat argwaan bestaat tegenover de chemische kwaliteit van bermmaaisel, in het bijzonder op het vlak van zware metalen. Dit heeft vooral te maken met de vroegere loodproblematiek rond druk bereden wegen. Deze vrees blijkt ondertussen ongegrond, zoals ook gebleken is uit onderzoek door De Wilde en Hermy (2000). Deze onderzoekers stelden vast dat het gehalte aan zware metalen beneden de norm lag. Wel kunnen er toxines aanwezig zijn van giftige planten, die voor problemen kunnen zorgen bij gebruik als veevoer (Leenknegt, 2004). Een groter probleem wordt gevormd door de aanwezigheid van zwerfvuil, in het bijzonder van metalen kroonkurken of blikjes, die voor herkauwers fataal kunnen zijn. In de praktijk blijken bermen die volledig vrij zijn van dergelijke verontreiniging in Vlaanderen vrijwel niet voor te komen.
4.2.3
Kwaliteitsbewaking en traceerbaarheid in de dierlijke productie Bij meer en meer Vlaamse land- en tuinbouwbedrijven gebeurt de productie van diervoeders volgens de (strenge) voorschriften van lastenboeken die worden opgelegd in het kader van kwaliteitssystemen. Deze laatste worden toegepast op vrijwillige basis of worden verplicht door de afnemers van de producten. Het volgen van een dergelijk kwaliteitssysteem houdt onder meer een tracering in van alle ingezette middelen. Zelfs indien het probleem van zwerfvuil onder controle zou zijn, vormen deze systemen een beperking van de mogelijkheid van het gebruik van bermmaaisel in de dierlijke voeding, niet alleen al omdat het risico op de aanwezigheid van ongewenste stoffen nooit volledig kan uitgesloten worden, maar ook omdat de precieze herkomst van het maaisel moeilijk te registreren valt.
62
Het KB van 14/11/03 betreffende de autocontrole, meldingsplicht en traceerbaarheid in de voedselketen verplicht de landbouwers om nauwkeurig de herkomst te registreren van alle voeders die worden aangekocht op het bedrijf. (Murielle Maelfeyt, FAVV, persoonlijke communicatie). Een perfecte tracering van de herkomst van bermgras, dat typisch afkomstig is van verschillende en soms zeer verspreide percelen lijkt in de praktijk moeilijk of niet haalbaar.
4.3
Rechtstreekse begrazing als beheertechniek in het bermbeheer Begrazing van wegbermen door schapen of door andere herkauwers is een techniek die vroeger in Vlaanderen werd toegepast als onderdeel van de bedrijfsvoering op (zeer) kleine gemengde landbouwbedrijven maar die in de tweede helft van de vorige eeuw volledig verloren ging. In de voorbije jaren werden ook in Vlaanderen met wisselend succes experimenten uitgevoerd om op specifieke locaties directe begrazing terug in te voeren, ditmaal eerder in het kader van het bermbeheer dan met het oog op dierlijke productie. Omwille van evidente redenen als de kostprijs, het arbeidsintensief karakter, de verkeersveiligheid of ook nog de veiligheid en gezondheid van de dieren, kan er vanuit gegaan worden dat deze methode hooguit sporadisch kan worden toegepast en in geen geval een relevante bijdrage zal kunnen leveren tot het oplossen van het probleem van de verwerking van bermmaaisel in Vlaanderen.
63
4.4
SWOT-analyse bermmaaisel als dierenvoeder
4.4.1
Sterktes Voedertechnisch bezit bermmaaisel een aantal kwaliteiten die maken dat het principieel inzetbaar zou zijn in de veevoeding; De potentiële afnemers zijn verspreid over het ganse Vlaamse grondgebied waardoor transportkosten sterk kunnen gedrukt worden; Het is technisch mogelijk om bermmaaisel, zoals andere vormen van ruwvoeders, in te kuilen en te bewaren; De kostprijs voor de landbouwer is zeer beperkt, of kan in principe zelfs negatief zijn.
4.4.2
Zwaktes De aanwezigheid van zwerfvuil, ook in kleine hoeveelheden houdt een groot risico in voor het welzijn en de gezondheid van de dieren; In vergelijking met de gebruikelijke ruwvoeders is bermmaaisel voedertechnisch gezien gemiddeld van lagere kwaliteit; De voorwaarden om het bermmaaisel in goede omstandigheden te kunnen oogsten en bewaren zijn vaak niet gegarandeerd; Bermmaaisel bestaat vaak uit kleinere partijen afkomstig van verschillende locaties, met diverse samenstelling en aangeleverd op verschillende tijdstippen waardoor de homogeniteit onzeker is.
4.4.3
Kansen Waar bermmaaisel vrijkomt in relatief grote hoeveelheden, de oogst in goede omstandigheden mogelijk is, een minimale voedertechnische kwaliteit kan worden gegarandeerd en de traceerbaarheid wordt verzekerd, kan bermmaaisel worden ingezet als veevoeder
4.4.4
Bedreigingen De precieze herkomst van bermmaaisel is moeilijk na te gaan waardoor de eventuele gebruiker de traceerbaarheid moeilijk kan garanderen. Dit is in strijd met de huidige wetgeving met betrekking tot de voedselveiligheid en niet compatibel met de voorschriften van diverse kwaliteitssystemen toegepast in de dierlijke productie.
64
5
Verwerking van bermmaaisel via compostering
5.1
Inleiding Bermmaaisel als afvalstof vertoont qua samenstelling grote gelijkenis met andere organische afvalproducten zoals GFT-afval en groenafval. Het is dan ook logisch dat één van de verwerkingsmethoden voor bermmaaisel die tot nu toe in Vlaanderen wordt toegepast, compostering is. Om diverse redenen (probleem van piekaanvoer in perioden dat ook zeer veel GFT en groenafval wordt aangeleverd, ontbreken van tussentijdse opslagcapaciteit, hogere verwerkingsprijs dan bij groenafval of GFT) werd bermmaaisel tot nog toe slechts in beperkte mate verwerkt in de bestaande GFT-composteerinstallaties (Dirk Verbruggen, EcoWerf, persoonlijke communicatie). De hiernavolgende hoofdstukken hebben dan ook vooral betrekking op de verwerking in groencomposteringen. Eén van de GFT-installaties waar reeds enige ervaring bestaat met de compostering van bermmaaisel is deze van EcoWerf in Leuven. Daar werd in 2007 ongeveer 3650 ton bermmaaisel mee gecomposteerd, wat iets meer is dan de helft van het bermmaaisel dat in de aangesloten gemeenten jaarlijks vrijkomt. Bermmaaisel vertegenwoordigt hiermee ongeveer 8 % van de totale hoeveelheid organisch materiaal dat voor de rest bestaat uit huishoudelijk organisch afval, GFT en groenafval. Technisch levert deze co-verwerking van bermmaaisel geen bijzondere problemen op. Mogelijk komt er in de toekomst, door het succes van de gevoerde acties met betrekking tot afvalpreventie en thuiscompostering, bij de bestaande GFTverwerkingsinstallaties een zekere capaciteit vrij om meer bermmaaisel op te nemen in de verwerking. In dat geval zal het nodig zijn om tussentijdse opslag te voorzien om de piekaanvoer op te vangen.
5.2
Milieutechnische beschrijving van de groencompostering
5.2.1
Algemene procesbeschrijving20 Composteren is een proces waarbij organisch-biologisch materiaal onder gecontroleerde omstandigheden en onder aerobe condities door micro-organismen wordt afgebroken en/of omgezet. Hierbij komen CO2, H2O, restgassen en energie vrij. Het zijn de restgassen die eventueel aanleiding kunnen geven tot geurhinder. De energie komt vrij onder de vorm van warmte. Het is de bedoeling van het composteringsproces dat het organisch materiaal wordt omgevormd tot een stabiel eindproduct, met name compost. Het composteerproces wordt gekenmerkt door twee fasen: een thermofiele fase en een rijpingsfase.
20
Voor een uitvoerige procesbeschrijving van de groencompostering kan beroep worden gedaan op het document ‘Best Beschikbare Technieken voor composteer- en vergistinginstallaties’ (Huybrechts & Vrancken, 2005). In deze paragraaf worden enkel de belangrijkste aspecten aangegeven. 65
Tijdens de thermofiele fase worden de gemakkelijk afbreekbare componenten afgebroken door tal van bacteriën. Hierbij kan de temperatuur oplopen tot 70 °C en hoger. In de praktijk wordt echter gestuurd naar een maximumtemperatuur van 55 °C tot 65 °C, bijvoorbeeld door geforceerd te gaan beluchten of te keren. Te hoge temperaturen inactiveren immers een groot deel van de micro-organismen. Zeker wanneer veel structuurloos materiaal zoals bermmaaisel wordt bijgemengd en de hoop niet frequent wordt gekeerd, kan de temperatuur fel oplopen. Composteerproeven (Van Dale, 1994) met zuiver bermmaaisel tonen aan dat tijdens de eerste dagen de temperatuur oploopt tot 60 °C tot 70 °C, wat boven het optimum is. Dit is te wijten aan de intense microbiële activiteit. Wel is een minimale temperatuur van 60 °C gedurende 4 dagen (of 55 °C gedurende 12 dagen) vereist om een voldoend gehygiëniseerd eindproduct te verkrijgen. Tijdens de rijpingsfase worden de langzaam afbreekbare fracties, in het bijzonder de celluloserijke en houtachtige materialen, afgebroken, ditmaal door schimmels en actinomyceten. De temperatuur van een optimaal composteerproces zal tijdens de rijpingsfase dalen tot ongeveer 35 °C. De afbraak verloopt hierbij langzamer. Wegens de aanzienlijk lagere zuurstofbehoefte dient de hoop veel minder frequent te worden omgezet tijdens de rijpingsfase dan tijdens de thermofiele fase. In de praktijk bestaat het composteerproces bij bermmaaisel uit een aantal opeenvolgende stappen. Eerst wordt het ruwe groenafval zonodig verkleind in een hakselaar en al dan niet in een breker gebracht waardoor het tevens wordt gemengd. Eventueel aanwezig zwerfvuil kan het hakselproces bemoeilijken. Hakselen is meestal nodig in geval een cirkelmaaier wordt toegepast of wanneer het materiaal erg structuurrijk is. Het mengen kan ook gebeuren met een wiellader of andere mengapparatuur. Nadien wordt het groenafval op hopen (rillen of tafelhopen) gezet en 21 worden deze hopen regelmatig omgezet of gekeerd . Dit bevordert de zuurstofinput, maakt de composthoop luchtiger en mengt het materiaal waardoor o.a. een afdoding gebeurt van onkruidzaden en ziektekiemen eender waar deze zich in de hopen of rillen bevinden. Het omzetten gebeurt met een grijpkraan, een bulldozer of met een omzetmachine. Met deze laatste kan het groenafval veel efficiënter en dus vaker worden omgezet en op die manier wordt ook sneller compost gevormd. Een kunstmatige blaas- of zuigbeluchting is een andere mogelijkheid. Niet alleen de aerobe condities blijven op die manier gegarandeerd, maar ook wordt overtollig vocht en warmte op die manier efficiënt afgevoerd. Wanneer geoptimaliseerde procescondities worden gegarandeerd, resulteert dit in een merkbare vermindering van de geurhinder (Huybrechts & Vrancken, 2005). De volgende parameters bepalen de procescondities tijdens de compostering (Van Dale, 1994; Huybrechts & Vrancken, 2005): Het gehalte aan O2 en CO2. Dit is een maat voor de activiteit van de microorganismen: hoe meer CO2 er wordt gevormd en hoe lager het gehalte O2 bedraagt, hoe hoger de microbiële activiteit en vice versa. Bij een zuurstofgehalte lager dan 4 % moet de hoop dringend worden omgezet zodat de micro-organismen niet verstikken. De temperatuur (zie eerder).
21
De tunnelcompostering van groenafval vormt hierop een uitzondering. Het geforceerd beluchten zorgt hier voor de zuurstoftoevoer. 66
Het vochtgehalte. Onder gunstige voorwaarden bedraagt het vochtgehalte bij de aanvang minimaal 30 % tot 40 % maar liefst nog hoger: 45 % tot 55 %. Dit zakt voor openlucht composthopen naar 40 % tot 50 % op het einde van de compostering. Zonodig dient de hoop periodiek te worden bevochtigd. Dit gebeurt dan meestal tijdens het omzetten. In de laatste fase wordt niet meer bevochtigd, omdat de compost dan minder gemakkelijk kan worden afgezeefd. De zuurtegraad. Tijdens de beginfase van het composteerproces verlaagt de pH ten gevolge van de vorming van organische zuren. Nadien worden deze zuren afgebroken en in combinatie met de pH verhogende werking van anorganische zouten stijgt de pH opnieuw. De pH van het eindproduct is meestal neutraal tot licht basisch. De C/N-verhouding. De initiële verhouding van ongeveer 20 à 30 daalt gedurende het verteringsproces tot ongeveer 10 à 15. Dit is te wijten aan een relatieve stikstofverrijking: Koolstof wordt door de micro-organismen als energiebron gebruikt voor de opbouw van hun lichaamseiwitten en na afsterven komt de stikstof weer beschikbaar. De verhouding NO3-N/NH4-N. Veel NH4 wijst op een jong fermentatieproces, terwijl tijdens een later stadium stikstof vooral voorkomt onder de vorm van nitraten. Een verhouding hoger dan 4 wijst op rijpe compost. Deze verhouding vertelt m.a.w. iets over de verteringsgraad van het groenafval. Als laatste processtap wordt na de compostering het materiaal afgezeefd (zie 5.2.2 en 5.2.3). Het groenafval van de zeefoverloop wordt dan hergebruikt als structuurmateriaal (verbranding is niet algemeen toegelaten).
Verschillende uitvoeringsvormen zijn mogelijk op het composteerproces en deze kunnen zowel plaatsvinden in open lucht als in gesloten systemen (hal- of tunnelcompostering). Voor GFT-compostering worden in Vlaanderen doorgaans gesloten systemen aangelegd. Het composteerproces kan afhankelijk van de uitvoeringsvorm en het type groenafval variëren van een 6-tal weken tot een 6-tal maanden (VITO, 2001b). Voor hygiënisatie is minimum 10 weken aan 45 °C vereist. Naast de uitvoeringsvormen in openlucht en deze in gesloten systeem bestaat er nog een soort tussenvorm waarbij het groenafval wordt afgedekt met zeilen volgens het 22 Gore cover principe (Figuur 7). Dergelijk semipermeabel membraan is ondoorlaatbaar voor water en wind, maar het groenafval kan er toch nog door ‘ademen’. In vergelijking met een niet afgesloten systeem zijn de temperatuurcondities beter, blijft de ingeblazen zuurstof beter ter plaatse en verloopt de vochthuishouding optimaler. Onder dergelijke geoptimaliseerde omstandigheden kan al na 12 weken (stabiele) compost worden verkregen (Johan Bonnier, IMOG, persoonlijke communicatie). Een zeer belangrijk bijkomend voordeel is dat het membraan geurcomponenten tegenhoudt waardoor een 23 geurreductie van 95 % kan worden bekomen (Huybrechts & Vrancken, 2005).
22
Een uitvoerige beschrijving van deze techniek is terug te vinden in Technische fiche 3 uit de bijlage van de studie van Huybrechts & Vrancken (2005) of op volgende websites:
http://www.kompostanlagen.de en http://www.gore.com/en_xx/products/fabrics/swt/index.html. 23
Hier zit ook het effect van een geforceerde beluchting in verweven (Huybrechts & Vrancken, 2005). 67
Figuur 7: Hopen groenafval bedekt met Gore cover zeil (Bron: UTV)
5.2.2
Geschiktheid van bermmaaisel voor groencompostering De versheid van het maaisel vormt het eerste en misschien wel het belangrijkste aspect voor de compostering. De groencomposteerinstallaties krijgen bij voorkeur zo vers mogelijk bermmaaisel aangeleverd. De door Vlaamse composteerders opgelegde termijnen variëren van dagvers tot een ongecontroleerde tussentijdse stockage van een drietal dagen. Hoe verser het bermmaaisel, hoe gemakkelijker het gecomposteerd kan worden. Bermmaaisel dat ouder is dan 1 week composteert merkelijk moeilijker en geeft soms aanleiding tot ongecomposteerde brokken maaisel (Philip Robinet, ESSENT, persoonlijke communicatie). Een belangrijke consequentie is ook de geurhinder die optreedt bij de compostering van reeds gedeeltelijk rottend bermmaaisel. Zeker tijdens het opmengen, wanneer de onder anaerobe condities gevormde componenten in contact komen met de lucht, vormt langdurig ongecontroleerd gestockeerd bermmaaisel een bron van geurhinder. Bovendien klit niet vers maaisel veel sterker aaneen. Dergelijke plukken gras leiden tot een niet homogene porositeitverdeling in de composthoop. In de weinig poreuze zones (d.i. in de plukken gras) zullen dan anaerobe condities ontstaan wat opnieuw geuremissies tot gevolg heeft. De ongecontroleerde tussentijdse stockage wordt dan ook best tot een minimum beperkt zodat het maaisel nog toegelaten wordt bij de groencomposteerinstallatie. Een ongecontroleerde stockage van 5 dagen kan hierbij technisch gezien als maximum termijn gelden. In het kader van het VLACO-label mag ongecontroleerde opslag hoogstens drie dagen duren. Het optimale vochtgehalte voor een goede microbiële activiteit ligt rond 50 %. Huybrechts & Vrancken (2005) geven als optimaal vochtgehalte een range van 35 % tot 65 % aan, afhankelijk van de aard van de verwerkte materialen, het gehalte organische stof, de processturing, het stadium van het composteerproces, enz. Te nat bermmaaisel kan tijdens de compostering resulteren in zuurstofgebrek en bovendien kan percolaatwater uit de hoop sijpelen. Maaisel dat geklepeld werd en rechtstreeks werd opgezogen, heeft doorgaans een vochtgehalte van 40 % tot 50 % (Van Dale, 1994) en zelfs 60 % (Leenknegt, 2002). Metingen binnen deze studieopdracht tonen echter dat vers geklepeld bermmaaisel zelfs een vochtgehalte kan bezitten van 75 %. Dergelijk nat maaisel kan toch gecomposteerd worden door er voldoende structuurmateriaal mee op te mengen dat 68
het in het bermmaaisel aanwezige vocht voldoende absorbeert. Bovendien zorgt het structuurmateriaal voor een betere beluchting in het natte, gecompacteerde maaisel (zie verder). Wanneer het bermmaaisel daarentegen te droog is, kan het eventueel worden bevochtigd, maar in principe moet zelfs gedroogd, geperst bermmaaisel niet worden nat gemaakt (Roland De Grande, Westcompost, persoonlijke communicatie). De optimale C/N-verhouding bedraagt initieel 30 à 35. Vers bermmaaisel bevat een verhouding van 15 à 30 (Van Dale, 1993). Structuurrijk materiaal (C-bron) begunstigt de C/N verhouding (Leenknegt, 2004). Erg stikstofrijk maaisel, bijvoorbeeld langs een bemeste akker, kan tijdens de compostering wel aanleiding geven tot NH3-emissie. De voedingsstoffen moeten gemakkelijk beschikbaar zijn voor de micro-organismen. Vers bermmaaisel bevat weinig lignine en voldoet bijgevolg aan deze voorwaarde. Zeker wanneer de berm met een klepelmaaier werd gemaaid, worden de lange vezels in het maaisel sterk verkleind. Bovendien kan het verkleinde bermmaaisel ook eenvoudiger worden omgezet. Maaisel met een cirkelmaaier gemaaid stelt echter evenmin problemen op het vlak van nutriëntenbeschikbaarheid. De beperkte structuur van bermmaaisel is een nadeel voor de groencompostering. Tijdens de compostering van enkel bermmaaisel zou onvoldoende toelevering van zuurstof kunnen plaatsvinden en zal het aerobe composteerproces van bermmaaisel overgaan in een ongecontroleerde anaerobe vergisting. Bermmaaisel van een drogere, meer verhoute bermvegetatie leent zich om die reden beter tot de compostering dan ander bermmaaisel. In het Vademecum bermmaaisel (Vlaamse Overheid, 2006) wordt de bermbeheerders dan ook aangeraden om naast het maaisel ook structuurmateriaal van de bermen aan te leveren aan de composteerbedrijven. Het tijdig en veelvuldig omzetten of geforceerd beluchten vormt samen met de opmenging van structuurmateriaal doorgaans de basis voor een geslaagde compostering van het bermmaaisel. De totale porositeit dient minimaal 25 % tot 35 % te bedragen (Huybrechts & Vrancken, 2005). De noodzaak van structuurmateriaal en veelvuldig keren wordt ook aangetoond door een aantal praktijkproeven door Van Dale (1993, 1994). Hopen met enkel bermmaaisel droogden uit en verteerden aan de buitenkant, terwijl binnenin, waar het initieel vochtgehalte wel werd behouden, zuurstofloze condities werden opgemeten. Eén of twee omzettingen waren in dit geval duidelijk onvoldoende om compost te bekomen die aan de VLACO-normen voldoet (zie verder). Het is niet duidelijk hoe het composteerproces zou verlopen en wat de kwaliteit van de compost zou zijn indien een hoop bermmaaisel zonder structuurmateriaal zeer intensief zou kunnen worden gekeerd, bijvoorbeeld met een portaalomzetter (Figuur 8), maar men kan verwachten dat het materiaal toch sterk zou samenklitten. Vanuit de groencompostering stelt men dat structuurmateriaal een absolute noodzaak is om bermmaaisel te kunnen composteren, zowel om de C/N verhouding juist te krijgen als om het organische stofgehalte te verhogen. Bermmaaisel kan immers vrij veel grond bevatten. Ook zou structuurmateriaal helpen om het droge stofgehalte, de fytotoxiciteit, de pH en de verhouding NO3-N/NH4-N binnen de normen te brengen (Vanallemeersch & Zwanepoel, 1993).
69
Figuur 8: Illustratie van een portaalomzetter Bermmaaisel dat verwerkt wordt in een groencomposteerinstallatie mag wettelijk gezien maximaal 3 gewichtspercenten zwerfvuil bevatten. In de praktijk wordt bermmaaisel met meer dan 3 % zwerfvuil toch soms geaccepteerd (Kristel Vandenbroek, VLACO vzw, persoonlijke communicatie), eventueel tegen betaling van een hogere 'gate fee'. Doorgaans wordt het composteringsproces niet sterk verstoord door de aanwezigheid van zwerfvuil, tenzij de kunstmatige beluchting op die manier wordt verstopt. Doorgaans stellen stoorstoffen in bermmaaisel geen problemen ten aanzien van de kwaliteit van de compost. De groencomposteerinstallaties beschikken immers over de nodige installaties om onzuiverheden uit het eindproduct te verwijderen. Zo wordt met behulp van ferromagneten het eventuele ijzer geëlimineerd en kan de plastiek met een windshifter uit de compost worden geblazen. Wanneer bovendien een sterren- en/of trommelzeef in serie wordt geplaatst, dan kan het meeste zwerfvuil eruit worden gehaald en voldoet de compost aan de vereiste kwaliteit op het vlak van verontreinigingsgraad. Harde plastics zoals PET-flessen zijn de moeilijkst te verwijderen stoorstoffen (Philip Robinet, ESSENT, persoonlijke mededeling). Het zwerfvuil kan weliswaar minder gemakkelijk worden verwijderd wanneer het door het omzetten veelvuldig werd verkleind. Daarom is de opzuiverefficiëntie in regel ook lager bij geklepeld bermmaaisel. Grond in het maaisel verhoogt het asgehalte en verlaagt het organische stofgehalte van het eindproduct. Door de bermen niet vlak tegen de grond te maaien, kan de bijmenging van grond al sterk worden beperkt. Een klepelmaaier met afzuigsysteem neemt doorgaans meer stof en gronddeeltjes op dan wanneer het maaien en het verwijderen van het maaisel in twee werkgangen gebeurt (Van Dale, 1993). Het asgehalte kan in sommige gevallen zelfs oplopen tot 50 % op droge stofbasis (Koppejan et al., 2001). Over het effect van inkuiling van bermmaaisel op het composteringproces zijn nog geen onderzoeksresultaten gepubliceerd. Er zijn anderzijds geen directe aanwijzigen dat ingekuild maaisel meer moeilijkheden stelt t.a.v. de compostering in vergelijking met niet ingekuild maaisel. De verlaagde pH die eigen is aan het inkuilproces wordt snel teniet gedaan onder de aerobe condities in de compostering. Volgens het Vademecum Bermmaaisel (Vlaamse Overheid, 2006) zou ingekuild maaisel wel vaker gekeerd 70
moeten worden dan niet ingekuild maaisel. Het is niet duidelijk waarom dat nodig is, maar waarschijnlijk heeft dit te maken met de compactatiegraad van het materiaal.
5.2.3
Het eindproduct van de groencompostering
5.2.3.1
Basiskenmerken Het eindproduct van de groencompostering, m.n. groencompost, heeft de belangrijke eigenschap dat het een hoog gehalte bevat aan stabiele organische stof, dit is het deel van de organische stof die na toedienen aan de bodem niet wordt afgebroken gedurende het eerste jaar. Dit gehalte, ook wel het effectieve organische stofgehalte genoemd, levert bijgevolg een bijdrage tot de opbouw van het C-gehalte in de bodem. Compost draagt van alle mestsoorten het meeste bij tot de organische stofopbouw. Het verbetert op die manier de bodem dan ook gevoelig qua stabiliteit, erosiegevoeligheid, bufferende werking t.a.v. toxische stoffen, infiltratiesnelheid en vochtleverend vermogen van de bodem. Omwille van deze kenmerken is compost een interessante bodemverbeteraar voor de fruitteelt, de groenteteelt en de akkerbouw en kent hij een belangrijke afzet in boomkwekerijen, groenvoorzieningen, tuinbouw, sierteelt en bij particulieren. Volgens het Actieplan Maaisel (OVAM, 2003) kan in de toekomst de afzet van compost nog toenemen en kan mits voldoende verwerkingscapaciteit de hoeveelheid te composteren bermmaaisel nog stijgen. Omgekeerd zal de uitbouw van verwerkingscapaciteit beïnvloed worden door de hoeveelheid maaisel dat wordt aangeboden voor verwerking. Exacte cijfers hierover zijn niet bekend.
5.2.3.2
Kwaliteitsvereisten en -borging Compost (zoals ook digestaat van organisch-biologische bedrijfsafvalstoffen) komt voor in de lijst van afvalstoffen die in aanmerking komen voor gebruik als secundaire grondstof. Sinds de inwerkingtreding van het nieuwe Vlarea (2004) wordt het belang van Integrale Keten Bewaking (IKB) erkend. Sindsdien is een VLACO- keuringsattest vereist dat het vroegere gebruikscertificaat vervangt. Dit laatste steunde op een eenmalige analyse, terwijl bij de IKB volgens de VLACO-lastenboeken het volledige proces beoordeeld wordt: kwaliteit van het ingangsmateriaal (het selectief ingezamelde groen- of GFT-afval, de organisch-biologische afvalstoffen), het verwerkingsproces, de kwaliteit van het eindproduct en het beredeneerd gebruik ervan. Met het oog op de autocontrole en traceerbaarheid is het belangrijk dat het volledige proces nauwkeurig opgevolgd en bijgehouden wordt. In de lastenboeken en certificeringsrichtlijnen van VLACO vzw zijn de regels, richtlijnen en normen met betrekking tot het composteren en vergisten opgenomen. Een keuringsattest wordt toegekend op voorwaarde dat alle stappen van het productieproces aan de gestelde vereisten voldoen. De kwaliteitsopvolging en normering voor het keuringsattest houden rekening met alle bestaande wettelijke verplichtingen, zowel deze van het VLAREA als deze opgelegd door de FOD Volksgezondheid. VLACO vzw volgt de kwaliteit van compost of digestaat en het hele productieproces op regelmatige basis verder op. Dit gebeurt aan de hand van audits en staalnames. VLACO vzw controleert onder andere of de samenstelling van de compost of het digestaat voldoet aan de maximumgehalten aan verontreinigende stoffen (bijlage 4.2.1.A van het Vlarea), of er een aanvaardbaar acceptatiebeleid wordt toegepast door de verwerker (o.a. een grondige screening van de inputstromen), of de verwerking van organisch-biologisch afval gebeurt volgens de principes van de Best Beschikbare Technieken en of het eindproduct op een beredeneerde wijze wordt afgezet en toegepast. Het keuringsattest van VLACO vzw laat toe compost/digestaat als secundaire grondstof te gebruiken. 71
De minimale normen die door VLACO vzw worden opgelegd in het kader van het keuringsattest worden weergegeven in volgende tabel. Naast de eigenlijke normen bevat de tabel eveneens kwaliteitsdoelstellingen (KDS). Waar de eerste verplicht moeten behaald worden zijn de tweede na te streven doelstellingen. Tabel 6: Normen voor het bekomen van het VLACO-keuringsattest Parameter Doorgang door zeef van 40 mm
Groencompost
GFT-compost
norm
KDS
norm
KDS
>99
-
>99
-
%
>45
>50
>45
>50
gew%
Eenheid
Varia Droge stof (1) Organische stof Zuurtegraad, pH-H2O
>14
>16
>14
>16
gew%
6,5-9,5
-
6,5-9,5
-
-
>1
>1
-
-
-
≤40,0
≤30,0
≤45,0
≤40,0
°C
<10,0
mmol O2 /kg vs/h
Nitraat/ammoniumverhouding NO3-N/NH4-N(2) Rijpheidsgraad (zelfverhittingstest) Temperatuur Zuurstofverbruik
<10,0
Zware metalen Arseen
<20
<15
<20
<15
mg/kg DS
Cadmium
<2
<1,5
<2
<1,5
mg/kg DS
Chroom
<70
<70
<70
<70
mg/kg DS
Koper
<150
<90
<150
<90
mg/kg DS
Kwik
<1
<1
<1
<1
mg/kg DS
Lood
<150
<120
<150
<120
mg/kg DS
Nikkel
<30
<20
<30
<20
mg/kg DS
Zink
<400
<300
<400
<300
mg/kg DS
<0,8
<0,5
gew%
Onzuiverheden, kiemkrachtige zaden en fytotoxiciteit Onzuiverheden>2mm
<0,8
Steentjes>5mm Kiemkrachtige zaden Kiemremming (fytotoxiciteit)
(2)
<0,5
<4
<2
<4
<2
gew%
Max. 1
<1
Max. 1
<1
#/l
<10
<10
-
-
%
(1) Voor compost met een gemiddeld gehalte aan organische stof op droge stof van meer dan 38 % en voor zover het uitzicht van het product ok blijft (los, rul, geen compacte massa) wordt de KDS > 50 % en de norm > 45 %. (2) Werkwijze voor beoordeling van nitraatammoniumverhouding en kiemremming (fytotoxiciteit) bij groencompost: Aan ieder resultaat wordt een score toegekend: o NO3-N/NH4-N ≥ 1 of NH4-N ≤ 10 mg / l = score 2,0 o Fytotoxiciteit ≤ 10 % = score 1,61 o Fytotoxiciteit ≤ 20 % en (NO3-N/NH4-N ≥ 0,5 of NH4-N ≤ 50 mg / l) = score 1,5 o Overige = score 0 o De hoogst van toepassing zijnde score wordt weerhouden. Het gemiddelde van alle scores samen moet minstens 1,61 zijn.
Naast het VLACO-keuringsattest bestaat er eveneens een VLACO-label. Waar het keuringsattest een wettelijke verplichting is om compost en digestaat als 72
bodemverbeterend middel te kunnen gebruiken wordt het VLACO-label aangevraagd op vrijwillige basis en vormt een bijkomende garantie voor kwaliteit. In tegenstelling tot het attest is het label enkel van toepassing op compost en niet op andere producten van de OBA-verwerking. Voor het VLACO-label liggen de normen en kwaliteitsdoelstellingen voor droge stof, organische stof en percentage onzuiverheden strenger dan voor het keurings-attest, zoals blijkt uit onderstaande tabel. Voorwaarden voor het bekomen van een VLACOlabel zijn - naast de productie van een compost met een gedefinieerde samenstelling (Tabel 7) - een visuele controle van het inputmateriaal dat bovendien moet geweigerd worden als het teveel onzuiverheden bevat, de uitvoering van een risicoanalyse op de afvalstromen en een nauwkeurige opvolging van het ganse proces met regelmatige monitoring van de procesparameters (o.a. temperatuur, vocht, …). Deze laatste voorwaarden zijn dezelfde als deze bij het keuringsattest. Tabel 7: Minimale normen voor de samenstelling van groencompost voor het behalen van het VLACO-label
Parameter
Doorgang door zeef van 40 mm
Groencompost
GFT-compost
norm
KDS
norm
KDS
>99
-
>99
-
Eenheid
%
Varia Droge stof (1)
>45
>50
>45
>50
gew%
Organische stof
>14
>16
>14
>16
gew%
6,5-9,5
-
6,5-9,5
-
-
>1
>1
-
-
-
≤40,0
≤30,0
≤45,0
≤40,0
°C
<10,0
mmol O2 /kg vs/h
Zuurtegraad, pH-H2O Nitraat/ammoniumverhouding NO3-N/NH4-N(2) Rijpheidsgraad (zelfverhittingstest) Temperatuur Zuurstofverbruik
<10,0
Zware metalen Arseen
<20
<15
<20
<15
mg/kg DS
Cadmium
<2
<1,5
<2
<1,5
mg/kg DS
Chroom
<70
<70
<70
<70
mg/kg DS
Koper
<150
<90
<150
<90
mg/kg DS
Kwik
<1
<1
<1
<1
mg/kg DS
Lood
<150
<120
<150
<120
mg/kg DS
Nikkel
<30
<20
<30
<20
mg/kg DS
Zink
<400
<300
<400
<300
mg/kg DS
<0,8
<0,5
gew%
Onzuiverheden, kiemkrachtige zaden en fytotoxiciteit Onzuiverheden>2mm
<0,8
Steentjes>5mm Kiemkrachtige zaden Kiemremming (fytotoxiciteit)
(2)
<0,5
<4
<2
<4
<2
gew%
Max. 1
<1
Max. 1
<1
#/l
<10
<10
-
-
%
(2) Zie Tabel 8. 73
Om algemeen de naam ‘groencompost’ of 'GFT-compost' te dragen moet, zoals gesteld door het FOD en het FAVV, het product aan de volgende normen beantwoorden: Tabel 8: Normen voor groencompost en voor GFT-compost opgelegd door FOD Volksgezondheid Parameter
Groencompost
GFT-compost
Eenheid
Doorgang door zeef van 40 mm
>99
>99
%
DS
>50
>50
gew%
>16
>16
gew%
6,5-9,5
6,5-9,5
-
OS pH(H2O) NO3-N/NH4-N
>1*
-
Rijpheidsgraad (zelfverhittingstest) Temperatuur
°C
≤40,0*
≤40,0
Arseen
<20
<20
mg/kg DS
Cadmium
<2
<2
mg/kg DS
Zware metalen
Chroom
<100
<100
mg/kg DS
Koper
<150
<150
mg/kg DS
Kwik
<1
<1
mg/kg DS
Lood
<120
<120
mg/kg DS
Nikkel
<50
<50
mg/kg DS
Zink
<400
<400
mg/kg DS
Arseen
<20
<20
mg/kg DS
<0,5
<0,5
gew%
Steentjes>5mm
<2
<2
gew%
Kiemkrachtige zaden
0
0
#/l
Onzuiverheden, kiemkrachtige zaden en fytotoxiciteit Onzuiverheden>2mm
Kiemremming (fytotoxiciteit)
<10*
%
*Aan 2 van deze 3 normen moet worden voldaan
5.2.4
De invloed van bermmaaisel op de kwaliteit van het eindproduct De kwaliteit van de compost wordt vanzelfsprekend mede bepaald door de mengfractie 24 van het bermmaaisel. Wat de exacte invloed is van de mengverhouding op het merendeel van de parameters (Tabel 7) is niet geheel duidelijk. Dit geldt evenzeer voor de kwaliteit van het bermmaaisel. Voor wat het gehalte zware metalen in bermmaaisel betreft, is het antwoord wel duidelijk: uit een studie van De Wilde & Hermy (2000) bleek dat het gehalte zware 24
Op basis van een aantal proeven met verschillende mengverhoudingen werd de invloed nagegaan van drie verschillende mengfracties (ingekuild) bermmaaisel (zie luik II van deze studie). 74
metalen in een gemiddelde partij bermmaaisel minstens vier keer lager ligt dan de compostnormen uit Tabel 7, wat inhoudt dat het bermmaaisel bij de compostering minstens 4 keer zou opgeconcentreerd moeten worden om buiten de compostnormen te vallen. In het Actieplan Maaisel (OVAM, 2003) gaat men ervan uit dat 1000 ton bermmaaisel 350 ton compost oplevert, wat zou overeenkomen met een concentratiefactor van 2,9. Bermmaaisel vormt met andere woorden geen risico op een overschrijding van de normen aan zware metalen, tenzij het afkomstig is van ernstig vervuilde sites. Ook voor het gehalte grond is het antwoord eenduidig: de grond komt integraal in het eindproduct terecht en heeft bijgevolg een onmiddellijke negatieve invloed op het 25 organische stofgehalte .
5.2.5
Conclusie Samenvattend kan worden gesteld dat de groencompostering goed zal verlopen (goede procesomstandigheden, weinig geurhinder) en een kwalitatief goed eindproduct kan worden afgeleverd indien: a) Het bermmaaisel vers is of gecontroleerd werd opgeslagen; b) Het bermmaaisel opgemengd wordt met voldoende structuurmateriaal (maximaal 50 % bermmaaisel op het totaal); c) De composthopen bovendien frequent worden omgezet en/of intensief worden belucht. Deze frequente omzetting en intensieve beluchting worden des te belangrijker wanneer de fractie bermmaaisel toeneemt en/of het gras minder 26 vers is . Intensievere composteermethoden zijn een tunnel- of halcompostering (weinig of niet gebruikt in Vlaanderen in de groencompostering), het gebruik van een portaalomzetter of compostering onder semipermeabele membranen.
25
Op het composteerterrein Tellus natuurcompost te Nederland wordt het ondermaatse gehalte organische stof in de compost van zuiver bermmaaisel gecompenseerd door toevoegen van 10 % tot 15 % turf aan het eindproduct (Van Dale, 1993) (Turf wordt echter beschouwd als niet hernieuwbaar materiaal. Compost van betere kwaliteit zal dit dienen te vervangen).
26
Volgende illustratie verheldert het belang van een intensieve beluchting voor de kwaliteit van de compost en meer bepaald het organisch stofgehalte ervan: compost afkomstig van een hoop groenafval met 20 % bermmaaisel haalde net de VLACOgrenswaarde van 18 % OS bij een composteerinstallatie waar met een kraan het groenafval wordt gekeerd. Op een bedrijf met een tunnelcompostering werd bij een bijmenging met 50 % bermmaaisel eveneens deze waarde gehaald. Het moet wel onderstreept worden dat nog andere factoren van belang zijn (zie 5.2.2) waarvan de verschillende effecten niet eenduidig af te zonderen zijn. 75
5.3
Economische aspecten van de groencompostering van bermmaaisel De huidige afzetprijs ('gate-fee') van bermmaaisel bedraagt minimaal 30 euro per ton en kan oplopen tot 70 euro per ton. Indien 70 % van de totale hoeveelheid bermmaaisel die op jaarbasis vrijkomt van de berm wordt verwijderd en op termijn zou kunnen verwerkt worden via groencompostering, dan zou enkel voor de verwerking van het maaisel al een budget moeten worden voorzien tussen 7,8 en 14,3 miljoen euro bij een gemiddelde afzetprijs van 45 euro per ton. De gevraagde gate fee neemt nog toe wanneer minder vers bermmaaisel wordt aangeboden (de composthopen moeten in dat geval frequenter worden omgezet) of wanneer het bermmaaisel een te hoog gehalte zwerfvuil bevat (Kristel Vandenbroek, VLACO vzw, persoonlijke communicatie). Volgens het Actieplan Maaisel (OVAM, 2003) kan de kostprijs tot 82 euro per ton bedragen wanneer de verontreinigingsgraad meer dan 2 % is. Dat de afzetprijs van het maaisel sterk varieert naargelang de composteerinstallatie wordt duidelijk uit de gegevens van Tabel 9. Deze composteerinstallaties werden bezocht of gecontacteerd in het voorjaar van 2008 in het kader van de voorliggende studieopdracht. De afzetprijzen van het maaisel bij bedrijf A en H liggen nog steeds in lijn met de gemiddelde prijs van 37 euro per ton die een achttal jaar geleden werd gehanteerd, zo blijkt uit een vergelijking met de cijfers van een 10-tal composteerinstallaties die werden gecontacteerd in het kader van een studie uitgevoerd door De Wilde & Hermy (2000). Op deze twee bedrijven wordt op een minder intensieve wijze gecomposteerd, zijnde hopen groenafval die in openlucht met een kraan worden omgezet maar wel kunstmatig worden belucht. Eén van de 7 composteerbedrijven betreft ook een GFT-compostering, waarvan de afzetprijs in lijn ligt met deze van de groencompostering ondanks de hogere verwerkingskost. Tabel 9: Financiële cijfers van het composteringsproces van enkele installaties in Vlaanderen.
Composteerbedrijf A Composteerbedrijf B Composteerbedrijf C Composteerbedrijf D Composteerbedrijf E Composteerbedrijf F Composteerbedrijf G Composteerbedrijf H
Afzetprijs bermmaaisel [euro/ton] 30 44 (excl btw) 50 à 55 ca. 35 ca. 30 42,35 39,4 41
Verkoopprijs compost [euro/ton] 5à6 n.m. 9 à 12 n.m. 3 à 10 n.m. n.m. n.m.
Verwerkingsprijs [euro/ton] n.m. n.m. n.m. 16 à 18 12 à 13 n.m. n.m. 16
n.m. = niet meegedeeld
Voor bedrijven B, C en D worden de hogere investerings- en werkingskosten van nieuwere technologieën zoals de portaalomzetter, de tunnelcompostering en de Goretex zeilen doorgerekend in de afzetprijs van het bermmaaisel. 76
Huybrechts & Vrancken (2005) geven een inschatting wat de tunnelcompostering en de compostering onder vliesdoek of gore cover zeil kost. Voor een tunnelcompostering bestaande uit vier tunnels met blaasbeluchting met luchtafzuiging en biofilter wordt de kostprijs van de bouw geraamd op 2 200 000 euro. Hiermee kan 25 000 ton groenafval 27 per jaar worden verwerkt. Wanneer 50 % bermmaaisel wordt opgemengd , kan op jaarbasis maximaal 12 500 ton bermmaaisel op die manier verwerkt worden. De piekcapaciteit zou tot 30 000 ton groenafval per jaar bedragen. Rekening houdend met deze investeringskost en met de bijkomende energie-, onderhoud- en personeelskosten, verhoogt de verwerkingskost met 11 à 12 euro per ton t.o.v. de klassieke (tafel)compostering. Voor de compostering onder vliesdoek bedraagt de investeringskost 27 000 euro per composthoop (56 m lang, 12 m breed). Wanneer opnieuw alle kosten in rekening worden gebracht kan de verwerkingskost oplopen tot meer dan 15 euro per ton maaisel. Het is niet duidelijk met welke mengverhouding bermmaaisel op deze manier kan worden gecomposteerd. De aankoop van een portaalomzetter vergt een belangrijke investering die in de orde van 500 000 € ligt. Het keren van een compoststrook van 350 ton groenafval op deze manier duurt evenwel slechts ongeveer 30 minuten wat merkelijk sneller is dan omzetting met een kraan. Vermits een volledige cyclus verschillende dergelijke operaties vereist, kan de werkingskost per ton aldus relatief beperkt blijven bij gebruikmaking van een portaalopzetter. Een niet te onderschatten factor is de plaatsbehoefte bij het gebruik van een portaalomzetter. Deze zou tot 2,5 maal hoger kunnen liggen dan bij compostering via de klassieke tafelhopen omwille van de benodigde tussenruimte en de beperkte hoogte van de compostbanden. In het Actieplan Maaisel (OVAM, 2003) werd voor vier scenario’s uitgerekend welke extra verwerkingscapaciteit nodig is voor de groencompostering van bermmaaisel met structuurmateriaal of groenafval (Tabel 10). Hierbij werd vertrokken van een bestaande capaciteit voor het groenafval.
27
Volgens IVAREM, waar een composttunnel aanwezig is, is een opmenging van 50 % zeker mogelijk. 77
Tabel 10: Kostprijs van vier verwerkingsscenario’s voor de compostering van bermmaaisel (OVAM, 2003). (1)
Type
extensief extensief intensief intensief
% Bermmaaisel
Bijmenging
20 50 50 80
80 % groenafval 50 % structuurmateriaal 50 % groenafval 20 % structuurmateriaal
Kostprijs (2) infrastructuur [miljoen euro / 10 000 ton materiaal] 0,97 1,94 0,81 1,02
Extra (3) compost [ton/ton maaisel] 0,35 0,9 0,35 0,49
(1) Voor een extensieve compostering wordt verondersteld dat 1 ha nodig is voor de compostering van 10 000 ton groenafval, terwijl voor een intensieve compostering op 1 ha 15 000 ton groenafval kan worden verwerkt. (2) Onder de kostprijs infrastructuur wordt gerekend: de uitrusting van het terrein (600 000 euro/ha), het machinepark (370 000 euro/ha) en innovatieve technieken die nodig zijn voor de intensieve compostering (250 000 euro/ha). (3) Verondersteld werd dat 1 ton bermmaaisel 350 kg compost oplevert en 1 ton structuurmateriaal 550 kg compost.
5.4
Verwerkingscapaciteit van bermmaaisel in Vlaanderen d.m.v. groencompostering In 2007 waren volgens VLACO vzw 24 groencomposteringsinstallaties operationeel in Vlaanderen die gezamenlijk 465 000 ton groenafval verwerkten. Dit lag in de lijn van de voorgaande jaren, waarin een licht dalende trend werd vastgesteld. Volgens dezelfde bron is meer dan 43 000 ton groenafval als structuurmateriaal verwerkt in de GFTcomposteringsinstallaties. Het is geweten dat de groencompostering in Vlaanderen veruit de meest gebruikte verwerkingsmethode is die momenteel wordt toegepast voor de verwerking van bermmaaisel. Volgens het Actieplan Maaisel (OVAM, 2003) bedroeg anno 2002 de verwerking van bermmaaisel door middel van groencompostering 30 000 ton. Het is niet duidelijk in welke mate het aandeel van bermmaaisel in de totale groenafvalverwerking is geëvolueerd. Mits een gecontroleerde opslag en een gespreide toevoer in de tijd zou de capaciteit nog sterk vermeerderd kunnen worden. Leenknegt (2004) achtte op die manier een totale verwerkingscapaciteit van 90 000 ton per jaar mogelijk. Van de maximale hoeveelheid maaisel die op jaarbasis zou kunnen vrijkomen (173 907 à 317 527 ton vers bermmaaisel wanneer 70 % van de berm wordt verwijderd) kan bijgevolg zelfs mits een gespreide aanvoer slechts ongeveer 30 % tot 50 % worden verwerkt via de groencomposteerinstallatie. Zoals reeds eerder gesteld dient hierbij vermeld dat een hoger aanbod van bermmaaisel aan de groencomposteerders zal leiden tot uitbreiding van de verwerkingscapaciteit.
78
5.5
SWOT-analyse compostering van bermmaaisel
5.5.1
Sterktes Er worden geen hoge eisen gesteld aan de kwaliteit van het bermmaaisel om toch nog een kwalitatief hoogstand eindproduct te bekomen. Via opmenging met voldoende structuurmateriaal en door het geheel intensief te beluchten en/of te keren kan het composteerproces in goede banen worden geleid; Compostering kan in principe op relatief kleine schaal of gedecentraliseerd worden toegepast bv. op gemeentelijk niveau. Hierbij dient uiteraard rekening gehouden te worden met wettelijke (vergunningen) en economische randvoorwaarden (schaalvoordelen) van een dergelijke lokale verwerking; (Groen)compostering is een relatief eenvoudig en robuust verwerkingsproces; Het gebruik van ingekuild bermmaaisel stelt geen milieutechnische problemen tijdens de compostering vergeleken met de compostering van vers bermmaaisel; De aanwezigheid van zwerfvuil vormt geen onoverkomelijk probleem voor de compostering zelf en nazuivering is technisch en financieel haalbaar.
5.5.2
Zwaktes Het risico op geurhinder is hoog indien het bermmaaisel niet vers wordt aangeleverd; Om voldoende bermmaaisel te verwerken en bovendien aan de geurproblematiek het hoofd te kunnen bieden, zijn hoge investeringen vaak noodzakelijk wat aanleiding geeft tot hoge 'gate fees'; Compostering houdt geen energetische valorisatie in. De energie vervat in het bermmaaisel zou op een andere manier wel kunnen gebruikt worden (bijv. via vergisting met biogasproductie).
5.5.3
Kansen Wanneer het bermmaaisel gecontroleerd kan worden opgeslagen, kan de verwerking in composteerinstallaties beter gespreid worden in de tijd. Hierdoor verhoogt de kans dat exploitanten grotere hoeveelheden bermmaaisel zullen aanvaarden dan momenteel het geval is; De afzet van compost zit in de lift. Het product is een bodemverbeteraar. De extra hoeveelheid compost die vrij zou komen door meer bermmaaisel te composteren vormt dan ook geen beperkende factor.
5.5.4
Bedreigingen Op het vlak van biomassastromen wordt verwacht dat er een toenemende interesse zal ontstaan voor structuurrijk materiaal met het oog op energieopwekking. Het aanbod van voldoende structuurmateriaal voor compostering zou in de toekomst hierdoor in het gedrang kunnen komen, wat de mogelijkheden voor de compostering van bermmaaisel (en GFT-afval) sterk in het gedrang kan brengen. 79
6
Vergisting van bermmaaisel
6.1
Milieutechnische beschrijving van de vergisting
6.1.1
Algemene procesbeschrijving Bij de vergisting wordt organisch materiaal onder gecontroleerde omstandigheden en onder anaerobe condities, d.i. in afwezigheid van zuurstof, door micro-organismen omgezet en afgebroken. Het vergistingsproces gaat gepaard met productie van biogas en digestaat. Dit biogas bestaat uit methaan (50 % tot 70 %), CO2 (25 % tot 50 %) en restgassen (maximaal enkele percenten H2S, NH3, N2 en H2). Bij de anaerobe vergisting staat de productie van biogas (en dus energie) centraal, naast de productie van bodemverbeteraar of digestaat. In de gasproductie is het aandeel CH4 bepalend voor de energie-inhoud van het gas. In vergelijking met het composteringsproces komt er bij de vergisting minder warmte en minder CO2 vrij. In plaats daarvan wordt CH4 vrijgesteld. Tijdens het vergistingsproces zelf is er een netto verbruik van water. Anderzijds dient in het natte procedé (zie 6.1.2) veelal water toegevoegd te worden. Na de vergisting is scheiding, indroging nodig waarbij het restwater deels terug in de cyclus wordt gebracht, doch grotendeels dient dient gezuiverd te worden voor lozing.
Figuur 9: Schematische voorstelling van de anaerobe vergisting (Biogas-E) Het vergistingsproces wordt gekenmerkt door vier opeenvolgende fasen die geleidelijk in elkaar overlopen (Figuur 9): Tijdens de hydrolyse worden macromoleculaire bestanddelen zoals cellulose, proteïnen en vetten gehydrolyseerd tot kleinere componenten zoals suikers, aminozuren, hogere vetzuren en alcoholen. De hydrolytische fase is relatief traag en wordt beschouwd als de snelheidsbeperkende stap van het vergistingsproces. Eventueel kan deze hydrolysestap in een afzonderlijke tank 80
worden uitgevoerd waardoor de retentietijd van het product in de reactor drastisch kan worden verminderd; Tijdens de acidogenese of fermentatie worden de gevormde suikers, aminozuren en vetzuren door diverse anaerobe organismen omgezet in een mengsel van intermediaire producten (organische zuren, alcoholen, CO2, H2, NH3 en H2S). Tijdens de acetogenese worden de producten uit de acidogene fase door diverse anaerobe bacteriën omgezet in azijnzuur, met verdere vrijzetting van H2 en CO2. Tijdens de methanogenese worden acetaat, CO2 en H2 door methaanbacteriën omgezet in methaan. Deze processtap vereist strikt anaerobe condities. De populaties micro-organismen dienen in evenwichtige verhoudingen en in voldoende hoeveelheden voor te komen opdat het vergistingsproces optimaal kan verlopen. Plotselinge wijzigingen in de substraattoevoer, zowel kwalitatief als kwantitatief, moeten vermeden worden om het microbiële evenwicht niet te verstoren. Voornamelijk de methaanbacteriën zijn extra gevoelig aan verstoring en de controle van het vergistingsproces is er bijgevolg grotendeels op gericht om gunstige randvoorwaarden te scheppen voor de ontwikkeling van deze bacteriën.
6.1.2
Verschillende uitvoeringsvormen Op basis van het temperatuursgebied kan het vergistingsproces worden opgedeeld in een thermofiele en een mesofiele uitvoeringsvorm. Het optimale temperatuursgebied voor mesofiele afbraak ligt tussen 32 °C en 38 °C, voor thermofiele afbraak tussen 50 °C en 55 °C. Thermofiele vergisting heeft als voordeel dat het afbraakproces sneller verloopt en dat er meer biogas wordt geproduceerd. Tevens kan een hygiënisatie-effect worden bereikt tijdens de vergisting. Mesofiele processen daarentegen zijn robuuster en minder gevoelig voor allerlei inhibities of storingen. Bovendien is minder warmte nodig. De hygiënisering vindt plaats tijdens de aerobe narijping, droging of indamping (pasteurisatie) (VITO, 2001a). Zowel voor thermofiele als voor mesofiele procesvoering geldt dat voor een optimale ontwikkeling van de populatie micro-organismen het temperatuursniveau zo constant mogelijk moet blijven. Op basis van het droge stofgehalte kan een onderscheid gemaakt worden tussen een droge en een natte vergisting, waarbij de grens wordt gelegd op 15 % droge stofgehalte. Bij de droge vergisting vindt in de fermentor doorgaans geen verdere menging plaats. Mechanische onderdelen in de reactor komen dan ook niet voor. Het inputmateriaal dat telkens wordt geënt met uitgegist materiaal doorstroomt de reactor onder de vorm van een prop. Het hoge droge stofgehalte verhindert dat zwaardere deeltjes gaan bezinken of lichtere deeltjes gaan bovendrijven. Wel moet de anorganische fractie nadien worden gescheiden. De gemiddelde verblijftijd bedraagt 15 à 30 dagen. Na ontwatering met een schroefpers is het digestaat gemakkelijk aeroob te verwerken met compost als eindproduct. Bij de natte vergisting wordt het materiaal in de fermentor voortdurend gemengd en de vloeibare massa wordt doorgaans continu door de fermentor geleid. Het geheel wordt gemengd door te roeren, door de vloeistof rond te pompen of door biogas te injecteren. Bovendien vergt de natte vergisting een hogere energiebehoefte dan de droge 81
vergisting omdat het water dient te worden opgewarmd. De gemiddelde verblijftijd kan variëren van enkele dagen tot enkele tientallen dagen. Het vergiste materiaal, dat een hoog vochtgehalte bevat, dient verder te worden verwerkt of afgezet. Op basis van het voedingsregime kan de fermentor continu, semi-continu of in batch (discontinu) gestuurd worden. Bij een continu voedingsregime wordt regelmatig vers materiaal toegevoegd en treden de verschillende stappen van het vergistingsproces simultaan op. Bij een continu proces wordt een constante biogasproductie gerealiseerd. Continu voeden bevordert de stabiliteit van het proces. Bij een batch-proces wordt al het substraat in één keer in de reactor gebracht waarna de verschillende degradatiestappen elkaar opvolgen met een discontinue biogasproductie tot gevolg. Het inputmateriaal moet voldoende geënt worden met uitgegist materiaal om een stabiel proces te bekomen. Wat het aantal fasen betreft, bestaan er bij de natte vergisting één- en meertrapsprocessen. Bij een twee- of meertrapssyteem wordt getracht de verschillende fasen tijdens het omzettingsproces ruimtelijk van elkaar te scheiden. Een meertrapssyteem is vooral interessant wanneer gewerkt wordt met verschillende substraten met een erg verschillende biodegradeerbaarheid, waardoor de verschillende reactoren afzonderlijk kunnen worden gevoed. Procesparameters kunnen hierdoor worden geoptimaliseerd. Dit stabiliseert het proces en verhoogt de afbraak en hierdoor de biogasopbrengst. Bovendien verkleint het vereiste reactorvolume. Voor een droge vergisting is enkel een ééntrapsproces aangewezen. (Huybrechts & Vrancken, 2005)
6.1.3
Vereisten en voorkeuren ten aanzien van het inputmateriaal Wettelijk gezien moeten de inputstromen van een anaerobe vergisting die afval zijn voldoen aan de Vlarea-normering. Verdunnen van afvalstromen om de normen te behalen is immers verboden. Bermmaaisel dat wordt vergist ligt ruimschoots onder de normering voor zware metalen, zo blijkt althans uit onderzoek uitgevoerd door De Wilde & Hermy (2000). Ook de PAK-waarden liggen onder de opgelegde normen, zo toont een studie uit Nederland (Rijkswaterstaat, 1994). Voor groenafval geldt de verplichting niet om een analyse voor te leggen (Kristel Vandenbroek, VLACO vzw, persoonlijke communicatie). Naast de wettelijke randvoorwaarde is de anaerobe afbreekbaarheid een bijkomende belangrijke vereiste. De degradatie verloopt vlotter bij een lager ruwe vezelgehalte. Ruwe vezels bestaan namelijk uit hemicellulose en lignine, die moeilijk anaeroob afbreekbaar zijn, en belemmeren op die manier de biogasproductie. Het eiwit- en ruw vetgehalte is veel beter afbreekbaar en staat bijgevolg garant voor grotere methaanproductie (Weiland, 2001). Bermmaaisel bevat doorgaans weinig ruwe vezels. Het ruwe vetgehalte, het proteïneen het vezelgehalte variëren echter doorheen het seizoen en bijgevolg ook de anaerobe afbreekbaarheid. Tabel 11 illustreert dit voor enkele relevante parameters van gras afkomstig uit landschapsbeheer. Het is waarschijnlijk dat bermmaaisel over het algemeen een gelijkaardige trend volgt. Afgaand op het ruwe vezelgehalte kan eveneens gesteld worden (zonder dat hierover specifiek onderzoek is gevoerd) dat vroeg gemaaid bermmaaisel ook over een hoger biogaspotentieel beschikt dan bermmaaisel dat op een later moment wordt gemaaid. Naarmate het groeistadium vordert, stijgt namelijk het vezelgehalte en nemen de snel afbreekbare bestanddelen af. Zelfs binnen een termijn van een tiental dagen kan het totale gehalte lignine (% TS) met enkele percenten toenemen voor soorten zoals rode klaver en timotee-klaver grasland (Lehtomäki, 2006), wat de afbreekbaarheid niet ten goede komt. 82
Tabel 11: Variatie doorheen het seizoen van enkele biogas-beïnvloedende parameters van gras uit landschapsbeheer (Drenckhan, 2005; Prochnow, 1994)
FM: fresh matter (verse stof). TS: Total solids (droge stofgehalte)
Naast het maaimoment is ook de versheid van het bermmaaisel van groot belang voor het biogaspotentieel. Hoe minder vers het gras, hoe meer het van zijn vergistingspotentieel heeft verloren (zie 6.2.2.2). Er bestaat aanwijzing voor dat behoorlijk ingekuild gras een vergelijkbaar potentieel haalt als vers gras (zie 6.2.2.6). Ook de C/N-verhouding van de organische fractie heeft een belangrijke invloed op de biogasvorming. Optimale waarden liggen tussen 20 en 40. Een hoge C/N verhouding leidt tot een snelle consumptie van de stikstof door de methanogene bacteriën, met een lage gasproductie tot gevolg. Een relatief sterke aanrijking van stikstof doet ammoniak accumuleren in de reactor wat de pH doet stijgen. Waarden voor de pH hoger dan 8,5 zijn toxisch voor de methaanbacteriën. Een optimale C/N-verhouding in de reactor kan bereikt worden door een ideale mix van verschillende inputproducten samen te stellen. (Monnet, 2003). Het bermmaaisel moet voldoende fijn zijn. Dit kan door het bijvoorbeeld te hakselen (na maaien met een cirkelmaaier) of kort te klepelen. Ook bij de droge anaerobe vergisting wordt het bermmaaisel geklepeld ofwel gehakseld (P. Magielse, IGEAN, persoonlijke communicatie). Hakselen met toestellen die doorgaans in de landbouw worden gebruikt voor de verwerking van ruwvoeders is hierbij geen optie daar ze stilvallen bij de minste detectie van metallisch zwerfvuil. Naast de vezeligheid kan ook de aanwezigheid van zwerfvuil en/of zand in het bermmaaisel een sterke invloed hebben op de procesvoering, afhankelijk van de uitvoeringsvorm (zie 6.1.4.1). Als voorbehandeling blijken geperste balen geen gunstige optie te zijn omwille van de grote verliezen aan organische materie die optreden tijdens de veldperiode. Bovendien is het maaisel op die manier vaak erg droog en vereist het een sterke bijmenging met vochtigere coproducten om het gewenste droge stofgehalte in de reactor te bereiken. Het inkuilen is daarentegen een veel voordeligere opslagmogelijkheid. De melkzuurfermentatie die optreedt tijdens het inkuilproces doet de celwanden van de plant namelijk degraderen en zet op die manier intracellulaire oplosbare suikers vrij. Tijdens het inkuilen worden met andere woorden intermediairen gevormd die tijdens de anaerobe vergisting anders relatief moeilijk kunnen worden vrijgesteld (Lehtomäki, 2006).
83
6.1.4
De invloed van bermmaaisel op de procesvoering
6.1.4.1
De impact van zwerfvuil en zand Zoals dit ook het geval is voor composteringsinstallaties moeten vergistinginstallaties die bermmaaisel verwerken beschikken over een keuringsattest van VLACO vzw (zie verder). Dit keuringsattest impliceert onder andere dat de afvalstromen en dus ook het bermmaaisel bij aanlevering visueel door de verwerker moeten worden gecontroleerd. Materiaal met teveel onzuiverheden (grond, plastic) moet worden geweigerd. Hierbij geldt dat de inputstromen maximaal 3 % (w/w) visuele verontreiniging mogen bevatten (Kristel Vandenbroek, VLACO vzw, persoonlijke communicatie).
Droge procedé
Zwerfvuil stelt de minste problemen aan het procesverloop wanneer het bermmaaisel wordt covergist in een droge vergistinginstallatie zoals de DRANCO-installatie. Dergelijke installatie bevat geen mechanische onderdelen. Hierdoor kan zwerfvuil minder gemakkelijk schade berokkenen aan het systeem. Om slijtage van de onderdelen zo veel mogelijk te beperken, worden onzuiverheden initieel ook in het DRANCO-proces evenwel zo veel mogelijk verwijderd. Dit gebeurt door het geheel te zeven op 40 mm, te breken en te ontijzeren. Metaal, glas en stenen die door de mazen van de zeef zijn gegaan kunnen grotendeels met een ballistische scheider worden verwijderd (De Baere et al.). Het zwaardere zwerfvuil dat uiteindelijk toch met de biomassa mee in de reactor (droog procedé) wordt geleid zal niet zinken en kan finaal met de overige anorganische fractie worden afgescheiden. Lichtere vormen van zwerfvuil (plastiek) kunnen met een windshifter worden verwijderd. Ook tijdens het pompen vormt het kleiner zwerfvuil geen problemen omdat hiervoor gebruik wordt gemaakt van betonpompen (Jan Smis, OWS, persoonlijke communicatie). De aanwezigheid van grond stelt geen problemen tijdens het procesverloop van een droge installatie. Uit het uitgegiste residu kan grond nog worden afgescheiden (De Baere et al.). Het zand benadeelt bijgevolg niet de kwaliteit van het gecomposteerde digestaat. Anderzijds vormt zand geen voedingsbron voor de methaanbacteriën en vermindert het daardoor de globale vergistingscapaciteit van het maaisel.
Natte procedé
Bij de covergisting van bermmaaisel in een natte vergistingsinstallatie stellen zwerfvuil en grond meer problemen. Dergelijke installaties worden doorgaans continu geroerd en het eventueel aanwezige zwerfvuil kan op die manier schade berokkenen aan de mechanische onderdelen. Lichtere vormen van zwerfvuil kunnen drijflagen vormen. Door de snelle sedimentatie van de grond en de zwaardere delen van het zwerfvuil wordt het effectieve reactorvolume verkleind en wordt het nodig om de reactor vaker te ledigen. Zwerfvuil en zand worden immers pas uit de reactor verwijderd samen met het digestaat. Bovendien is het vergistingsproces minder onder onder controle wanneer zwerfvuil in de reactor terecht komt (Steffen et al., 1998). Indien bermmaaisel in een natte vergister wordt verwerkt en sterk verontreinigd is met zwerfvuil moet het gehalte zwerfvuil daarom voorafgaandelijk tot een aanvaardbaar niveau worden herleid, zijnde maximaal 3 % (zie eerder). Om het maaisel voldoende op te zuiveren zijn er bepaalde technieken op de markt (zie 2.2). Daarnaast moet er tijdens het maaien zelf op worden toegezien dat er zo weinig mogelijk grond bij het gemaaide bermmaaisel terecht komt.
84
6.1.4.2
De impact van de vezeligheid van bermmaaisel Bij de droge anaerobe vergisting van bermmaaisel volgens het DRANCO-principe heeft de vezelige structuur geen wezenlijke invloed op het procesverloop daar het geheel als een prop door de reactor wordt gestuurd. Drijf-, noch zinklagen zijn hier aan de orde. De graad van vezeligheid kan wel een impact hebben op de degradeerbaarheid, en dus op de biogasproductie. Bij de natte covergisting kan het gras aanleiding geven tot korstvorming of drijflaag bovenop de vloeibare massa. Deze korst kan de gaspijpen vervuilen, schuimvorming veroorzaken en aanleiding geven tot thermale stratificatie (Hobson & Wheatley, 1993). Bovendien belet de drijflaag dat biogas kan ontsnappen (J. Leenknegt, Green Earth Energy, persoonlijke communicatie). Op laboratoriumschaal nam Lehtomäki (2006) dergelijke drijflaag waar bij een covergisting met koedrijfmest vanaf 2 % gras op natte basis of 10 % op vluchtige stofbasis met een organische reactorbelasting van -3 -1 2 kg vluchtige stof m d . De dikte van de laag nam toe naarmate het percentage gras werd opgedreven (Lehtomäki, 2006). Tot een concentratie van 10 % op droge stofbasis zou echter deze drijflaagvorming kunnen worden voorkomen door het bijproduct, in dit geval gras, voldoende te verkleinen en het geheel continu te roeren (Nordberg & Edström, 1997). Er bestaan systemen, zogenaamde pulpers, die kunnen ingezet worden om vezelige producten te ontdoen van hun vezels. Bij IVVO wordt dergelijke pulper gebruikt om het GFT-afval te ontdoen van de vezels. Om bermmaaisel te ontvezelen is deze techniek niet geschikt, omdat er te veel niet pulpbaar materiaal zou achterblijven (Johan Del’haye, IVVO, persoonlijke communicatie).
6.2
Biogasvorming
6.2.1
Eigenschappen van biogas Doel van de anaerobe vergisting is de productie van energie onder de vorm van biogas, naast de productie van digestaat dat als bodemverbeteraar een markt heeft. Biogas bezit een verbrandingswaarde van 18 à 22 MJ/Nm³. Typische hoeveelheden zijn 0,3 à 0,5 Nm³ biogas per kg verwerkte organische droge stof. (Huybrechts. & Vrancken, 2005). Dit biogas wordt hoofdzakelijk gebruikt als brandstof voor gasmotoren die op hun beurt een generator aandrijven en op die manier elektriciteit opwekken. Het elektrisch rendement bedraagt, afhankelijk van de configuratie van de motor, ongeveer 30 % tot 40 %. Van het overige gedeelte wordt een bepaalde fractie in recupereerbare warmte omgezet en gaat een ander deel verloren. Met een energetische waarde van 10 kWh/ Nm³ CH4 (Biogas-E, 2006) en een gehalte van 50 % tot 70 % CH4 per Nm³ biogas kan één Nm³ biogas tussen 1,5 à 2,8 kWh aan elektrische energie opleveren. Momenteel is voor de producenten de omzetting van biogas in elektriciteit en warmte door een WKK-motor de meest interessante oplossing. Dit levert namelijk maximale steunmaatregelen op onder de vorm van de zogenaamde groene stroom- en warmtekrachtcertificaten. Biogas kan ook rechtstreeks worden verbrand in een ketel voor de productie van enkel warmte, waarbij een rendement van nagenoeg 100 % kan worden behaald. Het komt echter niet in aanmerking voor certificaten gezien enkel warmte wordt geproduceerd, en geen elektriciteit of evenmin in WKK wordt toegepast. De productie is daardoor niet rendabel (Biogas-E, 2006). Bovendien is er in de omgeving vaak geen aangepaste warmtetoepassing beschikbaar. De opzuivering en 85
rechtstreekse injectie in het aardgasnet en het gebruik van biogas als vervoersbrandstof wordt enkel in het buitenland toegepast. Ondersteuning van de overheid is nodig om deze gebruiksvormen operationeel te maken (Biogas-E, 2007). Biogas is vaak niet geschikt voor onmiddellijk gebruik en moet dan ook eerst worden behandeld. Waterstofsulfide (H2S) veroorzaakt corrosie aan de WKK-installatie en het biogas dient om die reden te worden ontzwaveld. Ook wordt het gas gecondenseerd om het aanwezige water op te vangen zodat storingen en slijtage worden voorkomen in de toestellen die het biogas gebruiken. Niet alleen de hoeveelheid gevormd biogas maar ook de samenstelling ervan kan sterk variëren onder invloed van verschillende factoren. In de volgende paragrafen wordt beschreven wat de invloed is van het type maaitoestel, het maaimoment, de voorbehandeling, het type vegetatie en de opslag het biogaspotentieel van bermmaaisel.
6.2.2
Invloed van maai-, bewerking- en opslagcondities op de biogasvorming van (berm)maaisel Specifiek voor bermmaaisel verrichtte in Vlaanderen, voor zover geweten, enkel Leenknegt (2004) onderzoek naar de beïnvloedende factoren op de biogasvorming uit bermmaaisel en dit enkel op basis van een aantal batch en semi-continue vergistingproeven op laboschaal. Voor gras ander dan bermmaaisel werden de verschillende invloeden op de biogasvorming al veel uitvoeriger onderzocht (Lehtomäki (2006), Tas et al. (2001), Kaparaju et al. (2002), Pouech et al. (1998), Prochnow et al. (2005), Mähnert et al. (2005)). Deze paragraaf behandelt in de eerste plaats de specifieke informatie met betrekking tot bermmaaisel, maar bespreekt eveneens de ervaringen die beschikbaar zijn voor gras dat niet afkomstig is van bermen. Hierbij wordt gefocust op de biogasopbrengst bekomen op laboratoriumniveau.
6.2.2.1
Invloed van het type maaitoestel op de biogasvorming
Tabel 12 toont de biogasproductie van 2 mengmonsters die werden gemaaid met een klepel- en met een cirkelmaaier (Leenknegt, 2004). Tabel 12: Biogasproductie van een mesofiele batch-vergisting van 2 mengmonsters bermmaaisel afkomstig van de eerste maaibeurt in functie van de maaimethode (Leenknegt, 2004) HRT Maaimethode en versheid staal [d] 25 Klepel, vers 25 Cirkel, vers
[m³/ton VS] 119,55 187,82
Biogasproductie [m³/ton DS] [m³/ton vs] 273,58 388,05 257,64 292,44
CH4 [%] 64,3 64,3
Per ton vers materiaal blijkt vers bermmaaisel gemaaid met een cirkelmaaier op basis van deze resultaten over een hogere biogasproductie te beschikken dan wanneer het wordt geklepeld. Het hogere vochtgehalte van het geklepelde bermmaaisel en mogelijk ook de aanwezigheid van grotere hoeveelheden zand (inert materiaal) verklaren voor een belangrijk deel dit lagere biogaspotentieel, vermits de opbrengst per ton droge stof hoger ligt bij geklepeld gras. Ook vertoont geklepeld gras een lager gehalte aan 86
vluchtige vetzuren, met als gevolg dat de anaerobe organismen over een verminderde voedingsbron beschikken. De twee monsters bermmaaisel vermeld in Tabel 12 zijn afkomstig van verschillende locaties. Het is dan ook niet volledig uit te sluiten dat nog andere factoren, zoals de voedselrijkdom en de vegetatiesamenstelling, mede de verschillen in Tabel 12 hebben verklaard. Het exacte effect van het type maaitoestel op de biogasvorming kan met andere woorden op basis van deze resultaten niet eenduidig worden aangegeven. Verder in deze studieopdracht zal dan ook het exacte effect van het type maaitoestel op de biogasopbrengst verder worden onderzocht (zie deel II). 6.2.2.2
Invloed van de versheid van het (berm)gras op de biogasvorming
Onderstaande tabel geeft de vergelijkende resultaten van 2 mengmonsters bermmaaisel die gedurende een bepaalde termijn ongecontroleerd werden gestockeerd met deze van dezelfde monsters die vers werden vergist. Tabel 13: Biogasproductie van een mesofiele batch-vergisting van 4 mengmonsters bermmaaisel van de eerste maaibeurt met een verschil in versheid (Leenknegt, 2004) HRT [d] 25 25 25 25
Maaimethode en versheid staal Klepel, ongecontroleerde opslag ca. 17 d. Klepel, vers Cirkel, ongecontroleerde opslag ca. 6 d. Cirkel, vers
Biogasproductie [m³/ton VS] [m³/ton DS] [m³/ton vs] 20,34 45,88 114,41 119,55 273,58 388,05 238,41 274,34 301,15 187,82 257,64 292,44
CH4 [%] 66,7 64,3 63,4 64,3
In het langdurig ongecontroleerd gestockeerde bermmaaisel (eerste monster uit Tabel 13) blijkt al een belangrijke fractie van het biodegradeerbaar materiaal afgebroken en verdwenen. Hierdoor bevat het eerste monster een opmerkelijk lage biogaspotentie. Bovendien komt de biogasproductie veel langzamer op gang bij het langdurig gestockeerde bermmaaisel (zie Leenknegt, 2004). Bij gras dat met cirkelmaaier werd gemaaid en een zestal dagen ongecontroleerd werd opgeslagen blijkt, in vergelijking met vers materiaal, zeker geen negatief effect op te treden met betrekking tot de biogasopbrengst. Het is niet duidelijk waarom de ongecontroleerde stockage een eerder verhogend effect heeft op de biogasvorming, maar mogelijk speelt de verschillende herkomst van de twee partijen maaisel hierin een rol. Volgens Leenknegt (2004) zou een afvoer van het bermmaaisel binnen de tien dagen weinig tot geen nadelige invloed op het biogaspotentieel hebben. Dit is echter niet expliciet op te maken op basis van de resultaten van Tabel 13. Toch blijkt dat het uiterst belangrijk is om de degradatie van bermmaaisel zoals deze kan optreden bij ongecontroleerde opslag te beperken, bijvoorbeeld door het materiaal in te kuilen. Het methaangehalte in het biogas is, ongeacht de maaimethode en de versheid van het bermmaaisel, gelijkaardig. De methaanopbrengst ligt in lijn met deze van intensief gekweekte grassen zoals Engels raaigras (Lolium perenne), gewone kropaar (Dactylis glomerata) en grote vossestaart (Alopecurus pratensis) zowel onder verse als ingekuilde vorm (Mähnert et al., 2005). 87
De resultaten uit Tabel 13 hebben betrekking op vergisting onder natte mesofiele omstandigheden (37 °C) in een batch-reactor op laboratoriumschaal. Het bermmaaisel bleek nagenoeg volledig vergist na 25 dagen wat dan ook de aangewezen hydraulische retentietijd is onder mesofiele omstandigheden. Wanneer echter een gelijkaardige analyse gebeurt bij thermofiele temperaturen (52 °C) onder droge omstandigheden, bedraagt de retentietijd slechts 12 à 14 dagen. De biogasparameters worden getoond in Tabel 14. Tabel 14: Biogasproductie van een thermofiele batch-vergisting van 4 mengmonsters bermmaaisel van de eerste maaibeurt (Leenknegt, 2004) HRT [d] 14 14 14 14
Maaimethode en versheid staal Klepel, ongecontroleerde opslag (ca. 17 d) Klepel, vers Cirkel, ongecontroleerde opslag (ca. 6 d) Cirkel, vers n.g. = niet gerapporteerd
[m³/ton VS] 37,80 105,60 390,00 266,00
Biogasproductie [m³/ton DS] [m³/ton vs] 85,33 212,79 241,65 342,76 448,79 492,64 364,88 414,17
CH4 [%] n.g. n.g. n.g. n.g.
Gelijkaardige trends zijn waarneembaar als deze vastgesteld bij de mesofiele natte vergisting, meer bepaald de veel lagere biogasopbrengst bij een langdurige ongecontroleerde stockage en het hogere biogaspotentieel van bermmaaisel dat met een cirkelmaaier werd gemaaid. Het methaangehalte werd niet opgemeten. Er kan verwacht worden dat de biogasproductie weliswaar mogelijk hoger ligt dan bij mesofiele omstandigheden maar dat het percentage CH4 iets lager ligt, naar analogie met de anaerobe afbraak van huishoudelijk afval waar het methaangehalte lager ligt bij thermofiele dan bij mesofiele temperaturen (Gallert & Winter, 1997). Een thermofiele temperatuur geeft namelijk aanleiding tot een grotere verwijdering van organische stikstof en een toenemende ammoniumproductie. Dit heeft beiden een beperkend effect op het gehalte methaan in het biogas (Sánchez et al., 2000). Met uitzondering van het vers geklepelde bermmaaisel is de biogasproductie bij de thermofiele vergisting opmerkelijk hoger dan bij de mesofiele binnen de aangenomen 28 hydraulische retentietijden. De gemiddelde meeropbrengst bedraagt 45 % . Gecombineerd met de sterk verkorte retentietijd lijkt de thermofiele droge vergisting een interessantere verwerkingspiste voor bermmaaisel dan de mesofiele natte vergisting. Het thermofiele entslib dat afkomstig is van een GFT-vergister en bijgevolg beter aangepast is aan bermmaaisel dan het mesofiele entslib, afkomstig van een mestverwerkinginstallatie, verklaart echter mede deze verhoogde biogasopbrengst. 6.2.2.3
Invloed van het maaimoment op de biogasvorming
Volgende tabel geeft een gelijkaardig overzicht als Tabel 14, maar betreft ditmaal materiaal afkomstig van de tweede maaibeurt, dit wil zeggen gemaaid na 15 september (Leenknegt, 2004).
28
De temperatuur heeft in principe geen effect op de totale biogasproductie. Het potentieel is immers niet te beïnvloeden door de temperatuur. Wel kan bij een thermofiele vergisting het materiaal sneller worden afgebroken, waardoor het biogas sneller vrijkomt. 88
Tabel 15: Biogasproductie van een mesofiele batch-vergisting van 3 mengmonsters bermmaaisel van de tweede maaibeurt (Leenknegt, 2004) HRT Maaimethode en versheid staal [d] 25 Klepel, ongecontroleerde stockage van 14 d 25 Klepel, vers 1 25 Cirkel, vers
Biogasproductie [m³/ton VS] [m³/ton DS] [m³/ton vs] 91,47 129,47 153 233,4 262,83 335,24 19,02 29,26 36,43
CH4 [%] n.g. n.g. n.g.
1
Deze cijfers worden niet waarheidsgetrouw geacht omdat hier vermoedelijk een fout is opgetreden tijdens de batch-proef. Slechts bijgevoegd ter volledigheid. n.g. = niet gerapporteerd e
Opmerkelijk is dat de biogasopbrengst van de 2 maaibeurt niet lager ligt dan deze van e de eerste (het 3 staal wordt hier buiten beschouwing gelaten omwille van het ongewoon lage biogaspotentieel toe te schrijven aan een probleem bij de proef). Een minder gunstige samenstelling van verouderd bermmaaisel (Tabel 11) zou immers doen e vermoeden dat de biogasopbrengst van de 2 maaibeurt lager ligt. Het vezelige en e structuurrijke karakter van dit bermmaaisel van de 2 maaibeurt (Leenknegt, 2004) zet dit vermoeden nog extra kracht bij. De iets kortere ongecontroleerde stockagetijd van e het maaisel van de 2 maaibeurt (14 dagen) en de verschillende herkomst van het maaisel van de eerste en de tweede maaibeurt zouden mogelijks deze relatief hoge biogasopbrengsten kunnen verklaren. Het is met andere woorden niet mogelijk om e sluitende uitspraak te doen met betrekking tot het verschil in gasopbrengst bij de 1 en e de 2 maaibeurt op basis van dit onderzoek. Ander onderzoek naar de invloed van het maaitijdstip op de biogasopbrengst (Tabel 16) bevestigt dat het maaimoment geen eenduidige invloed heeft op de biogasopbrengst en de –samenstelling (Kaparaju et al. (2002), Pouech et al. (1998), Lehtomäki (2006) & Prochnow et al. (2005)). Uitgedrukt per kg vs (vluchtige stof) neemt het methaanpotentieel doorgaans toe of blijft het constant met het toenemend groeistadium van de vegetatie. Extensief grasland vormt hierop een uitzondering. Hier daalt het biogas- en methaanpotentieel merkelijk vanaf juli en blijft nadien nagenoeg constant. Extensief grasland is, gezien de nulbemesting en soortensamenstelling, in principe meer vergelijkbaar met bermgras dan gras afkomstig van intensief beheerd land. Voor de methaan- en biogasopbrengst uitgedrukt per eenheid vers gewicht blijkt er, op basis van de karige informatie die hierover voorhanden is, geen eenduidige trend waarneembaar te zijn. Voor timotee-klaver grasland neemt de methaan- of biogasopbrengst uitgedrukt per vers gewicht af met het groeistadium terwijl voor rietgras, klaver, rode klaver en de grote brandnetel de methaanopbrengst toeneemt. Met uitzondering van het extensief grasland werden de vegetatietypen uit Tabel 16, voor zover het maaitijdstip werd weergegeven, gemaaid in de periode tussen begin juni en halfweg augustus. Deze kleine verschillen in maaimoment zijn met andere woorden niet volledig representatief voor de bermvegetatie, waar de tussenperiode 3 maanden of meer bedraagt. Bijgevolg is bijkomend onderzoek aangewezen voor de bepaling van de biogas- en e methaanopbrengst van het bermmaaisel van het 2 maaimoment in vergelijking met dat e van het 1 maaimoment en dit voor enkele vegetatietypen die representatief zijn voor de Vlaamse bermen.
89
Tabel 16: Biogas- en methaanpotentieel van enkele vegetaties die op een verschillend tijdstip werden geoogst Groeistadium of datum
Vegetatietype
Duur test [dagen]
Klaver Klaver
Raaigras
Timotee-klaver gras Rietgras Rode klaver Grote brandnetel b
Extensief grasland
a
vegetatief bloei vegetatief knopvorming bloei vegetatief aarvorming vegetatief vegetatief inkuilstadium vroege bloei late bloei vegetatief bloei vegetatief bloei juni juli augustus september oktober
n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 146 125 125 194 125 124 130 125 28 28 28 28 28
Biogaspotentieel [m³/kg vs] [m³ CH4/kg vs] n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 0.547 0.415 0.44 0.438 0.449
Methaanpotentieel [% t.o.v. totaal] na
Methaanpotentieel
0.14–0.21 0.14 0.38 0.55 0.56 0.42 0.62 0.63 0.37±0.02 0.38±0 0.34±0 0.43±0.02 0.3±0.06 0.28±0.06 0.21±0.00 0.42±0.06 0.298 0.218 0.23 0.229 0.215
[m³ CH4/kg TS]
[m³ CH4/ton ]
30 d
50 d
0.13–0.19 0.12 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 0.34±0.02 0.36±0.00 0.33±0.00 0.42±0.02 0.27±0.05 0.26±0.06 0.17±0.00 0.36±0.05 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g.
24–36 17 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 85±5 72±0 97±0 167±8 41±8 68±15 25±0 60±9 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g.
n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 70 49 76 54 61 66 93 75 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g.
n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. n.g. 90 87 88 71 89 89 99 91 n.g. n.g. n.g. n.g. n.g.
Ref.
1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4
a
Deze vegetatie bestaat uit 67,5 % timotee gras (Phleum pratense), 22,5 % beemdlangbloem (Festuca pratensis) en 10% rode klaver (Trifolium pratense). Het extensief grasland bestaat voornamelijk uit kweekgras (Elymus repens), grote vossestaart (Alopecurus pratensis), veldbeemdgras (Poa pratensis), grote brandnetel (Urtica dioica), akkerdistel (Cirsium arvense) en fluitekruid (Anthriscus sylvestris). 1: Kaparaju et al. (2002), 2 : Pouech et al. (1998), 3 : Lehtomäki (2006), 4 : Prochnow et al. (2005). n.g. = niet gerapporteerd b
90
6.2.2.4
Invloed van het type vegetatie
Tabel 16 toonde reeds dat het biogas- en methaanpotentieel kan variëren naargelang het vegetatietype. Verschillen in de vegetatiesamenstelling impliceren een verschil in chemische samenstelling en in anaerobe degradeerbaarheid. Ook voor de Vlaamse wegbermen, die kunnen worden geklasseerd in 37 vegetatietypen (Zwaenepoel & De Clercq, 1995), is het waarschijnlijk dat de biogasproductie kan verschillen tussen twee bermen omwille van hun verschil in bermvegetatie. Mengsels die klaver bevatten beschikten in de studie uitgevoerd door Lehtomäki (2006) over een hoger methaanpotentieel dan mengsels zonder klaver. Het hoger gehalte oplosbare stikstof en de kleinere hoeveelheden lignine hebben hier 29 waarschijnlijk een belangrijke invloed op . Tussen Engels raaigras (Lolium perenne), gewone kropaar (Dactylis glomerata) en grote vossestaart (Alopecurus pratensis) maten Mähnert et al. (2005) een beperkt verschil in biogaspotentieel onder mesofiele batch-laboratoriumomstandigheden. Het biogaspotentieel varieerde namelijk tussen 0,83 en 0,72 m³/kg vers materiaal. De aandacht moet wel worden gevestigd op het feit dat de hierboven getoonde resultaten vaak afkomstig zijn van intensief gekweekt grasland waarvan het potentieel werd bepaald onder laboratoriumomstandigheden, wat tot overschatting kan leiden van het biogaspotentaal, en uiteraard niet volledig representatief is voor de full scale vergisting van vegetatie afkomstig van de Vlaamse bermen.
6.2.2.5
Invloed van de voorbehandeling op de biogasvorming
Onder 6.1.1 werd reeds aangegeven dat de hydrolyse van de complexe polymere substanties zoals cellulose, hemicellulose en lignine de snelheidsbepalende stap vormt tijdens de anaerobe vergisting. Wanneer een substraat wordt voorbehandeld, is het de bedoeling om de polymere ketens af te breken tot componenten die gemakkelijker toegankelijk zijn voor de micro-organismen (MataAlvarez, 2000). In Leenknegt (2004) werd één van de twee stalen bermmaaisel, die het eerste mengmonster vormen uit Tabel 15, verkleind, gestoomd en gemixt om nadien het biogaspotentieel te bepalen (Tabel 17). Het gaat om geklepeld bermmaaisel dat 2 maanden ongecontroleerd werd gestockeerd. Hieruit blijkt dat het sterk verkleinen (ca. 0,5 cm lengte) van het bermmaaisel de meest gunstige voorbehandelingstechniek is voor de biogasproductie. Verkleinen verhoogt het beschikbare oppervlak en zet intracellulaire componenten vrij (Palmowski & Müller, 1999). Een vergelijking met Tabel 15 doet vermoeden dat ook het stomen en het mixen de biogasproductie effectief verhoogt. De invloed op het methaangehalte werd niet nagegaan. 29
Het is echter niet alleen de klaver die dit verschil in biogasproductie verklaart, gezien de monsters met een hogere methaanopbrengst afkomstig zijn van vers gras terwijl deze met de lagere opbrengsten afkomstig zijn van ingekuilde grasmengsels. 91
Tabel 17: Biogasproductie van een mesofiele batch-vergisting van een monster bermmaaisel dat op drie verschillende manieren werd voorbehandeld (Leenknegt, 2004) HRT [d] 25 25 25
Type voorbehandeling verkleind gestoomd gemixt
Biogasproductie [m³/ton VS] [m³/ton DS] [m³/ton vs] 115,38 151,22 185,09 107,46 140,83 172,38 102,85 134,80 165,00
CH4 [%] n.g. n.g. n.g.
n.g. = niet gerapporteerd
Uit een literatuuroverzicht uitgevoerd door Lehtomäki (2006) blijkt dat een verkleining tot ca. 5 mm, zoals toegepast door Leenknegt (2004), doorgaans de optimale grootte is van de grasdeeltjes voor wat betreft het methaanpotentieel per gehalte vs. Een nog sterkere verkleining garandeert geen noemenswaardig stijging van het methaanpotentieel. Het effect van de verkleining lijkt wel af te hangen van het type vegetatie: voor klaver van 5 mm is het methaanpotentieel gelijk aan dat van 20 mm, terwijl voor gras in dezelfde omstandigheden het potentieel met 15 % afneemt. Daarentegen, volgens het project Energiegras dat in Zwitserland liep tussen 1993 en 1996, werd geen wezenlijke invloed van het verkleinen van het gras op de gasopbrengsten genoteerd (van Dooren et al., 2005). Andere voorbehandelingsmethoden die op gras reeds werden nagegaan, zijn een chemische behandeling met NaOH of Ca(OH)2 en Na2CO3, een behandeling met enzymen, een thermische behandeling in een autoclaaf, een incubatie in water, een voorbehandeling met fungi en tot slot een korte voorcompostering van 7 dagen. Met uitzondering van de voorcompostering zorgen ze steeds voor een stijging van het methaanpotentieel per kg vs tussen 4 % en 17 %. Het gaat hier telkens om methoden die op laboratoriumschaal werden uitgetest. Wel vergen de verschillende voorbehandelingstechnieken en voornamelijk de microbiële en de chemische technieken extra kosten en hebben ze bovendien vaak een negatieve impact op het milieu. De praktische uitvoerbaarheid is bovendien niet steeds gegarandeerd. Daarenboven wordt het verlies aan organische materie ten gevolge van deze voorbehandelingsmethoden niet altijd in rekening gebracht doordat de productie enkel wordt uitgedrukt per aanwezige in plaats van oorspronkelijk gehalte aan vluchtige stof (vs). Het is bijgevolg niet steeds duidelijk of een voorbehandelingstechniek netto een gunstig resultaat heeft op de biogas- en de methaanproductie.
6.2.2.6
Invloed van het inkuilen op de biogasvorming
Voor zover kon worden vastgesteld is er met de vergisting van ingekuild bermmaaisel nog niet veel ervaring opgedaan. Leenknegt (2004) bepaalde van een kuil bermmaaisel het semi-continue vergistingprofiel, maar het finale potentieel van 35 m³ biogas per ton inputmateriaal werd als weinig representatief bestempeld. Een droog batch-vergistingprofiel van in silo opgeslagen bermmaaisel bij IGEAN toonde een biogasproductiepotentieel van 70 Nm³/ton vergeleken met een potentieel van 100 Nm³/ton voor vers bermmaaisel (Magielse, 2007). Zoals reeds aangehaald onder 6.1.3 worden er tijdens het inkuilproces intracellulaire componenten vrijgezet die een gunstig effect op het 92
vergistingpotentieel van gras hebben. Mähnert et al. (2005) maten geen verschil in biogas- en methaanopbrengst op labniveau bij drie grassoorten, ongeacht ze waren ingekuild of niet. Dit betekent dat de bewaarverliezen die optraden tijdens het inkuilproces werden gecompenseerd door de extra vrijgestelde bestanddelen in de kuil. Volgens Lehtomäki (2006) kunnen inkuiladditieven de bewaarverliezen in de kuil compenseren. Dit werd aangetoond door het mesofiele batch-vergistingpotentieel te bepalen van een aantal ingekuilde graslandmonsters (Figuur 10). Het grasland bestond voor 75 % uit timoteegras en voor 25 % uit beemdlangbloem.
Figuur 10: Het CH4-potentieel in een 42-dagen batch van een vers grasmonster (meest linkse staaf) vergeleken met dat van ingekuilde grasmonsters onder verschillende behandelingen: met inkuiladditieven (methaanzuur (FA); enzymen; melkzuurbacteriën (LAB) en een gemengde cultuur van een biogas reactor van koemest en industriële bijproducten uit de bakkerij) en zonder additief en dit telkens vóór inkuilen, na 3 maanden kuil op 20 °C, na 6 maanden kuil op 20 °C en na 6 maanden kuil op 5 °C (Lehtomäki, 2006) Uitgedrukt op verse stofbasis kan een kuil grasland in vergelijking met een vers staal een verlies aan methaanpotentieel hebben tot ongeveer 35 % wanneer het gedurende zes maanden wordt gestockeerd zonder inkuiladditieven. Daartegenover zijn er ook toenamen mogelijk tot ongeveer 25 % op verse gewichtbasis na 3 maanden met methaanzuur als inkuiladditief. De temperatuur tijdens stockage heeft nagenoeg geen effect op het potentieel. De verliezen zonder inkuiladditieven liggen in lijn met het lagere biogasproductiepotentieel van ingekuild bermmaaisel bij IGEAN van 30 %. De positieve invloed van de inkuiladditieven op het vergistingsproces is ook merkbaar aan het batch-biogasverloop in de tijd. Voor vers gras komt initieel de methaanproductie trager op gang in vergelijking met gestockeerd gras. Tijdens het inkuilproces komen de aanvankelijk moeilijk oplosbare organische bestanddelen namelijk ter beschikking onder meer toegankelijke vorm waardoor de biogasproductie sneller op gang komt (Lehtomäki, 2006).
93
Tijdens het inkuilproces gaat er een belangrijke fractie van het vs-gehalte (vluchtige stoffen) verloren, zoals reeds eerder is vermeld. Tabel 18 toont dat het verlies kan oplopen tot nagenoeg een kwart voor een langdurige opslag van 6 maanden zonder additief, maar ook wanneer methaanzuur of melkzuurbacteriën werden toegediend zijn de verliezen aanzienlijk. Het methaanpotentieel uit Figuur 10 is om die reden uitgedrukt ten opzichte van het originele gehalte vs in plaats van het aanwezige gehalte. In Figuur 10 worden anders gezegd ook de verliezen in rekening gebracht die optreden tijdens de bewaring. Tabel 18: De vluchtige stofverliezen die optreden onder verschillende inkuilcondities van grasland met 75 % timoteegras en 25 % beemdlangbloem. Percentages zijn uitgedrukt t.o.v. het gehalte vluchtige stof van niet gestockeerd gras (Lehtomäki, 2006). Duur [maanden] 0 3 6 6
Temp. [°C] 20 20 5
Verliezen aan vluchtige stof [%] Geen Gemengde additief FA Enzyme LAB cultuur 19 8 8 21 0 20 24 16 24 10 24 16 11 20 11
FA: methaanzuur; Enzyme: 2 xylanasen en 2 cellulasen; LAB: melkzuurbacteriën; Gemengde cultuur: gemengde cultuur van een biogas reactor van koemest en industriële bijproducten uit de bakkerij.
De additieven hebben omwille van hun verschillende werking tijdens de fermentatie ook elk een andere invloed op de verdere vergisting. Methaanzuur doet hemicellulose degraderen (Kung et al., 2003) en verhoogt bijgevolg erg gevoelig de biogasvorming. Melkzuurbacteriën hebben, vergeleken met de andere additieven, een relatief beperkte impact op het methaanpotentieel omdat zij voor de melkzuurfermentatie beroep doen op gemakkelijk beschikbare oplosbare suikers. Deze zijn niet overvloedig aanwezig in grassen. Bovendien missen ze een hydrolytische activiteit t.a.v. complexe koolhydraten (Rooke & Hatfield, 2003). De fermentatie komt bijgevolg slechts langzaam op gang. Wanneer dergelijke melkzuurbacteriën kunnen worden gecombineerd met enzymen die de celwanden degraderen, kunnen de verliezen worden beperkt en kan bijgevolg de methaanproductie worden geoptimaliseerd. Inkuiladditieven zoals methaanzuur, enzymen en melkzuurbacteriën of een combinatie verbeteren met andere woorden de bewaring van de organische materie en kunnen ook een positieve invloed hebben op de verdere anaerobe afbraak. Het toevoegen van inkuiladditieven aan een kuil bermmaaisel lijkt bijgevolg economisch meer verantwoord dan bij de eigenlijke verwerkingstechnieken (zoals bijvoorbeeld de compostering), waar het additief geen positieve invloed heeft op de procesomstandigheden tijdens de verwerking.
94
6.2.2.7
Conclusie: factoren van invloed op de biogasvorming
Volgens de bovenvermelde resultaten van de batch-vergisting uitgevoerd door Leenknegt (2004), kan de biogasproductie van bermmaaisel sterk variëren: tussen 105 en 390 m³/ton verse stof. Koppejan et al. (2001) vermelden een opbrengst van 0,23 m³ gas per kg vers bermmaaisel of omgerekend 230 m³ per ton. Een ongecontroleerde opslag van meer dan 10 dagen wordt door Leenknegt (2004) niet wenselijk geacht. Het methaangehalte blijkt onder laboratoriumcondities rond 64 % tot 65 % te liggen (Leenknegt, 2004), maar wegens een te weinig aantal metingen is een eenduidige uitspraak voorlopig niet mogelijk. Uitgaande van een methaangehalte van 65 % bezit vers bermmaaisel een stookolie-equivalent tussen 68 en 253 l of een elektriciteitspotentieel, tussen 205 en 760 kWhe bij een elektrisch rendement van de motor van 30 %. Na inkuilen zonder additief zouden deze cijfers vermoedelijk ongeveer 30 % lager liggen. Vergeleken met de droge anaerobe vergisting van GFT-afval die gemiddeld 110 Nm³ biogas per ton GFTafval opbrengt, en met kuilgras met gemiddeld 200 Nm³ per ton ingekuild gras, kan besloten worden dat bermmaaisel een goed biogaspotentieel bezit (Magielse, 2007). Op basis van bovenstaande literatuur is het duidelijk dat de biogasopbrengst kan variëren naargelang het maaimoment, het vegetatietype, het type maaier, de stockagetijd en de voorbehandeling. Bijkomende beïnvloedende factoren zijn de weersomstandigheden en de voedselrijkdom van de bermen, en zeker ook de versheidsgraad van het gras en het al dan niet inkuilen. De precieze invloed van sommige van deze factoren blijkt vooralsnog niet eenduidig te voorspellen en verder onderzoek is dus aangewezen. Daarnaast moet erop worden gewezen dat de meeste van bovenvermelde resultaten slechts geldig zijn voor geoptimaliseerde condities zoals die slechts in het laboratorium kunnen bekomen worden. Eventuele technische beperkingen, die tijdens een full scale vergisting of een semi-continue proef kunnen optreden, kunnen resulteren in minder hoge biogasopbrengsten. Een mogelijke beperking is de ontmenging en de vorming van drijflagen zoals deze bij natte covergisting van bermmaaisel kan optreden. De vergisting van gras verloopt derhalve technisch moeilijker dan deze van andere co-substraten (Ghekiere, 2008). Leenknegt (2004) onderzocht ook het semi-continue vergistingpotentieel onder thermofiele droge laboratoriumcondities. Het potentieel lag inderdaad lager dan bij de batchvergisting en bedroeg zelfs maar 33 % van het batch-vergistingpotentieel. De 30 procesomstandigheden waren echter niet optimaal en er kan dus ook niet eenduidig worden geconcludeerd wat bermmaaisel oplevert onder reële omstandigheden. In de volgende paragraaf wordt een overzicht gegeven hoe bermmaaisel bij covergisting met andere producten de biogasproductie in een vergistingstank kan beïnvloeden.
30
Zoals er waren: een discontinue toevoer, een te snel opgedreven organische reactorbelasting en een onvoldoend geadapteerd entslib. Volgens Leenknegt (2004) zouden gasopbrengsten van 130 m³/ton vers geklepeld bermmaaisel en 90 m³/ton ingekuild geklepeld bermmaaisel als gemiddelde haalbaar kunnen zijn indien de procesomstandigheden meer waren geoptimaliseerd. 95
6.2.3
Invloed van de aanwezigheid van (berm)maaisel op de biogasproductie
6.2.3.1
Natte covergisting met mest Met de natte covergisting van bermmaaisel met dierlijke mest is voor zover kon worden nagegaan in Vlaanderen nog geen praktijkervaring opgedaan. Nochtans is geweten dat de covergisting van dierlijke mest en plantmateriaal, en bijgevolg ook bermmaaisel, gekenmerkt wordt door een positief synergetisch effect: de mest 31 levert een soort bufferende capaciteit voor het zuur dat tijdens de vergisting als tussenproduct wordt geproduceerd en biedt een breed spectrum van nutriënten aan, terwijl het plantmateriaal de C/N-verhouding – voor bermmaaisel 15 à 30 (Van Dale, 1993) – in balans houdt. Dit beperkt het risico op inhibitie (Hills & Roberts, 1981). Bovendien verhoogt het aanzienlijk de gasopbrengst per kg product, die voor mest eerder laag ligt gezien zijn relatief laag organisch stofgehalte. Via een optimale mengverhouding en organische reactorbelasting kan, in verhouding tot het ‘mono-vergistingspotentieel’, zelfs de methaanproductie van mest met 65 % toenemen en deze van gras met 105 %. Deze maximale waarden werden bekomen in laboratoriumomstandigheden bij een mengverhouding van 30 % gekweekt gras op vs-basis of 5 % op verse gewichtsbasis, een organische -3 -1 reactorbelasting van 2 kg vs m d en een hydraulische retentietijd van 20 dagen. Een verhoging of verlaging van een van deze parameters deed het biogaspotentieel echter reeds gevoelig dalen (Lehtomäki, 2006). Tas et al. (2001) onderzochten in opdracht van een landbouwbedrijf in Nederland de haalbaarheid van een co-vergistinginstallatie van bermmaaisel met GFT, rundvee- en vleeskuikenmest. Volgens deze bron zou dergelijke covergisting, afhankelijk van het type bijmenging, biogasopbrengsten kunnen garanderen tussen 31 en 73 m³ biogas per m³ inputmateriaal (Tabel 19). Het is niet duidelijk hoe deze output werd bekomen. Tabel 19: Voorspelling van een aantal outputparameters tijdens de covergisting van bermmaaisel met dierlijke mest volgens 3 scenario’s (Tas et al., 2001) Scenario Input rundveedrijfmest bermmaaisel kuikenmest GFT totaal Output hoeveelheid fermentaat bruto biogasproductie biogas voor verwarming netto biogasproductie bedrijfsdagen dichtheid fermentaat
31
1
2
3
[ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar]
15 000 4000 0 0 19 000
0 4000 17 500 0 21 500
15 000 4000 0 4000 23 000
[ton/jaar] [m³/jaar] [m³/m³ input] % [m³/jaar] [d] [kg/l]
18 295 580 209 31 15 493 343 350 1
19 590 157 2906 73 6.2 147 4611 350 1
21 858 940 209 41 11.2 105 153 350 1
De verzurende werking wordt minder naarmate het gras structuurrijker is. 96
De hoeveelheden bijgemengd bermmaaisel zijn behoorlijk hoog; het lijkt dan ook dat er bij de berekening geen rekening is gehouden met de mogelijke vorming van een drijflaag. Zoals hierboven reeds aangegeven kwam volgens Lehtomäki (2006) gras reeds tijdens een bijmenging van 3 % in een drijflaag terecht (zie 6.1.4.2). De mogelijke technische nadelen tijdens het procesverloop (zie 6.1.4) vormen waarschijnlijk een belangrijke reden waarom bermmaaisel moeilijk kan worden covergist met organische mest. In de Scharlebelt te Nederland vielen de biogasopbrengsten lager uit dan gehoopt toen ingekuild bermmaaisel in 2002 en 2003 werd covergist met een mengeling van runder- en varkensdrijfmest. Met een gemiddelde voeding van 55 ton mest en 3,9 ton bermmaaisel per dag in 2002 werd een gemiddelde biogasproductie gehaald van 1035 m³ ofwel 17,5 m³ per ton. In 2003 lag de fractie bermmaaisel wat hoger (5,2 ton per dag met 45,8 ton mest per dag) en bedroeg de biogasproductie 1718 m³ ofwel 33,7 m³ per ton inputproduct. De betere kwaliteit van het bermmaaisel in 2003, zonder te specifiëren wat dit precies inhield, was volgens de exploitanten een belangrijke reden voor de verhoogde opbrengst. Volgens de exploitanten is bermmaaisel geen potentiële inputbron voor een vergistinginstallatie. Sinds 2003 werd daar dan ook geen bermmaaisel meer verwerkt (Kasper, 2004). Nochtans lijkt het niet onwaarschijnlijk dat bermmaaisel een meerwaarde kan betekenen voor de biogasvorming van een natte vergistinginstallatie met dierlijke mest. Hiervoor moet het bermmaaisel aanvankelijk wel worden verkleind, mag het maar weinig zand bevatten, moet het ontdaan zijn van zwerfvuil en bovendien worden toegediend in de juiste verhoudingen. Voor de mengdosissen zouden de operationele condities zoals in de eerste paragraaf beschreven (5 % op verse -3 -1 gewichtsbasis, een organische reactorbelasting van 2 kg vs m d en een hydraulische retentietijd van 20 dagen) voorlopig als een soort leidraad kunnen dienen. Bovendien mag het gras niet te lang in de berm blijven liggen of tussentijds worden gestockeerd alvorens te worden aangeleverd, omdat dit problemen geeft bij inkuilen en tijdens de vergisting (Van den Berg & Meuleman, 2003; Kasper, 2004). Ook Biogas-E ziet de covergisting van gras met mest en meer specifiek gras uit natuurbeheer als een haalbare optie (Biogas-E, 2007b). Volgens Lemmer en Oechsner (2001) mag, op basis van proeven waar natuurgras werd covergist met drijfmest, het droge stofgehalte van het mengsel van natuurgras en mest niet hoger zijn dan 10 % tot 12 % en moet het mengsel steeds goed worden gehomogeniseerd. Bij hogere droge stofgehalten wordt het moeilijk om het geheel te mengen en is de kans groter dat er zich verstoppingen zouden gaan voordoen. De maximale massaverhouding tussen natuurgras en runderdrijfmest bedraagt best 1:25. Op die manier kan een methaan- en biogasopbrengst worden bekomen van respectievelijk 0,20 en 0,32 m³ per kg ingevoerde organische stof, zo tonen proefresultaten van een full scale vergisting van natuurgras met drijfmest (van Dooren et al., 2005). 6.2.3.2
Natte covergisting met Organisch Biologisch Afval (OBA) Over de invloed van (berm)maaisel op de biogasopbrengst tijdens een natte covergisting met OBA zijn geen specifieke literatuurgegevens voorhanden. Afhankelijk van de samenstelling van de OBA kan logischerwijze een soortgelijk synergetisch effect als met dierlijke mest worden verwacht. Er kan met andere woorden verwacht worden dat de biogasproductie tijdens de covergisting hoger ligt dan de som van de biogasopbrengsten van de individuele componenten. Voorwaarde is ook hier dat het gehalte aan zwerfvuil en zand wordt beperkt en het
97
gras niet te lang is. De bijmenging met bermmaaisel zal eerder beperkt gehouden worden om de vorming van drijflagen te voorkomen. 6.2.3.3
Droge anaerobe covergisting In de DRANCO-installatie te Brecht worden in opdracht van de intercommunale IGEAN selectief ingezameld GFT-afval, niet recycleerbaar papier en wegwerpluiers vergist. In 2004 en 2005 werden ook respectievelijk 205 ton en 1363 ton bermmaaisel mee vergist (Magielse, 2007). Omdat de maximale capaciteit gedurende de daaropvolgende jaren steeds werd bereikt, werd daarna geen bermmaaisel meer bijgemengd. Op basis van laboratoriumanalyses in het thermofiele temperatuursbereik werd de biogasopbrengst bepaald op 100 Nm³/ton vers bermmaaisel; met ingekuild bermmaaisel werd ongeveer 70 Nm³ per ton geproduceerd (Magielse, 2007). De mengverhoudingen van het bermmaaisel lagen in de grootteorde van maximaal enkele percenten. Ook bij de droge anaerobe vergisting geldt het positief synergetisch effect, waarbij het bermmaaisel een gunstige bijdrage levert wat betreft de stikstofaanvoer voor de micro-organismen (P. Magielse, IGEAN, persoonlijke communicatie). Exacte cijfers over de werkelijke invloed van het bermmaaisel op de biogasproductie in reële omstandigheden zijn niet voorhanden. Er kan wel verwacht worden dat de biogasproductie minstens even hoog en zoniet hoger ligt dan bij de natte covergisting met mest of OBA, dit niet alleen omwille van het thermofiele temperatuurbereik, maar ook omwille van de beperkte impact van het zwerfvuil, het zand en de vezelige structuur van het bermmaaisel op de procesvoering (zie 6.1.4). In het droge procedé kan dan ook meer bermmaaisel worden bijgemengd dan in het natte procedé. Het hoge drogestofgehalte van bermmaaisel maakt het een geschikte inputbron voor de droge vergisting terwijl bij een natte vergisting het bermmaaisel eerst zou moeten worden verdund met meer vloeibare coproducten (en finaal opnieuw ontwaterd). Dit maakt dat, met de huidige technologieën, de droge anaerobe thermofiele (co)vergisting de meest ideale vergistingspiste is voor bermmaaisel. In Nederland werd in het verleden de droge covergisting met GFT-afval echter niet haalbaar geacht omwille van het hoge verwerkingstarief (minstens 60 euro per ton) (Koppejan et al., 2001).
6.3
Het digestaat
6.3.1
Algemene eigenschappen Bij de vergisting voor de productie van biogas wordt ook een digestaat gevormd. Het digestaat is een nat product dat bestaat uit minder afbreekbare organische stof, levende organismen en anorganische stof. De samenstelling ervan zal sterk variëren naargelang de uitvoeringsvorm (zie 6.1.2) en het type inputmateriaal. Digestaat bevat een droge stofgehalte van 6 % tot 20 % bij de natte vergisting en van meer dan 20 % bij de droge vergisting. Het organische stofgehalte bedraagt 2 % tot 16 % en het betreft voornamelijk de bestendige organische stof. De gemakkelijk afbreekbare organische verbindingen worden tijdens het vergistingsproces omgezet in biogas.
98
De mineralen die gebonden zijn aan de makkelijk afbreekbare organische stof worden tijdens het vergistingsproces vrijgemaakt. Deze komen dan onder minerale vorm in het digestaat terecht en zijn op die manier gemakkelijker opneembaar door de plant in vergelijking met het inputmateriaal. De verdeling gebeurt ongelijk over de dikke en dunne fractie: de fosfaten gaan voor het grootste deel naar de dikke fractie en stikstof en kalium zijn grotendeels terug te vinden in de dunne fractie. Van de totale stikstof komt 60 % tot 80 % voor onder ammonium, de overige fractie is organisch gebonden. Algemeen varieert de pH van het uitgegist digestaat tussen 7,4 en 8. Omwille van zijn licht basisch karakter en zijn bufferende werking heeft het digestaat een positieve invloed op de zuurtegraad van de bodem. Bovendien stimuleert het digestaat de bodemmicroflora. Vergeleken met het inputmateriaal worden de zware metalen per kg droge stof in het digestaat enigszins opgeconcentreerd. De combinatie van bovenvermelde eigenschappen maakt dat het digestaat een bruikbare meststof is die zekere voordelen heeft t.o.v. zuivere mest en bovendien geschikt is om als bodemverbeteraar te worden ingezet.
6.3.2
Wetgevend kader De afzet van digestaat voor toepassing op landbouwgrond valt onder het huidige mestdecreet en de maximaal uit te rijden dosissen worden bepaald naargelang het inputmateriaal. Er zijn twee categorieën te onderscheiden (Biogas-E, 2007).
Digestaat afkomstig van de covergisting van mest wordt gecatalogeerd als dierlijke mest, ongeacht het percentage dierlijke mest.
Digestaat zonder dierlijke mest valt onder ‘andere meststoffen’.
Concreet betekent dit dat digestaat afkomstig van de covergisting met mest aan maximaal 125 of 170 kg N/ha en maximaal 80, 95 of 100 kg P2O5/ha (normen voor spreiding van dierlijk mest) kan worden toegediend al naargelang het gewas. Digestaat als ‘andere meststof’ kan echter worden toegediend bovenop de maximale toegediende hoeveelheid dierlijke mest zolang de norm van totale N en fosfor maar niet wordt overschreden (maximaal 350 N/ha en maximaal 100 kg P2O5/ha, naargelang gebied, bodem en gewas). Wanneer een deel van de inputproducten van de vergisting het statuut ‘afval’ bezit, zoals bermmaaisel, schrijft het VLAREA voor dat het digestaat maar kan worden afgezet op het land wanneer men over een keuringsattest beschikt dat wordt afgeleverd door VLACO vzw. Naast de procesbeoordeling moeten ook de milieuhygiënische parameters voldoen aan de normen die zijn opgenomen in bijlage 4.2.1.A. van het VLAREA. En daarnaast worden ook de landbouwkundige parameters opgevolgd (pH, EC, organische stof, nutriënten, stabiliteit). Wanneer digestaat wordt verhandeld, is de afzet onderworpen aan het KB van 07/01/1998 betreffende de handel in meststoffen, bodemverbeteraars en teeltsubstraten. Aangezien digestaat niet is opgenomen in de lijst van dit KB, moet een ontheffing aangevraagd worden om het digestaat te gebruiken in de landbouw. Dit dient te gebeuren bij de Federale Overheidsdienst (FOD) Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu. Dit impliceert onder andere dat de aard, de oorsprong en de hoeveelheden gekend moeten zijn en moeten worden gearchiveerd. Bij afzet op eigen land of grond in vruchtgebruik is het genoemde KB niet van toepassing (Biogas-E, 2007a). 99
6.3.3
Het digestaat van de droge vergisting Bij de droge vergisting van GFT-afval, zoals in de DRANCO-installatie te Brecht, wordt het digestaat gescheiden in een dikke en een dunne fractie. Dit gebeurt bijvoorbeeld met een centrifuge of een vijzelpers. De dunne fractie wordt doorgaans naar een waterzuiveringsinstallatie geleid of wordt ingedampt waarna alleen minerale residu’s overblijven. De dikke fractie wordt in een dergelijke vergistingsinstallatie meestal nagecomposteerd na toevoegen van structuurmateriaal. Bij IGEAN wordt ongeveer 40 % tot 45 % van het GFT-afval dat in de vergisting wordt verwerkt uiteindelijk omgevormd tot compost (Biogas-E, 2006). Indien enkel bermmaaisel zou kunnen worden vergist, dan zou meer dan 80 % van het toegevoegde bermmaaisel als digestaat de vergister verlaten (Van den Berg & Meuleman, 2003). De dikke fractie kan ook worden gedroogd en eventueel geperst tot een mestkorrel. Bij IGEAN verliep de nacompostering van het digestaat zonder problemen wanneer een kleine fractie bermmaaisel werd bijgemengd in de inputstroom (Magielse, 2007). Er wordt verwacht dat ook bij grotere fracties bermmaaisel en zelfs bij een droge vergisting van enkel bermmaaisel de nacompostering geen problemen met zich zal meebrengen. Volgens Jan Smis (OWS, persoonlijke communicatie) zou zelfs een bijmenging met structuurmateriaal niet noodzakelijk zijn om het digestaat na te composteren: een combinatie van persen en actief beluchten zou een voldoende zuurstoftoevoer kunnen garanderen. Sommige bronnen claimen zelfs dat het digestaat gemakkelijker te composteren is dan vers bermmaaisel (Van den Berg & Meuleman, 2003). Bovendien zou de ontwatering beter verlopen wanneer meer vezelrijk materiaal, zoals bermmaaisel, wordt bijgemengd met de overige inputstromen. Over de exacte samenstelling van het digestaat van de droge covergisting van bermmaaisel zijn geen gegevens beschikbaar, maar het bermmaaisel geeft geen nadelige invloeden op de kwaliteit van de compost (Magielse, 2007). Eventuele aanwezige pathogenen en onkruidzaden in het bermmaaisel worden door de vergisting in combinatie met de aerobe nacompostering tot een veilig niveau herleid (Leenknegt, 2004).
6.3.4
Het digestaat van de natte vergisting met OBA of met organische mest Voor optimale werking van de vergister vindt er best een scheiding van het digestaat plaats in een dunne en dikke fractie. Dit gebeurt met een centrifuge, een vijzelpers, een zeefbandpers of een trommelzeef. Hierbij wordt een deel van de dunne fractie teruggevoerd naar de voorbehandeling. Dit zorgt voor een enting van het inputmateriaal, maar genereert ook een mengsel met een hoger vochtgehalte dat gemakkelijker te bewerken is. Zeker wanneer bermmaaisel als co-product wordt ingezet is dergelijke enting aangewezen gezien het relatief hoge droge stofgehalte van het maaisel. De dikke fractie uit de natte vergisting kan worden nagecomposteerd, mits toevoeging van structuurmateriaal, of kan worden gedroogd en tot een mestkorrel worden geperst. Echter, dergelijke droging is zeer energieverslindend: tot 3000 à 3500 MJ per ton ingaand product, afhankelijk van het initiële en het beoogde droge stofgehalte van het digestaat (Lemmens et al., 2007). Het gedeelte van de dunne fractie dat niet als entmateriaal wordt hergebruikt, kan worden ingedampt of naar een waterzuiveringsinstallatie worden gevoerd. Na indamping blijven minerale residu’s over die verder kunnen worden gedroogd. Wanneer het naar een 100
waterzuivering wordt geleid, wordt de dunne fractie vaak in een eerste fase over een stripper geleid om het van de ammoniakale stikstof, waarmee het zwaar beladen is, te ontdoen. De waterzuivering van de dunne fractie gebeurt op basis van biologie – de zogenaamde membraan bioreactoren (MBR) – of kan fysisch gebeuren met behulp van diverse filters. Een nieuwere techniek zijn de zogenaamde constructed wetlands (rietvelden) waarbij men via opeenvolgende denitrificatiestappen en diverse plantensystemen tot loosbaar water komt (BiogasE ,2007a; Tas et al., 2001; Verstrynge, 2008). Tas et al. (2001) geven een indicatie over de samenstelling van het digestaat wanneer bermmaaisel in een aantal verhoudingen wordt bijgemengd met dierlijke mest (Tabel 20). Voor de bijmenging met enkel rundveedrijfmest werd ook de doorrekening gedaan wanneer het digestaat wordt gescheiden in een dunne en in een dikke fractie. Tabel 20: Voorspelling van de samenstelling van het digestaat voor de covergisting van bermmaaisel met mest volgens 3 scenario’s (Tas et al., 2001) Scenario Input Rundveedrijfmest Bermmaaisel Kuikenmest GFT Totaal
1 [ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar] [ton/jaar]
Digestaat samenstelling Hoeveelheid [ton] Droge stof [%] Organische stof [g/kg ds] N-tot [kg/ton] P als P2O5 [kg/ton] Cd [mg/kg ds] Cr [mg/kg ds] Cu [mg/kg ds] Ni [mg/kg ds] Pb [mg/kg ds] Zn [mg/kg ds] Hg [mg/kg ds] As [mg/kg ds]
totaal 18 295 11 580 4.8 2 0.24 10 34 16 20 152 0.05 0.6
15 000 4000 0 0 19 000 dunne fractie 12 807 5.0 580 5.5 0.6 0.24 10 34 16 20 152 0.05 0.6
2
3
0 15 000 4000 4000 17 500 0 0 4 000 21 500 23 000 dikke fractie 5489 24.7 580 3.2 5.2 0.24 10 34 16 20 152 0.05 0.6
totaal totaal 19 590 21 858 48 10.5 796 483 30.8 4.8 16.2 2.3 0.2 0.4 9 23 148 41 34 24 11 44 328 210 0.02 0.37 0.6 2.5
Noot 1: voor scenario’s 2 en 3 werd niet doorgerekend hoe de samenstelling van de dunne en de dikke fractie verschilt van deze van het ongescheiden digestaat. Noot 2: Voor de zware metalen wordt verondersteld dat deze zich volledig hechten aan de droge stof.
Vergeleken met zuiver runderdrijfmest, dat doorgaans reeds een laag organisch stofgehalte bevat, is dit laatste nagenoeg gelijk gebleven, terwijl deze van het digestaat van het co-vergiste kuikenmest met meer dan 15 % is afgenomen. Bij bijmenging met drijfmest kan worden verwacht dat het DS-gehalte van het digestaat toeneemt en het digestaat bijgevolg minder vloeibaar wordt naarmate er een grotere fractie bermmaaisel wordt covergist. Het totale stikstofgehalte van zuiver bermmaaisel – 4,2 kg N/ton volgens Tas et al. (2001) – ligt sterk in lijn met dat van runderdrijfmest en is slechts enkele eenheden 101
lager dan bij varkensdrijfmest. Voor deze mestsoorten zal de bijmenging met bermmaaisel bijgevolg nagenoeg geen invloed hebben op het stikstofgehalte. Bij de covergisting met mestsoorten die een veel hoger stikstofgehalte dan bermmaaisel bevatten, zoals pluimveemest, mag verwacht worden dat een soort verdunning optreedt waardoor het stikstofgehalte van het digestaat lager ligt in vergelijking met de vergisting van deze mestsoorten zonder bijmenging van bermmaaisel. Zeker voor slachtkuikenmest, waar stikstof het beperkende element is voor de maximaal uit te rijden hoeveelheden, impliceert een covergisting met bermmaaisel dat een groter aandeel digestaat kan worden toegediend om de totale fosforbehoefte van het gewas te dekken. Het minerale stikstofgehalte van het digestaat voor de scenario’s uit Tabel 20 is niet bekend. Vergeleken met organische mest zal bermmaaisel minder vlot mineraliseren en het lijkt dan ook dat de bijmenging van bermmaaisel geen verhogend effect zal hebben op het minerale stikstofgehalte van het digestaat. Ook op het fosfaatgehalte zal toevoeging van bermmaaisel zeker geen verhogend effect hebben. Met een gehalte van 1,5 g P2O5 per kg bermmaaisel (Tas et al., 2001) zal een covergisting van runderdrijfmest met bermmaaisel geen effect hebben op het fosforgehalte van het digestaat; voor varkensdrijfmest en pluimveemest zal de bijmenging van bermmaaisel zelfs een verlagend effect hebben, wat gunstig kan zijn in het kader van de uitrijregeling. Zware metalen blijven zoals reeds eerder vermeld volledig achter in het digestaat. De gemiddelde samenstelling aan zware metalen in bermmaaisel, zoals destijds geanalyseerd door De Wilde & Hermy (2000), ligt in lijn van gehalten aangetroffen in dierlijke mesten, of liggen vaak zelfs een orde van grootte lager. Covergisting van bermmaaisel heeft met andere woorden geen nadelige invloed op het gehalte zware metalen in het digestaat. Over aanwezigheid van kiemkrachtige (onkruid)zaden in het digestaat bestaat er in de literatuur geen eenduidig antwoord. Kweektesten uitgevoerd door Kasper (2004) met het digestaat van vergist bermmaaisel en mest na de hygiënisatiestap (1 uur op 70 °C) hebben aangetoond dat het digestaat vrij is van kiemkrachtige onkruidzaden. Ook tonen kiemtesten van vergiste zaden van onder meer wintertarwe, ridderzuring en herik aan dat van alle gewassen na een verblijftijd van 21 dagen in de reactor de kiemkracht volledig verdwenen is. Dit geldt bij de mesofiele vergisting (37 °C). Bij de thermofiele vergisting (53 °C tot 55 °C) hadden al de zaden na 1 dag reeds hun kiemkracht verloren (Schrade et al., 2003). Volgens POVLT (2007) daarentegen wordt aangeraden om minstens 14 dagen een constante temperatuur van 55 °C aan te houden voor een volledige vernietiging van de onkruidzaden. Een klassieke vergisting bij 38 °C zou dus weinig garanties bieden voor een volledige doding van de onkruidzaden. Bovenstaande bevindingen zijn niet eensluidend, en eenduidige conclusies kunnen bijgevolg niet worden getrokken. Dit vergt nog onderzoek (Mondelinge communicatie, VLACO vzw). Indien het digestaat later wordt toegediend als bodemverbeteraar of als meststof op land- of tuinbouwgrond, wordt bermmaaisel met veel onkruidzaden veiligheidshalve best niet gebruikt voor de covergisting met dierlijke mest. Nacomposteren kan hiervoor een oplossing bieden indien voldoend hoge temperaturen kunnen aangehouden worden. Voor hygiënisatie (afdoding van plantpathogenen en zaden) kunnen voorlopig dezelfde richtlijnen als bij compostering van groenafval of GFT gehanteerd worden: Tijdens de nacompostering is een thermofiele piek vereist van minstens 60 °C gedurende 4 dagen of minstens 55 °C gedurende 12 dagen. 102
6.4
Economische aspecten van het vergistingsproces
6.4.1
Algemeen De rendabiliteit van een vergistingsproces is afhankelijk van zeer veel factoren (Velghe, 2008): de biogasopbrengst en –samenstelling; de marktprijs van de groene stroom; de afzet en/of verwerking van het gevormde digestaat; de gate fee van de inputproducten die o o
voor energiegewassen en mest bepaald wordt door de marktprijs; voor nevenstromen – bijv. bermmaaisel - sterk afhankelijk is van de transportafstand, de voorbehandeling en de zuiverheid van het maaisel;
de investeringskost van de installatie; deze is evenredig met het elektrisch vermogen van de WKK; het thermisch en elektrisch rendement van de motor; de overheidssteun zoals VLIF, een ecologiepremie, subsidies voor energiegewassen, een verhoogde investeringsaftrek voor energiebesparende investeringen en groene stroom- en warmtekrachtcertificaten. De beslissing om bermmaaisel als inputstroom in een vergistingsinstallatie op te nemen zal afhangen van de rendabiliteit. Deze zal minstens even hoog moeten liggen als voor de situatie waarbij geen bermmaaisel wordt covergist. In volgend hoofdstuk worden de financiële aspecten van natte mesofiele covergisting van bermmaaisel begroot, vermits dit de meest voorkomende vorm van biogasproductie is. Vermits droge vergisting slechts in zeer beperkte mate wordt toegepast in Vlaanderen en geen specifieke cijfers beschikbaar zijn wordt hier niet verder op ingegaan.
6.4.2
Economische aspecten van natte mesofiele co-vergisting Volgende berekeningen zijn gebaseerd op de studie 'Verkennend onderzoek naar mogelijkheden voor de inzet van bermgras in Overijssel voor duurzame energieopwekking' uit 2003. Bij deze berekeningen is uitgegaan van een vergistingsinstallatie waarin jaarlijks 12 000 ton bermmaaisel wordt verwerkt. De 3 installatie bestaat uit 4 reactoren die elk een inhoud hebben van ongeveer 700 m . 3 De installatie produceert jaarlijks ongeveer 1,2 miljoen m biogas waarmee netto 2,3 GWh elektriciteit kan worden opgewekt. In onderstaande tabel is een schatting gemaakt van de financiële haalbaarheid van de vergister op basis van de terugverdientijd. Hierbij zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd: • Als innametarief is 35 €/ton verondersteld. De verwerker kan immers hetzelfde tarief aanrekenen als een composteerder aanrekent voor inname. Omdat de vergister zich normaliter op het terrein van de
103
composteerder bevindt zijn er geen additionele kosten in rekening gebracht voor het vervoer van het digestaat; • Het proces levert circa 10 000 ton digestaat op dat moet worden nagecomposteerd. Hoewel wordt geclaimd dat het digestaat gemakkelijker te composteren is dan vers materiaal, is aangenomen dat de kosten voor nacompostering 35 €/ton bedragen; • De geproduceerde elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net tegen een tarief van 13,2 eurocent/kWh. Bij de berekeningen is er in eerste instantie van uitgegaan dat de warmte niet kan worden afgezet; • Bij de investeringskosten is geen rekening gehouden met de kosten voor huur of koop van grond en met eventuele kosten voor teruglevering aan het net. Daar staat tegenover dat ook geen rekening is gehouden met mogelijke subsidies en ondersteunde fiscale maatregelen; Tabel 21: Financiële haalbaarheid van vergisting van bermgras Algemene parameters Alternatieve verwerkingskosten bermgras (composteren) Aantal reactoren Reactor grootte Gasopbrengst bermgras Installatievermogen WKK Geproduceerde hoeveelheid energie Afzetmogelijkheid van geproduceerde energie Verwerkingskosten digestaat (na-compostering) Hoeveelheid bermgras Netto investeringen (excl. grond / excl. subsidies) Vergistingsinstallatie WKK eenheid Terrein geschikt maken voor inkuilen Totale investering Kosten Additionele transportkosten t.o.v. composteren Kosten voor inkuilen Onderhoud vergister en WKK Loonkosten (1 fte) Nacomposteren bermgras Totale kosten Baten Elektriciteitsverkoop Inname bermgras Totale baten Totale opbrengsten Terugverdientijd
35 €/ton 4 3 684 m 3 1 200 000 m /jaar 315 kWe 2316 MWh warmte 2947 MWh elek. 0 % van warmte 100 % van elek. 35 €/ton 12 000 ton 959 000 € 236 000 € 109 000 € 1 304 000 € 0 €/jaar 80 000 €/jaar 52 000 €/jaar 45 000 €/jaar 361 200 €/jaar 538 200 €/jaar 306 000 €/jaar 420 000 €/jaar 726 000 €/jaar 187 800 €/jaar 7 jaar
Uit deze kosten/batenanalyse (geldig voor de Nederlandse situatie) zou dus blijken dat vergisting van bermmaaisel gekoppeld aan de productie van groene stroom in de huidige omstandigheden een rendabele operatie is waarbij de investering op een korte tijd kan worden terugverdiend. 104
6.5
Huidige capaciteit in Vlaanderen voor verwerking van bermmaaisel via vergisting Op basis van aangeleverde adviezen voor milieuvergunningen schat de OVAM het aantal vergunde vergistingsinstallaties in november 2008 in Vlaanderen op ongeveer 40. Uit deze cijfers is evenwel niet op te maken in welke mate de vergunde bedrijven reeds operationeel zijn. Tabel 22: Overzicht van de vegistingscapaciteit in Vlaanderen (situatie 2008, bron Biogas -E, aanvullingen DLV) Exploitant Agri-Power Bio Electric BioEnergy Biofer Biomass Center Ieper Ecomac Goemaere IGEAN IVVO NV IVEB NSBE/POVLT Op De Beeck Samagro Senergho Slachthuis De Rese Van Daele Van Remoortel Jean-Pierre Boeye Storg bvba Johan Vanrolleghem Guilliams Feranor Biogas De Biezen Green Power Thenergo Valmass GS-Energy Quirynen En. Farming Lavrijsen Antoon BIO 7 NV Shanks Vlaanderen Wauters* Boonen*
Locatie Malle Beernem Lommel Budingen Ieper Peer Diksmuide Brecht Ieper Brecht Beitem Kallo Leisele Gits Zedelgem Zomergem Verrebroek Beveren Houthalen-Helchteren Rumbeke Boutersem Roeselare Arendonk Pittem Ieper Vleteren Deinze Merksplas Herk-de-stad St Lenaarts Roeselare Vliermaal Balen
Totaal EG: Energiegewassen
Capaciteit Ton/jaar 30 000* 60 000 225 000 60 000 25 000 14 900 24 000 65 000 50 000 50 000 1900 100 000 36 000 24 000 15 000 10 000 25 000 25 000 23 000 27 000 25 000 60 000 18 000 60 000 120 000 60 000 30 000 35 000 20 000 24 000 60 000 17 000 14 000
Type input Mest, OBA Mest, OBA OBA Mest, OBA Mest, OBA Mest Mest, OBA, EG GFT GFT, OBA Mest, OBA Mest, OBA, EG Mest, OBA Mest, OBA Mest, OBA, EG OBA, eigen afval Mest, OBA, EG Slib Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG OBA OBA Mest, OBA, EG Mest, OBA, EG / Mest, OBA, EG / / /
Status W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W A A A A A A A A A A A A A
1 433 800
A: in aanbouw of in voorbereiding W: in werking *: bron DLV
Volgens Biogas-E bestaan er momenteel in Vlaanderen 17 anaerobe vergistingsinstalalties voor organisch-biologisch afval met een gezamenlijke capaciteit van 17,5 MWe. In 2005 bedroeg het geïnstalleerd vermogen door anaerobe vergisting slechts 8 MWe. Daarnaast zijn 6 installaties in aanbouw en zijn een 40-tal installaties in de vergunningsfase (Biogas-E, pers. communicatie). 105
Een overzicht van bestaande en geplande installaties, gebaseerd op een enquête uitgevoerd door Biogas-E in 2008 en verder aangevuld met gegevens afkomstig van DLV wordt weergegeven in volgende tabel. Gezamenlijk vertegenwoordigen deze bedrijven een verwerkingscapaciteit van organisch afval van ongeveer 1,4 miljoen ton per jaar. Het is dus duidelijk dat de huidige capaciteit in vergelijking met andere vormen van energieopwekking nog steeds beperkt is maar wel in een steile groeifase zit. Bovendien zijn deze installaties verspreid over het ganse Vlaamse grondgebied, met evenwel de nadruk op de gebieden met hoge mestdruk, met name West Vlaanderen, Antwerpen en Limburg. Een groot aantal van deze vergisters zijn in de eerste plaats bedoeld om ingezet te worden in het kader van mestverwerking en vergen de toevoeging van andere, meer energiehoudende vormen van organisch afval. Deze installaties vormen in principe dus evenveel potentiële afnemers van bermmaaisel, zeker wanneer de prijzen van de landbouwproducten zoals maïs of aardappelen hoog zijn. Technisch gezien is het mogelijk om in de dergelijke vergisters tot maximaal 10 % tot 15 % bermmaaisel bij te mengen, wat inhoudt dat in Vlaanderen in principe jaarlijks maximaal 140 000 à 210 000 ton bermmaaisel zal kunnen verwerkt worden. Een belangrijke voorwaarde hierbij is dat het maaisel van aanvaardbare kwaliteit is en continu kan worden aangeleverd. Dit vereist dus in elk geval dat hoogkwalitatieve tussentijdse opslag dient voorzien te worden. Daarnaast dient benadrukt dat met de bijmenging van bermgras in natte vergisters op dit ogenblik nog weinig of geen praktijkervaring is opgedaan. De capaciteit voor droge vergisting, waar wel reeds werd aangetoond dat bijmenging zonder veel problemen kan gebeuren, blijft voorlopig zeer beperkt. De keuze van de invoermaterialen voor vergisting wordt in belangrijke mate gestuurd door economische overwegingen en op dit ogenblik kan men zeker nog niet spreken van een stabiele markt. De toekomst zal uitwijzen in welke mate bermmaaisel kan concurreren met bijvoorbeeld energiegewassen en diverse afvalstromen.
6.6
SWOT-analyse vergisting van bermmaaisel
6.6.1
Sterktes Via de co-vergisting van bermmaaisel wordt de aanwezige energie op een zeer nuttige manier benut en ontstaat een synergie-effect met het coproduct; Mestverwerking is in volle opgang en energetische valorisatie van mest via vergisting vergt sowieso bijmenging van andere producten; Sites voor de (voorziene) bouw van mestvergistingsinstallaties liggen verspreid over gans Vlaanderen, waardoor de transportkosten van bermmaaisel naar deze installaties beperkt kan blijven; De technische haalbaarheid van droge co-vergisting volgens het DRANCOprincipe is reeds bewezen.
106
6.6.2
Zwaktes De haalbaarheid van natte co-vergisting met bermmaaisel is in de praktijk nog niet aangetoond en extra onderzoek blijft noodzakelijk vooraleer systematisch bermmaaisel kan worden verwerkt; Het percentage bijmenging zal in natte installaties steeds zeer beperkt zijn, waardoor er ook maar een beperkte hoeveelheid maaisel zal kunnen worden geaccepteerd door de installaties; Droge vergisting volgens het DRANCO procedé wordt in Vlaanderen slechts in zeer beperkte mate toegepast en binnen de bestaande installatie(s) is momenteel geen capaciteit aanwezig om maaisel op te nemen als inputstroom; De vergisting geeft aanleiding tot de productie van digestaat waarvan de afzet op bepaalde technische en wettelijke beperkingen stoot. Dit in tegenstelling tot de compostering waarbij de afzet van het eindproduct compost veel gemakkelijker verloopt.
6.6.3
Kansen Gezien de negatieve prijs van het bermmaaisel en de hoge positieve prijs van energiegewassen lijkt het waarschijnlijk dat er in de toekomst meer interesse zal uitgaan voor het bermmaaisel als input voor co-vergisting; Bermmaaisel bezit een voldoende hoog biogaspotentieel om te kunnen concurreren met de stromen die momenteel worden vergist; Het biogaspotentieel van bermmaaisel is erg afhankelijk van verschillende factoren die voor een groot deel bepaald worden door het maaibeheer. Duidelijke richtlijnen binnen het maaibeheer kunnen het een aantrekkelijkere stroom maken. Dit brengt mogelijk een stijging van de kostprijs van het maaibeheer met zich mee.
6.6.4
Bedreigingen Bermmaaisel wordt beschouwd als een afvalstof. Het kan bijgevolg enkel in een vergistinginstallatie verwerkt worden indien de vergister specifiek vergund is voor de verwerking van afvalstoffen. Dergelijke vergunning is moeilijker te bekomen (zie voortgangsrapport Biogas-E, 2007 p. 9), waardoor exploitanten van een vergistinginstallatie van niet-afvalproducten (bijvoorbeeld enkel energiegewassen) minder geneigd zouden zijn bermmaaisel te accepteren. In de praktijk blijkt echter het merendeel van deze verwerkers toch over een vergunning voor afvalstoffenverwerking te beschikken; Andere vergistbare energiegewassen met hoge gasopbrengst kunnen een merktvoordeel hebben t.o.v. bermmaaisel: Bij dalende prijzen voor vergistbare energiegewassen met een hoge gasopbrengst en/of bij hoge energieprijzen wordt bermmaaisel minder interessant als inputproduct; Gebruik van bermmaaisel in continue vergistingsprocedés vergt de continue beschikbaarheid van inputmateriaal, waardoor kwalitatieve opslag noodzakelijk is.
107
7
Biothermische droging van bermmaaisel met dierlijke mest
7.1
Inleiding Biothermische droging van dierlijke mest is een vorm van mestverwerking waarbij dierlijke mest, opgemengd met ander organisch materiaal, in geconditioneerde tunnels wordt gedroogd door een proces van aerobe gisting. Het eindproduct is een bodemverbeterend middel dat wordt aangewend in de land- en tuinbouw. Vermits het eindproduct strikt gezien niet beantwoordt aan de normen voor compost kan in dit geval niet gesproken worden van een eigenlijke compostering. Stapelbare pluimveemest is voldoende droog en is goed biothermisch te drogen ook zonder toevoeging van andere stoffen. Vloeibare mest (varkens, rundvee of pluimvee) kan als zodanig niet biothermisch worden gedroogd omwille van het hoge vochtgehalte en, in bepaalde gevallen, een ongunstige C/N verhouding. Het toevoegen aan ruwe mest van organisch materiaal met een hoger droge stofgehalte zoals bermgras, stro, houtsnippers, droge kippenmest of groencompost kan hiervoor een oplossing zijn. Deze vorm van co-verwerking wordt in Vlaanderen nog slechts op beperkte schaal toegepast en specifieke ervaring met bijmenging van bermgras werd nog niet opgedaan.
7.2
Beschrijving van het procedé Onderstaande beschrijving van het drogingsprocedé is gebaseerd op de werking van de installatie van het bedrijf Op de Beeck NV gelegen te Kallo, zoals beschreven door DLV in het kader van de milieuvergunningsaanvraag. Het bedrijf Op de Beeck NV is momenteel vergund voor het verwerken van koolstofrijke producten in de mestverwerking voor 100 000 ton/jaar. De verwerking omvat een biothermische droging van mest, aangevuld met andere organische stromen, in geconditioneerde droogtunnels (zie Figuur 13). In deze coverwerking wordt uiteindelijk een bodemverbeterend middel geproduceerd voor de akkerbouw en de tuinbouw. Biothermische droging omvat de volgende processen: 1. Opslag van de grondstoffen en afvalstoffen; 2. Mengen van de grondstoffen in een speciaal ontworpen menginstallatie; 3. Opbrengen van spui en vloeibare OBA-stromen op te verwerken mengsel; 4. Biothermisch drogen in gesloten tunnels met geforceerde beluchting; 5. Opslag en afvoer van het eindproduct.
7.2.1
Opslag van grondstoffen en afvalstoffen De grondstoffen en te verwerken afvalstoffen worden gescheiden opgeslagen zoals geïllustreerd in Figuur 11. Dit laat toe om bij de latere verwerking de optimale mengverhoudingen toe te passen.
108
Figuur 11 :Gescheiden opslag van de vaste grondstoffen (bron DLV)
7.2.2
Menginstallatie en vulling van de tunnels De menging van de vaste mest met het organisch afval gebeurt onmiddellijk na het binnenkomen in de overdekte mestverwerkingshal (mest) en op het terrein voor de organische grondstoffen. De menginstallatie (Figuur 12) bestaat uit 6 mengbakken (doseerders) voorzien van brekers en een weegsysteem. Hiermee kan perfect de mengeling gedoseerd worden in de gewenste verhoudingen. De mengbakken worden met een bulldozer gevuld. Vanuit de mengbakken valt het product op een transportlijn waarop bevochtigers staan. Deze bevochtiging vlak voor het mengen en vullen van de tunnels activeert het mengsel en biedt tegelijkertijd een oplossing voor het hergebruik van het spui van de zuurwassers (ammoniumsulfaat) of van vloeibare organisch-biologische afvalstoffen (OBA). De menglijn eindigt op een trommelmenger die het product terug op de werkvloer stort. Eenmaal het product gemengd worden de tunnels (Figuur 13) gevuld met de bulldozer. Dit moet gelijkmatig gebeuren om een goede biothermische droging te garanderen. De tunnels worden ongeveer 2 à 3 meter hoog gevuld. Er zijn 5 tunnels met volgende afmetingen: • • • • •
Breedte: Lengte: Oppervlakte: Hoogte: Vulcapaciteit:
8m 40 m 320 m² 6m 700 m³ 109
Figuur 12: Menginstallatie met trommelmenger (bron DLV)
Figuur 13: Composteringstunnel (bron DLV)
7.2.3
Biothermisch drogen van het organisch mengsel In de tunnels vindt een aeroob composteringsproces plaats. Lucht wordt door ondergrondse kanalen gestuurd via een Spigot vloer (Figuur 14). Een Spigot vloer is een betonnen vloer waarin kunststof buizen gelegd zijn die op regelmatige afstand geperforeerd zijn. Hierop zijn speciale spuitstukken gemonteerd die de lucht gelijkmatig door de compost sturen. Een uniforme en goede beluchting wordt 110
hierdoor gegarandeerd. Met de lucht wordt zuurstof aangevoerd, essentieel voor het aerobe drogingsproces. Bij de biothermische droging is het van belang de temperatuur, de zuurstof en het vochtgehalte van de inkomende lucht te sturen. Deze parameters worden allen continue opgemeten en geregistreerd. De inkomende lucht kan naargelang het stadium van het proces bijgemengd worden met verse lucht of overwegend bestaan uit gerecirculeerde lucht. Een voorbeeld van een mogelijk beluchtingspatroon in een proces van 1 week verloopt als volgt: • Legen en vullen van de tunnel: 8 + 8 uur • Doorblazen van het materiaal: 7 u (5 % verversen, temp. op ca. 50 °C) • Hygiëniseren
1 uur 70 °C
• Biothermisch drogen
ca. 72 uur (20 % verse lucht op ca. 50 °C)
• Afkoelen
ca. 24 uur (70 % verversen)
Figuur 14: Spigotvloer (bron DLV)
7.2.4
Opslag van het eindproduct Na de biothermische droging worden de tunnels geledigd met een bulldozer (dit is een andere bulldozer dan in de menghal om crosscontaminatie te vermijden) en de compost wordt op dijken gebracht in de stockagehal die sanitair volledig gescheiden is van de menghal. Tijdens deze periode rijpt het product nog een beetje verder af en verhoogt de stabiliteit, waarbij tegelijkertijd de geur vermindert.
111
7.3
Karakteristieken van het eindproduct Het eindproduct van de biothermische droging vindt voornamelijk zijn afzet in Frankrijk en moet daarbij voldoen aan de NF U-normen. Een bijkomende vereiste is dat het product gedurende minstens 1 uur op 70 °C wordt gebracht. Dit tracht men te bekomen door steeds minimaal 50 % kippenmest bij te mengen. De fractie bermmaaisel kan bijgevolg zeker niet hoger dan 50 % worden opgedreven (Marc De Bruyn, Op de Beeck, persoonlijke communicatie). Tabel 23 geeft de grenswaarden weer waaraan het eindproduct van de biothermische droging moet voldoen. De vetgedrukte waarden hebben betrekking op de NF U-norm (Filip De Keyzer, Op de Beeck, persoonlijke communicatie). Tabel 23: Vereisten eindproduct biothermische droging bij Op de Beeck Min-N/Tot-N
> 15 %
ofwel
7.4
(snelwerkende N + min-N)/Tot-N
> 30 %
OS-gehalte
≥ 35 %
pH
6,5 – 9,5
DS-gehalte
≥ 45 %
onzuiverheden (>2 mm)
< 0,5 %
steentjes (>5 mm)
<2%
kiemkrachtige zaden
< 1/liter
As
< 150 mg/kg DS
Cd
< 1,5 mg/kg DS
Cr
< 70 mg/kg DS
Cu
< 250 mg/kg DS
Hg
< 1 mg/kg DS
Pb
< 120 mg/kg DS
Ni
< 20 mg/kg DS
Zn
< 750 mg/kg DS
OS-gehalte/N-org
≤ 55
Tot-N/DS-gehalte
≤4
Tot-N
tussen 2 % en 3 %
Tot-P2O5
tussen 2 % en 3 %
K
<3%
Vereisten voor de co-verwerking van bermmaaisel Rechtstreekse ervaring met de biothermische behandeling van bermmaaisel is er momenteel niet. De invloed van het bermmaaisel op het procesverloop kan moeilijk vooraf worden ingeschat maar toch wordt verwacht dat het bermgras geen noemenswaardige problemen zal stellen tijdens de biothermische droging. Uit ervaring is geweten dat indien het verwerkingsproces mislukt, dit te wijten is aan een te hoog vochtgehalte van het geheel en niet aan de aanwezigheid van één enkele component. 112
Het bermmaaisel als toevoegsel in de biothermische droging mag een maximale lengte van 4 à 5 cm hebben (Marc De Bruyn, Op de Beeck, persoonlijke communicatie). Wanneer het bermgras wordt gemaaid met een maaitoestel anders dan de klepelmaaier, zal het bermgras derhalve gehakseld moeten worden alvorens het in de tunnels wordt gereden. Het eindproduct mag slechts een beperkte hoeveelheid onzuiverheden bevatten. Dit wil zeggen dat ofwel het bermmaaisel ofwel het eindproduct moeten ontdaan worden van quasi alle zwerfvuil. Deze voorwaarde is m.a.w. strenger dan bij compostering geldt. Er wordt verwacht dat, wanneer gebruik zou worden gemaakt van voorbehandeld bermmaaisel, de biothermische droging geen grote verschillen zal vertonen vergeleken met vers materiaal.
7.5
Mogelijke invloed van bermgras op de kwaliteit van het eindproduct De aanwezigheid van zware metalen in het bermgras zal allicht geen beperkingen stellen aan de mengverhouding van het bermgras. Door De Wilde & Hermy (2000) werden 48 stalen bermgras geanalyseerd op het gehalte zware metalen. De maximumwaarden van de onderzochte stalen lagen steeds ruimschoots onder de vereiste grenswaarden van het eindproduct. Met een concentratiefactor32 van 1,4 worden zelfs geen problemen verwacht. Om dezelfde reden mag verwacht worden dat het gehalte steentjes in het bermgras voldoende laag is om beneden de voorgestelde norm van 2 % te vallen. Er wordt verwacht dat het bermgras geen directe invloed zal hebben op de pH van het eindproduct. Zelfs wanneer ingekuild bermgras zou worden gebruikt zou de lagere pH waarschijnlijk geen problemen stellen aan de pH van het eindproduct ten gevolge van de neutraliserende werking van het vrijgezette NH3. Door de aanwezigheid van onzuiverheden in het bermgras kunnen wel problemen verwacht worden met de vereiste kwaliteit van het eindproduct. Het is van groot belang dat het bermmaaisel voorafgaandelijk wordt ontdaan van het eventueel aanwezige zwerfvuil. Het gehalte kiemkrachtige zaden kan eveneens onder controle worden gehouden. De regel van de bezemrichtlijn, die stelt dat het geheel minstens gedurende 1 uur een temperatuur van 70 °C moet hebben en die specifiek tot doel heeft om (dierlijke) pathogenen af te doden, wordt hier toegepast. (Voor afdoding van zaden in de compostering geldt het criterium van ofwel 4 dagen bij 60 °C, ofwel 12 dagen bij 55 °C). Belangrijk is natuurlijk dat deze temperatuur wordt bereikt en dat het bermgras het temperatuursverloop niet nadelig beïnvloedt. Wat het effect is op het droge stofgehalte van het eindproduct, zal sterk afhangen van de weersomstandigheden tijdens het maaien. Maaisel dat geklepeld is en opgezogen wordt met een maaizuigcombinatie heeft doorgaans een vochtgehalte van 40 % tot 50 % (Van Dale, 1994) en zelfs 60 % (Leenknegt, 2002). Het DSgehalte van aangevoerd bermmaaisel ligt bijgevolg hoger dan het droge stofgehalte van een gemiddelde dikke fractie varkensdrijfmest zoals aangegeven 32
120 ton beginproduct levert ca. 85 ton afgewerkt product, wat overeenstemt met een reductievermindering van 30 % of een concentratieverhoging van 1,4. 113
door de databank van de Bodemkundige Dienst van België, m.n. 31 %. Er kan bijgevolg verwacht worden dat het bijmengen van bermmaaisel geen nadelig effect heeft op het DS-gehalte van het eindproduct. Het effect van het bijmengen van bermmaaisel op de overige parameters (OSgehalte, Min-N/Tot-N, OS-gehalte/N-org, Tot-N/DS-gehalte, Tot-N, Tot-P2O5 en K) kan uiterst moeilijk worden ingeschat. Enkel proefondervindelijk zou kunnen uitgemaakt worden hoe deze parameters worden beïnvloed in functie van het gehalte bermgras.
7.6
SWOT-analyse biothermische droging
7.6.1
Sterktes Biothermische droging is een eenvoudig en robuust procedé; Er kan verwacht worden dat een vrij belangrijke bijmenging van bermmaaisel mogelijk is; Mestverwerking in Vlaanderen is in volle ontwikkeling; de kans is dus niet onbestaande dat het aantal dergelijke verwerkingsinstallaties zal toenemen; Er zijn geen nadelige effecten te verwachten van de toevoeging van bermmaaisel op de kwaliteitsparameters van het eindproduct, met uitzondering van onzuiverheden te wijten aan zwerfvuil; Er bestaat ervaring met biothermische droging, en co-verwerking van bermmaaisel lijkt, op basis van de kwaliteit van het maaisel en op basis van een eerste experimentele uitvoering technologisch, realiseerbaar.
7.6.2
Zwaktes De huidige capaciteit voor biothermische droging in Vlaanderen is beperkt tot enkele bedrijven waardoor ook het potentieel aanvoergebied voor bermmaaisel beperkt is; Tenzij geklepeld moet het bermmaaisel verkleind worden vooraleer het kan bijgemengd worden; Het is (nog) niet duidelijk tot welk percentage bijmenging van bermmaaisel mogelijk is; Zwerfvuil in het bermmaaisel is een sterk beperkende factor voor de kwaliteit van het eindproduct; Er bestaat sterke concurrentie van andere bijmengingsproducten.
7.6.3
Kansen Vlaanderen zal voor zijn mestverwerking nog geruime tijd aangewezen zijn op export, zodat het aanbod aan deze vorm van verwerkingscapaciteit voor bermmaaisel mogelijk zal toenemen.
7.6.4
Bedreigingen Er is een sterke afhankelijkheid van de Franse markt voor de afzet van de producten van biothermische droging; Alternatieve vormen van mestverwerking kunnen de biothermische droging minder interessant maken. 114
8
Verbranding van bermmaaisel
8.1
Inleiding “Verbranding is een beproefde technologie die op korte termijn een grootschalige uitbreiding van het energetisch gebruik van biomassa mogelijk maakt”, zo stelt althans, in algemene termen, ODE-Vlaanderen. Deze uitspraak dient uiteraard onmiddellijk genuanceerd te worden gezien het bestaan in Vlaanderen van het verbrandingsverbod, waardoor verbranding geen algemeen toepasbare techniek is. In dit hoofdstuk wordt nagegaan of ook bermmaaisel in aanmerking komt voor de verbranding en aan welke condities het dan moet voldoen. Net zoals bij de andere verwerkingstechnieken wordt ook voor de verbranding een overzicht gegeven van de eigenschappen van de verschillende restproducten die ontstaan uit de (co)verbranding van bermmaaisel. Er wordt gestart met een beknopte algemene toelichting van het verbrandingsproces.
8.2
Milieutechnische beschrijving van de verbranding
8.2.1
Algemene procesbeschrijving33 Bij verbranding wordt het brandbare materiaal in de brandstof geoxideerd. Hierbij ontstaan naast warmtestraling ook rookgassen die het merendeel van de beschikbare energie bevatten onder de vorm van warmte. Deze warmte kan gedeeltelijk worden gerecupereerd en eventueel worden omgezet in andere vormen van energie. De organische verbindingen in het afval zullen verbranden wanneer ze de vereiste temperatuur hebben bereikt en in contact met zuurstof komen. De verbrandingstemperatuur bedraagt doorgaans 800 °C tot 1000 °C. Een moderne verbrandingsinstallatie omvat als belangrijkste onderdelen een verbrandingsoven, een installatie voor rookgasreiniging en een stoomturbine. Voor de verbrandingsoven zijn er een zestal uitvoeringsvormen waarvan de belangrijkste: de roosteroven, de wervelbedoven, de draaitrommeloven en de torbedverbranding. De rooster is de conventionele manier om afval te verbranden. Ook kan organisch afval worden mee verbrand in bijvoorbeeld elektriciteitscentrales of cementovens. Tijdens de verbranding van organisch materiaal ontstaan er verschillende restproducten: rookgassen, vliegassen en bodemassen. In het ideale geval bestaan de rookgassen uit CO2, H2O en N2. Echter, een perfecte verbranding is in de praktijk nooit haalbaar. De gassen bevatten immers altijd een aantal onverbrande koolwaterstoffen, CO en eventueel ook schadelijke verbrandingsproducten zoals vluchtige metalen, metaalverbindingen, NOx, SOx, HCl, dioxinen en furanen. Voor de uitstoot van deze stoffen zijn de grenswaarden 33
Een uitgebreide beschrijving van de verbranding is terug te vinden in het document ‘Reference document on the best available techniques for waste incineration’ dat werd opgesteld door de Europese Commissie in 2006. In deze paragraaf worden enkel de basisprincipes kort aangegeven. 115
van toepassing die door VLAREM II worden opgelegd in afdeling 5.2.3. De verbrandingsinstallaties zijn verplicht tot een continue monstername van de rookgassen met tweewekelijkse analyses van de dioxines en furanen (OVAM, 2006b). Afhankelijk van de inputstromen zijn afwijkingen mogelijk, bijvoorbeeld wanneer onbehandeld houtafval wordt gestookt. Daarnaast worden de stofdeeltjes en sommige zware metalen verwijderd onder de vorm van vliegas. Ook de residu’s van de rookgasreiniging en het slib van de natte wassers vallen onder deze terminologie. Het vliegas/residu van de verbrandingsoven wordt afgevoerd naar categorie-1-stortplaatsen. Naast de vliegassen die met de rookgassen worden verwijderd blijven er ook assen achter op de bodem van de verbrandingsinstallatie. Deze worden ook wel ‘slakken’ genoemd. Deze assen bevatten de onverbrandbare componenten van de brandstoffen. De metallische componenten die in de assen aanwezig zijn, worden ook schroot genoemd. De hoeveelheid bodemas die een verbrandingsinstallatie produceert, is afhankelijk van de hoeveelheid afval, de samenstelling van het afval 34 en de bedrijfsvoering van de installatie. Ze worden deels verwerkt , deels nuttig toegepast en deels uitgevoerd naar Wallonië, Duitsland, Nederland en Frankrijk (cementindustrie). Op basis van gegevens uit 2004 blijkt dat gemiddeld ongeveer 20 % van het gewicht van het afval dat wordt verbrand, achterblijft als bodemas in de verbrandingsreactor en 2 % als schroot. Voor vliegas, ketelas en rookgasreinigingresidu bedraagt deze waarde ongeveer 4 %. (OVAM, 2006b) Bij de verbranding van afval ligt de nadruk vaak op de eliminatie zelf, maar ook de energiewinning wint meer en meer aan belang. Hiervoor worden de hete rookgassen afgekoeld en met de vrijgestelde stoom wordt een stoomturbine aangedreven. De hoeveelheid opgewekte energie wordt in belangrijke mate bepaald door de calorische waarde van de brandstof (kJ per kg DS). Ook het vochtgehalte heeft een onmiddellijke en nadelige invloed op de energieopbrengst. Dit komt omdat via de waterdamp in de rookgassen beduidend wat van de 35 beschikbare energie verloren gaat . Daar komt nog bij dat het water dat eruit verdwijnt niet kan worden hergebruikt. Te natte materie wordt bovendien onvolledig verbrand en een grotere overmaat zuurstof is nodig om de verbranding toch nog optimaal te laten verlopen. Daarnaast zijn door een onvolledige verbranding de rookgassen sterk vervuild en kunnen ze tevens niet sterk worden afgekoeld, wat ten koste gaat van de stoom- en bijgevolg de energieproductie (van der Drift et al., 2004). In het geval van bermmaaisel zal vaak een aparte kunstmatige droogstap 36 aangewezen zijn om een voldoende hoog organische stofgehalte te garanderen in de verbrandingsinstallatie. Voordrogen van biomassa t.o.v. direct verbranden heeft energetische, operationele en economische voordelen. De meeropbrengst weegt ruim op tegen de investerings- en energiekost voor voordrogen.
34
De verwerking bestaat erin dat de assen via een natte wassing verwerkt worden tot grove granulaten, ferro-metalen, non-ferro metalen en zand. De VLAREAconforme grove granulaten worden dan als bouwstof gebruikt. 35
Voor de berekening van de groenestroomproductie wordt dit verlies in rekening gebracht.
36
Voor een cijfermatige toelichting van het nut van een apart droogproces van een aantal natte brandstoffen (koffiedrab en rioolslib) wordt verwezen naar van der Drift et al. (2004). 116
Ook op kleine schaal bestaan er momenteel aangepaste haardvuren of verwarmingsketels waar strobriketten, stropellets of houtpellets worden verbrand voor warmtelevering van de woning of de boerderij. In Vlaanderen werd al gesuggereerd om ook bermmaaisel te verbranden en de bijkomende warmte te gebruiken voor de verwarming van boerderijen of gezinswoningen. Gezien het 37 vochtgehalte van de pellets maximum 15 % mag bedragen en liefst nog minder , is het droogproces ook hier vaak een noodzakelijke tussenstap. Enkel bermgras dat bij zeer gunstige weercondities voldoende lang op de berm is blijven liggen en bovendien minstens eenmaal werd gekeerd, kan zonder een kunstmatige droging worden ingezet. Volgens Koppejan et al. (2001) is dergelijke verwerking van bermmaaisel dan weer geen haalbare kaart gezien de relatief hoge kosten voor de brandstoflogistiek en de pelletering. Deze pelletering is geen noodzaak, maar maakt de brandstof gemakkelijker hanteerbaar daar het volume daardoor vermindert met een factor van 3 à 4.
8.2.2
Drooginstallaties voor bermmaaisel Zoals hierboven is aangehaald, zal bermmaaisel meestal kunstmatig moeten worden gedroogd om de beschikbare intrinsieke energie ten volle te kunnen benutten. Op de markt zijn er verschillende drooginstallaties beschikbaar die gebruikt worden voor allerlei producten zoals slib, mest, gras, … Ook voor bermmaaisel zouden sommige van deze drooginstallaties milieutechnisch in aanmerking kunnen komen. In de oliedroger vindt droging plaats in direct contact met hete olie, waarvoor meestal organische afvalolie benut wordt. Het verdampte water komt vrij in de vorm van (nagenoeg) onverdunde stoom. Na droging wordt de olie grotendeels uit de biomassa geperst en teruggevoerd, maar de gedroogde massa bevat nog behoorlijk wat restanten van de olie. Het gedroogde product heeft de vorm van een harde filterkoek die geschikt is als brandstof voor (vastbed)vergassing. De grootste beperking van het systeem is de geringe beschikbaarheid van afvalolie. In een oliedroger kunnen deeltjes met een grootte van maximum 5 mm gedroogd worden tot bijna 0 % restvocht. Voornamelijk voor het drogen van zeer natte tot zelfs vloeibare materialen is de oliedroger een zeer nuttig instrument. Van der Drift et al. (2004) hebben dergelijke oliedroger uitgetest op bermmaaisel. Het echte droogproces werd in korte tijd gerealiseerd en de verdamping stopte binnen één minuut volledig. Binnen de 10 minuten zakt het eindvocht tot onder de detectiegrens. Via een meertrapsconfiguratie zou het rendement kunnen worden verdubbeld. Uit deze tests bleek ook dat het vetgehalte van het gedroogde maaisel tot 50 % kan bedragen. De onderzoekers verwachten dat dit oliegehalte kan worden gehalveerd met behulp van een beter ontwikkelde oliepers. Het hete gedroogde materiaal dat uit de olie wordt gehaald heeft wel een grote kans op ontbranding wanneer het in contact komt met de lucht. 37
Voor stro met een vochtgehalte van 20 % ligt de energie-inhoud al 18 % lager in vergelijking met stro met 0 % vocht. Voor hout bedraagt de afname 14 % en het zakt zelfs met bijna 60 % voor hout met een vochtgehalte van 50 %. Voor bermmaaisel zijn hierover geen gegevens gekend, maar het is te verwachten dat het verlies minstens even belangrijk is als bij hout. 117
Een cycloondroger bestaat in principe uit twee in elkaar vallende stofscheidingscyclonen. In de buitenste cycloon vindt de directe droging met behulp van een droogmedium plaats (lucht en/of stoom), waarna het gedroogde materiaal zich weer afscheidt van het droogmedium in de binnenste cycloon. Een cycloondroger is vooral geschikt voor producten met ‘aanhangend water’. Bermgras, maar ook hout, die cellulair water bevatten, worden dan ook langzamer gedroogd dan bijvoorbeeld koffiedrab. In tegenstelling tot de oliedroger is de cycloondroger beter geschikt voor materialen met enige vormvastheid en niet te sterk gebonden water. Volgens van der Drift et al. (2004) is de cycloondroger erg geschikt voor het drogen van bermgras, terwijl de oliedroger min of meer geschikt is, mede dankzij het relatief laag watergehalte in het maaisel. In tegenstelling tot de hierboven vermelde droogtechnieken gebeurt het drogen in een trommeldroger ook gedeeltelijk mechanisch door middelpuntvliedende krachten. De droger is horizontaal of licht hellend opgesteld waarbij de in- en uitvoer plaatsvindt aan de uiteinden van de trommel. Vaak wordt ook nog een luchtstroom – bijvoorbeeld stoom - door de trommel geleid waardoor het restvocht nog enigszins verder verlaagd wordt. In een trommeldroger wordt het natte product in contact gebracht met heet gas. Vaak is dit lucht of verdund rookgas. In vergelijking met een oliedroger is de warmteoverdracht 400 maal kleiner. Bovendien is het benodigde volume lucht ongeveer 1000 keer zo groot als het volume olie. Het grote voordeel is dat het eindproduct geen restanten bevat. Het rendement van de trommeldroger, m.n. 60 %, ligt beduidend lager dan dat van de olie- en cycloondroger. Voor zover geweten zijn er nog geen droogproeven gedocumenteerd van bermmaaisel. In een banddroger wordt het te drogen materiaal op een aantal transportbanden, die boven elkaar zijn geplaatst, door de droger heen en weer gevoerd. De voorverwarmde lucht (regelbaar, tot maximaal 120 °C) blaast door de onderste band waarop reeds gedeeltelijk gedroogd product ligt en passeert na herverhitting vervolgens de bovenste band met het nattere product. In een grasdrogerij in Nederland, waar dergelijke droger wordt gehanteerd voor het drogen van maaisel afkomstig van intensief grasland, kan op die manier tot 12 ton waterdamp per uur worden verwijderd met een verblijftijd van het product tussen 30 en 90 minuten, afhankelijk van het vochtgehalte van het gras (Bron: SenterNovem). Om de piekaanvoer van het aangevoerde bermmaaisel in de periode juni – september te kunnen opvangen, zal opslag vóór het droogproces nog steeds aangewezen zijn. Naast de tijdelijke opslag in balen kan ook het inkuilen een nuttige tussenstap betekenen. Wanneer in de drooginstallatie en de verbrandingsinstallatie de nodige capaciteit beschikbaar is, kan het bermmaaisel dan worden uitgekuild en verbrand.
8.2.3
De geschiktheid van bermmaaisel voor verbranding Op basis van informatie uit Nederland levert de roosterverbranding van bermmaaisel samen met huishoudelijk of daarmee vergelijkbaar afval weinig problemen op. Het gras zou gewoon tussen het andere afval in de bunker kunnen worden verbrand (Koppejan et al., 2001). Toch kan het bermmaaisel het verbrandingsproces beïnvloeden en vereist het daarbij bepaalde voorbehandelingsstappen of extra aanpassingen aan de verbrandingsinstallatie. 118
Zwerfvuil dat mogelijks aanwezig is in het bermmaaisel wordt mee verbrand en vormt bijgevolg geen technische beperking voor de verbranding. Bepaalde fracties van het zwerfvuil, waaronder metaal, komen als as onderaan de bodem van de verbrandingsreactor te liggen. Zwerfvuil doet dus wel het asgehalte toenemen. Hetzelfde geldt ook voor de aanwezige grond. Gezien de beoogde energieopbrengst is het aangewezen dat het maaisel een zo hoog mogelijk droge stofgehalte bevat bij een zo laag mogelijke asrest. Bij het meeverbranden met steenkool in een elektriciteitscentrale of cementfabriek is het een voorwaarde dat het bermmaaisel verkleind wordt opdat het op hetzelfde 38 moment kan worden verbrand als de verpoederde steenkool . Het bermmaaisel benadeelt wel de smeltkarakteristieken van de gevormde assen en vermindert op die manier de kwaliteit van de cement. Ook voor de kleinschalige verbranding met warmterecuperatie moet het maaisel eerst verkleind worden wanneer het als geperste balen wordt aangeleverd. Voor de overige uitvoeringsvormen is dit niet nodig. Het assmeltverloop van bermgras verschilt duidelijk van dat van hout : het verwekings-, halve bol- en vloeipunt van bermgras ligt tot enkele honderden graden lager. Het gedrag is wel gelijkaardig als dat van hooi (Tabel 24). Voor het sinterpunt van bermgras wordt dan ook verwacht dat het ongeveer rond 850 °C ligt. Bij dit punt verweken de assen en gaan agglomeraten neerslaan in de reactor. Voornamelijk de vezelige structuur van het bermmaaisel en de alkalizouten zouden hier de oorzaak van zijn. Dit betekent dat speciale voorzieningen moeten getroffen worden om onder andere verkleving, brugvorming en afzetting van de as op de ketelwand te voorkomen (Van den Berg & Meuleman, 2003). Tabel 24: Assmeltgedrag van bermgras, hooi en hout (Van den Berg & Meuleman, 2003) Bermgras
Hooi
Hout
Sinterpunt Verwekingspunt
895
870 970
1180 1470
Halve bolpunt
1210
1040
1600
Vloeipunt
1260
1120
1640
Wat de nutriëntensamenstelling van het bermmaaisel betreft, stelt het hoge stikstof- en chloorgehalte in het bermmaaisel specifieke eisen aan de installatie m.b.t. ontwerp, materiaalkeuze en rookgasreiniging. Volgens Ligthart (1996) bevat 39 bermgras 1,7 % N en 0,36 % Cl op droge stofbasis . De chloor veroorzaakt extra corrosie en vereist investeringen in hoogwaardige en duurdere staalsoorten. Dit gevaar op corrosie treedt al op vanaf een chloorgehalte hoger dan 0,2 ‰ (Huizing & Hillebrand, 2005). Het stikstofgehalte beïnvloedt nadelig de kwaliteit van de rookgassen en vereist op die manier extra investeringen in een De NOx-installatie. 38
Beter verbrande brandstof brengt immers meer energie op. Bovendien zal er op die manier minder onverbrand materiaal in de vliegas aanwezig zijn, wat nadelig is voor de sterkte van de cement die er nadien van wordt geproduceerd. 39
Ter vergelijking: onbewerkt populierenhout bevat volgens de databank Phyllis (http://www.ecn.nl/phyllis) ongeveer 10 keer minder N en 30 keer minder Cl. 119
Ook zou de vorming van NOx verminderd kunnen worden door de luchttoevoer te beperken, zuurstof ‘getrapt’ toe te dienen, rookgas te hercirculeren, de luchtvoorverwarming te verminderen, rookgas opnieuw te gaan verbranden of gebruik te maken van low-NOx-verbranders (Lemmens et al., 2007). Voor het bijstoken met steenkool vereist het chloorrijke bermmaaisel niet perse extra investeringen tegen corrosie indien voldoende zwavel aanwezig is in de kolen (Koppejan et al., 2001) Tijdens de verbranding van bermgras wordt 8,4 % van zijn droge stof omgevormd in as (Ligthart, 1996). De assamenstelling is weergegeven in Tabel 25. Tabel 25: Assamenstelling [gewicht-% van het gehalte oxiden] van de verbranding van bermgras (Ligthart, 1996) CO2 SO3 Cl P2O5 7,9
SiO2 36,7
Fe2O3 0,7
Al2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 1,3 12 3,4 0,7 30,1 0,1
De verbrandingswaarde van bermmaaisel bedraagt volgens de databank Phyllis (http://www.ecn.nl/phyllis) tussen 5,4 en 7,4 MJ/ton verse stof. Volgens Huizing en Hillebrand (2005) gaat dit om bermmaaisel met een vochtgehalte van 50 à 70 %. Op droge stofbasis ligt deze waarde tussen 17,2 en 18,5 MJ/ton gras, wat gelijkaardig is met deze van stro. Het verschil tussen de onder- en bovenwaarden wordt toegeschreven aan de evaporatie van het water dat gevormd wordt uit de waterstof in het materiaal en aan het vochtgehalte.
8.3
Financiële aspecten
8.3.1
Verbranding Het tarief voor het verbranden van huishoudelijke afvalstoffen bedroeg in 2005 gemiddeld 103,03 euro/ton (OVAM, 2006b). Voor de bedrijfsafvalstoffen geldt een verschil in prijs naargelang de verbrandingswaarde van het afval. Omwille van de thermische begrenzing van verbrandinginstallaties kan er bij de inzet van hoogcalorisch afval (> 11 GJ/ton) minder afval worden verbrand en ligt het tarief bijgevolg hoger dan voor laagcalorisch afval. Indien bermmaaisel in aanmerking zou komen voor de verbranding is het niet duidelijk rond welk tarief dat zal liggen. Gezien het niet over een hoogcalorisch product gaat, zal het waarschijnlijk maximaal de prijs van het huishoudelijke afval benaderen. Ook in Koppejan et al. (2001) wordt uitgegaan van een poorttarief van ongeveer 95 euro per ton.
8.3.2
Drooginstallatie De oliedroger kan gemakkelijk en goedkoop in een twee- of drietrapssysteem toegepast worden. Hierbij komen de verdampingskosten per ton water (inclusief investeringsgerelateerde kosten) op 6 tot 11 euro per ton waterverdamping indien de stoom niet hergebruikt kan worden in het productieproces. Bij benutting van de stoom zal de prijs gereduceerd kunnen worden tot 1 à 2 euro per ton waterverdamping. De investering van een systeem met een capaciteit, in termen van materiaal op droge basis, van circa 10 000 ton/jaar om slib te drogen van 75 % naar < 10 % vocht wordt berekend op 130 000 euro. Dit zijn de kosten voor de drooginstallatie inclusief procesbesturing uitgaande van aansluiting bij een bestaande procesvoering. 120
De investering van een cycloondroger met een capaciteit in termen van materiaal op droge basis van circa 10 000 ton/jaar, voor de droging van hout van 25 % tot 50 % naar 10 % vocht, wordt berekend op 500 000 euro. Voor een cycloon voor slibdroging van 75 % naar 10 % vocht zou de investering ongeveer 780 000 euro bedragen. Dit zijn de kosten exclusief bunker, doseersysteem, condensor, luchtverwarmer, afvoersysteem, trappen/bordessen, besturing en leidingwerk (van der Drift et al., 2004). Het is niet duidelijk wat de investeringkost bedraagt van een cycloondroger die geschikt is voor bermmaaisel, maar waarschijnlijk zal deze in dezelfde grootteorde liggen. De kosten voor een banddroger, inclusief energiekosten en afschrijving, bedragen ongeveer 30 à 35 euro per ton output bij 1000 kg waterverdamping (Huizing & Hillebrand, 2005). Voor een trommeldroger is dat volgens dezelfde auteurs slechts 4 à 8 euro. De projectkosten voor het gebruik van een banddroger kunnen 400 000 à 1,2 miljoen euro bedragen (SenterNovem, jaartal onbekend).
8.3.3
Kleinschalige verbranding met warmterecuperatie Volgens Van den Berg & Meuleman (2003) kost het drogen, malen en pelleteren van 1 ton pellets meer dan 100 euro. De transportkost naar en de droogkost in een bestaande trommeldroger van een grasdrogerij worden door dezelfde auteurs geschat op meer dan 75 euro per ton droge stof. In Koppejan et al. (2001) wordt de voorbehandelingskost van deze verwerkingsoptie, m.n. het malen, pelleteren, drogen en de logistiek, op ongeveer 120 euro geschat.
8.4
Beschikbare capaciteit in Vlaanderen voor verbranding In 2005 schommelde de hoeveelheid verbrand huishoudelijk afval en bedrijfsafval in de Vlaamse verbrandingsinstallaties rond 1 200 000 ton, wat ongeveer 95 % bedraagt van de beschikbare Vlaamse verbrandingscapaciteit. In totaal gaat het over 12 roosterverbrandingsinstallaties. Iets meer dan een half miljoen ton brandbaar afval wordt jaarlijks gestort en voor de verbranding van al het brandbaar huishoudelijk en bedrijfsafval werd eenzelfde tekort aan verbrandingscapaciteit aangegeven (OVAM, 2006). Voor bermmaaisel blijkt er m.a.w. geen capaciteit beschikbaar, ook niet met de bouw van een extra voorbehandelingscapaciteit van 150 000 ton bij IOK-IGEMO. Daarnaast zijn er nog vier thermische elektriciteitscentrales van Electrabel (Langerlo, Mol, Rodenhuize en Ruien) waar in het verleden verschillende afvalstoffen zoals slib, koffiedroes, olijfpitten en houtpellets werden bijgestookt met de kolen. In 2004 ging dit over een totaliteit van ongeveer 40 000 ton. Het is niet duidelijk of er in deze installaties nog extra capaciteit beschikbaar zou zijn voor bermmaaisel dat bovendien onder de vorm van pellets dient te worden aangeleverd.
121
8.5
SWOT-analyse verbranding van bermmaaisel
8.5.1
Sterktes Bermmaaisel bevat per eenheid droge stof een energetische opbrengst die gelijkaardig is als dat van hout. Vanuit energetisch opzicht komt het bijgevolg even goed in aanmerking voor de verbranding als hout. De energie nodig voor voordroging van bermmaaisel wordt gecompenseerd door het hogere rendement bij verbranding: De energie nodig om 10 % meer vocht te onttrekken bij voordrogen wordt meer dan gecompenseerd door de hogere energieopbrengst bij verbranding; Zwerfvuil stelt weinig of geen problemen bij deze verwerkingstechniek.
8.5.2
Zwaktes Verbranding staat eerder laag op de ladder van Lansink; Door het bijstoken van bermgras met afval vergroot de asstroom, wat het in vergelijking met verwerkingstechnieken zoals de compostering en de vergisting een veel minder aantrekkelijke milieutechnische verwerkingspiste maakt; Als toegangsprijs bij de verbrandinginstallatie worden voor afval vaak zeer hoge tarieven gevraagd, m.n. 100 euro per ton en meer. Economisch gezien is de verbranding dan ook alles behalve aantrekkelijk; Droging van bermmaaisel vereist veel energie waardoor andere biomassa meer concurentieel wordt. Voorwaarde is een voldoende en voldoend goedkope voorafgaande droging. In de praktijk zal dit wellicht momenteel enkel bij droging op de berm het geval zijn; Bermmaaisel is omwille van zijn relatief hoog stikstof- en chloorgehalte nadelig voor respectievelijk de kwaliteit van de rookgassen en de corrosievorming in de verbrandingsketel. Het vergt dan ook extra investeringen om een installatie geschikt te maken voor de (co)verbranding van bermmaaisel; Het maaisel benadeelt de smeltkarakteristieken van de gevormde assen en hypothekeert sommige eindverwerkingsmogelijkheden van de assen, zoals bijvoorbeeld de productie van cement uit de assen van kolengestookte elektriciteitscentrales.
8.5.3
Kansen Het meestoken van bermmaaisel in een elektriciteitscentrale leidt tot een aanzienlijke verlaging van de CO2-uitstoot vanuit fossiele brandstoffen, gezien de relatief hoge uitstoot uit kolen (Koppejan et al., 2001); Naarmate de markt van het bermmaaisel zich verder ontwikkelt en georganiseerd verloopt, zullen meer en meer de verschillende kwaliteiten van bermmaaisel ook naar verschillende verwerkingslijnen worden afgevoerd. Op de berm gedroogd maaisel zal dan mogelijk een weg vinden naar verbranding; Bermmaaisel komt milieutechnisch ook in aanmerking voor de verwarming van gebouwen. Indien de technieken voor het drogen, het shredderen, het 122
persen van pellets of briketten en de verbrandingsinstallaties op termijn voldoende ontwikkeld zijn om tot een gunstige energetische totaalbalans te komen en de kostprijs kan worden gedrukt, dan kan het bermmaaisel een nuttige toepassing vinden in dergelijke kleinschalige installaties.
8.5.4
Bedreigingen De verbranding, zelfs met energierecuperatie, staat laag op de ladder van Lansink. Dit betekent dat vanuit het beleid slechts zal worden aangestuurd op een verbranding wanneer het niet in aanmerking komt voor de tot nu toe aangehaalde verwerkingstechnieken.
123
9
Vergassing van bermmaaisel
9.1
Procesbeschrijving Vergassing is een thermo-chemisch proces, met als doel de omzetting onder zuurstofarme omstandigheden van koolstofhoudende brandstoffen in een synthesegas, dat hoofdzakelijk (tot 85 %) CO en H2 bevat. Andere fracties van het 40 syngas zijn CO2, CH4, argon en stikstof . De reducerende atmosfeer voor vergassing verhindert de oxidatie van stikstof en zwavel tot NOx en SOx. Zwavel en stikstof worden omgezet in H2S, NH3 en N2 (en HCN). Halogenen in het afval worden integraal in het syngas teruggevonden, maar zijn gemakkelijk te verwijderen in de syngasreiniging. Vastbedreactoren vormen ook teerachtigen en oliën die meegevoerd worden met het gas. Na afscheiding kunnen ze terug naar de vergasser gevoerd worden. Zware metalen komen meestal in de slakken terecht. Vluchtige metalen worden gevangen in de syngaszuivering. In een reeks van reinigingsstappen wordt het syngas gezuiverd van deeltjes en zure gassen (droge filtratie, scrubbers), vervolgens wordt vocht, NH3 verwijderd, waarna een zwavelverwijdering H2S en COS tegenhoudt en omzet in een valoriseerbare zwavelfractie (typische efficiëntie is 95 % tot 99 %). In een absorber wordt met behulp van een amine de zwavel verwijderd, het restgas na zwavelafscheiding wordt verbrand, of teruggevoerd naar de vergasser. De inbreng van de sub-stoechiometrische hoeveelheid zuurstof kan gebeuren onder de vorm van lucht, zuivere zuurstof of stoom. Het gebruik van lucht heeft uiteraard de laagste werkingskosten, maar geeft door de verdunning met de aanwezige stikstof een armere gasfase: • 4 tot 8 MJ/Nm³ bij vergassing met lucht, • 10 tot 15 MJ/m³ bij vergassing met zuurstof. De temperaturen die voor vergassing gebruikt worden, liggen tussen 750 °C en 1400 °C. Om een maximale conversie van het organische en een minimaal teergehalte in het gevormde syngas te bekomen, wordt de temperatuur in principe zo hoog mogelijk gekozen. Er bestaan echter een aantal factoren die de verwerkingstemperatuur limiteren: • Het optreden van sintering bij gebruik van afvalstoffen met een hoog asgehalte; • De maximaal aanvaardbare temperatuur van het syngas, afhankelijk van de samenstelling; • De warmtebestendigheid van de gebruikte materialen. Een praktisch voorbeeld inzake vergassing van afvalstromen ter productie van synthesegas is te vinden bij SVZ, het SekundarrohstofVerwertungsZentum te Schwarze Pumpe (D). SVZ werd opgericht bij reconversie van (één van) Duitslands grootste vergassingsinstallaties voor bruinkool. Begin jaren ‘90 schakelden de nieuwe Duitse staten over van stadsgas naar aardgas en werd de installatie overbodig. Er werd geïnvesteerd in omschakeling naar de vergassing van afval, met behoud van een deel van de infrastructuur en uitgaand van de
40
bron: EMIS, BBT-kenniscentrum, VITO, 2001 124
knowhow op vlak van bruinkoolvergassing. SVZ verwerkt verschillende afvaltypes waaronder slib, houtafval, teerafval en restfracties van huishoudelijk afval. Ook in Nederland lopen een aantal initiatieven met betrekking tot de vergassing van organische producten en afvalstromen (Koppejan, 2001). Deze projecten gaan uit van gedroogde houtsnippers als brandstof. Bij dergelijke installaties is het vochtgehalte beperkt tot maximaal 15 % tot 20 %. Indien bermgras moet worden verwerkt in dergelijke installaties dient het eerst te worden gedroogd en gepelleteerd, wat voor bijkomende kosten zorgt.
9.2
Toepassing van vergassing op bermgras Omwille van de verschillende verbrandingseigenschappen van bermgras in vergelijking met hout (lager assmeltpunt en hoger vochtgehalte) kan bermgras niet direct worden verbrand in installaties die ontworpen zijn voor de verwerking van houtproducten. Met de vergassing van bermgras kunnen problemen verwacht worden wanneer kalium- en natriumchloriden worden gevormd die als slakken op de warmtewisselaarpijpen en ovenwanden neerslaan. Het chloride in het bermmaaisel zou eventueel kunnen leiden tot corrosieproblemen. Dit kan evenwel beperkt worden door de stoomtemperatuur te beperken. Een interessantere optie zou zijn om het gras eerst op lage temperatuur te vergassen, waardoor de anorganische fractie niet in de vuurhaard terecht komt. Eventueel zou de boiler kunnen worden onderverdeeld in verschillende secties waarbij de temperatuur door verschillende brandstoffen in zones wordt onderverdeeld tot de gewenste stoomcondities zijn bereikt (Koppejan et al., 2001). Een groot nadeel van een vergassingsinstallatie waarin alleen bermgras wordt verbrand is de complexe verbrandingslogistiek omdat er moet worden gebufferd. Het ligt dan ook voor de hand om bermgras te verwerken in een installatie waarin ook andere brandstoffen kunnen worden verwerkt (Koppejan et al., 2001).
9.3
Financiële aspecten In alle gevallen waarbij biomassa wordt ingezet voor de productie van energie(dragers) geldt dat de prijs van de biomassa in grote mate de prijs van het eindproduct bepaalt (van der Drift et al. 2004). Van der Drift (2004) verwijst in dit verband naar een tweetal studies waarbij elektriciteit resp. Fischer-Tropsch diesel wordt gemaakt uit schoon en droog hout. De prijs van elektriciteit bij kleinschalige WKK-eenheden (ca. 3 MWe) en deze van Fischer-Tropsch diesel bij grootschalige eenheden (ca. 6 GW diesel) wordt voor respectievelijk 50 % en 40 % bepaald door de prijs van biomassa. De economie van een installatie kan derhalve in het algemeen sterk worden verbeterd door gebruik te maken van goedkope biomassa. Goedkope biomassa wordt veelal gekenmerkt door hoge concentraties vervuilende elementen, meestal zware metalen en/of een hoge concentratie water. Als gevolg hiervan moeten extra processtappen worden uitgevoerd (gasreiniging, drogen, …) en/of is het rendement naar het eindproduct laag (van der Drift, 2004).
125
Anderzijds bestaan ook afvalstromen van organisch materiaal die nog goedkoper zijn dan bermmaaisel, t.t.z. waarvoor in de praktijk een hogere gate fee kan gevraagd worden, bv. bij verwerking van hoeveelheden OBA, bv. uit de voedingssector.
9.4
SWOT-analyse vergassing van bermmaaisel Sterkten
• Scoort matig op de ladder van Lansink
Zwaktes
• Onduidelijkheid over technische toepasbaarheid op bermmaaisel • Noodzaak van voorbehandeling
Kansen
• Alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen
• Concurrentie van nog goedkopere biomassa
126
10
HTU-proces
10.1
Procesbeschrijving De afkorting HTU staat voor HydroThermal Upgrading of hydrothemale opwaardering. Het HTU®-proces is in de jaren 1981-1988 onderzocht op het Shell Laboratorium in Amsterdam, als reactie op de twee oliecrisissen van 1973 en 1980. Door de commerciële omstandigheden in het latere deel van de tachtiger jaren werd de ontwikkeling van de HTU®-technologie vroegtijdig afgebroken, om terug opgenomen te worden aan het einde van de jaren '90 (Naber, J.E., Goudriaan F., en Zeevalkink J.A., 2005). In het HTU®-procedé wordt door hydrothermale conversie uit biomassa een vloeibare brandstof (“biocrude”) geproduceerd met een relatief eenvoudig en energie-efficiënt proces. Hierin wordt biomassa op een druk van 120 bar tot 200 bar en een temperatuur van 300 °C tot 350 °C gebracht met een reactietijd van 5 tot 15 minuten in vloeibaar water. Bij deze condities vindt decarboxylering en depolymerisatie plaats onder vorming van een vloeibaar product, dat op het atmosferisch residu van aardolie lijkt, dat niet met water mengbaar is en dat een relatief hoge verbrandingswaarde heeft (36 MJ/kg). De thermische efficiëntie, gedefinieerd als de verhouding van de lagere verbrandingswaarde van het product en die van de biomassa voeding (droge basis), bedraagt 75 % tot 85 % afhankelijk van de procesvoering.
10.2
Toepassing op bermmaaisel Met de in het bovenstaand project ontwikkelde autoclaven werden karakteriseringsproeven uitgevoerd met diverse potentieel interessante voedingen, waaronder bermgras. Bermgras, suikerbietenpulp en uienpulp gaven overeenkomstige resultaten die karakteristiek zijn voor lignocellulose houdende voedingen. Frituurvet en slachtafval hebben een hoge opbrengst biocrude, hetgeen gerelateerd kan worden aan het (vet)karakter. Slachtafval produceerde een homogene fase na de conversie. Protamylasse, evenals het eerder geteste vinasse, geeft een hoge koolstof opbrengst in de waterfase. Deze laatste voedingen kunnen desondanks interessant zijn wanneer rekening gehouden wordt met de nevenproductie van toxische zwavelverbindingen in de gasfase. Uitgebreide proeven met het verkleinen van biomassa en het bereiden van verpompbare slurries hebben aangetoond dat de voorbewerking van biomassa een sterk onderschat expertiseveld is. Als onderdeel van de voorbewerking blijkt beschikbare apparatuur voor het wassen van bv. bermgras uitstekend geschikt te zijn voor het verwijderen van o.a. zand en steentjes. Nader onderzoek blijkt echter nodig om een economisch en energetisch acceptabele bewerking te definiëren voor een scala van praktische voedingen waaronder bermgras en GFT-afval.
10.3
Financiële aspecten Het economisch perspectief voor de toepassing van het HTU®-proces is geschat op basis van een eerste commerciële installatie voor de verwerking van 200 000 ton biomassa (droge stof basis)/jaar, gebruik makend van kostenberekeningen van Shell (1992), Stork Comprimo (1996) en Jacobs Engineering Nederland (2000). De investering basis 2004 (incl. 20 % onvoorzien) wordt geschat op 65 M€. 127
Toegevoegd is verder een kostenschatting ten bedrage van 61 M€ (incl. 25 % onvoorzien) voor een Hydrodeoxygenering van het lichte product van drie commerciële HTU®-installaties. In de eerste 10 jaar van de commerciële ontwikkeling zou een significante kostenreductie plaats vinden door het effect van de leercurve, modulair ontwerpen en bouwen, integratie met bestaande operaties en de verlaging van het onvoorziene deel van de kosten. Verwacht wordt dat een verlaging tot tenminste 50 % van de oorspronkelijke kosten kan worden bereikt. Geconcludeerd wordt dat het HTU®-proces vanaf 2015 kan concurreren zonder subsidie of fiscale voorzieningen met conventionele fossiele brandstoffen bij biomassa kosten van 1,5 à 3 €/GJ en een ruwe olie prijs van resp. 30 à 50 $/bbl.
10.4
Conclusie Het HTU®-procedé kan in principe worden toegepast voor de verwerking, met energetische valorisatie, van diverse organische afvalstoffen waaronder bermmaaisel. Gezien de prijsontwikkeling voor ruwe olie in de afgelopen jaren zou het procedé op langere termijn financieel interessant kunnen zijn. Bovenstaande berekeningen werden evenwel uitgevoerd uitgaande van een installatie van 200 000 ton biomassa (droge stof) per jaar. Dit houdt in dat de eventuele verwerking van bermmaaisel volgens dit procedé in Vlaanderen enkel zou kunnen gebeuren als onderdeel van een grotere afvalstroom in een installatie die een groot scala van OBA's kan accepteren. Praktijkervaring met het procedé op reële schaal is momenteel nog niet beschikbaar. Het is bovendien niet duidelijk in welke mate het procedé technisch en financieel interessant zou kunnen zijn wanneer toegepast op kleinere schaal.
10.5
SWOT-analyse HTU-proces Sterkten
• Matig op ladder van Lansink • Vrij algemeen toepasbaar procedé
Zwaktes
• Onduidelijkheid over economisch en energetisch rendement • Geen praktijkervaring • Onduidelijkheid over toepasbaarheid op kleine schaal
Kansen
• Mogelijk alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen
• /
128
11
Pyrolyse van bermmaaisel
11.1
Procesbeschrijving Pyrolyse is de verdere afbraak van organisch materiaal in afwezigheid van een oxidant, waarbij gasvormige producten zoals H2, CO, koolwaterstoffen, H2O, en N2 worden gevormd. Daarnaast ontstaan vaste en vloeibare producten zoals asresten, cokes, pyrolyse-olie en water. Over het algemeen ligt de temperatuur in de pyrolysestap tussen 400 °C en 700 °C. Bij lagere temperaturen (ca. 250 °C) treden in zekere mate andere processen op. In het verleden werden met wisselend succes diverse systemen ontwikkeld voor de toepassing van pyrolyse op industriële schaal. Pyrolyse-installaties voor de verwerking van afval omvatten meestal de volgende basisprocessen: • voorbereiding en vermalen, waardoor de uniformiteit van het afvalmateriaal verhoogd wordt en de warmteoverdracht verbetert; • voordroging (afhankelijk van het procedé) voor de verbetering van efficiëntie van de gas/vastestofreacties in de verbrandingsoven; • Pyrolysestap waarbij naast de pyrolysegassen ook vaste koolstof ontstaat (pyrolysecokes) die minerale restfracties bevat (waaronder eventueel zware metalen); • secundaire behandeling van het pyrolysegas en de pyrolysecokes door condensatie van de gassen voor extractie van energetische oliemengsels of door verbranding van de gassen en cokes voor de winning van energie. Naast de thermische behandeling van sommige afvalstromen (bijvoorbeeld huishoudelijk of industrieel afval en zuiveringsslib) wordt pyrolyse eveneens toegepast voor: • de sanering van verontreinigde bodems; • verwerking van synthetisch afval en gebruikte autobanden; • behandeling van kabelbekledingen en gemengde verpakkingen (metaal en plastics) voor de recuperatie van de grondstoffen.
11.2
Toepassing van pyrolyse voor de verwerking van bermmaaisel In Nederland werd recentelijk een succesvolle test uitgevoerd waarbij pyrolyse-olie uit hout is bijgestookt in de elektriciteitscentrale in Harculo (Overijssel). Het pyrolyseproces bevindt zich nog in het demonstratiestadium. Er is reeds kwalitatief goede olie geproduceerd uit diverse biomassasoorten zoals hout, slib en olijfresiduen (van den Berg, 2003). Om te onderzoeken of ook uit bermgras een kwalitatief goede olie gemaakt kan worden werden een aantal experimenten uitgevoerd waarbij bermgras in een testopstelling met een capaciteit van 200 kg/uur werd gepyrolyseerd. De geproduceerde olie werd vervolgens verbrand in een vlamtunnel. De resultaten van deze proeven tonen aan dat de uit bermgras geproduceerde olie geschikt is 129
om te worden bijgestookt in de Harculo centrale. Ten opzichte van pyrolyse-olie uit hout heeft deze uit bermgras een hoger stikstof gehalte, waardoor hogere NOxemissies zouden kunnen ontstaan bij toepassing in een gasgestookte centrale. Mits de bijmenging te beperken wordt evenwel verwacht dat aan de gestelde NOxemissienormen kan blijven voldaan worden. Om het ingekuilde bermgras te kunnen pyrolyseren moet het vochtgehalte eerst worden verlaagd van 65 % tot 7 % (natte basis). Het drogen kan op verschillende manieren plaatsvinden. Hiervoor kan de rookgaswarmte van het pyrolyseprocedé worden ingezet. Omwille van het hoge vochtgehalte van het ingekuilde bermgras (65 %) is het nodig om een aanzienlijk deel van de geproduceerde pyrolyse-olie te verbranden om voldoende warmte op te wekken. Vanwege het relatief hoge stikstof gehalte in bermgras is het bovendien nodig om een de-NOx installatie na te schakelen. Bij de berekeningen is uitgegaan van een pyrolyse-installatie die 2 ton bermgras per uur kan verwerken met een vochtgehalte van 7 % (natte basis). Op jaarbasis zou hierdoor 40 000 ton nat bermgras kunnen verwerkt worden. Hieruit wordt netto 5300 ton/jaar pyrolyse-olie geproduceerd wat overeenkomt met een energieinhoud van 22 GWh/jaar (hierbij is de pyrolyse-olie die nodig is voor drogen reeds afgetrokken).
11.3
Financiële aspecten Voor de inschatting van de financiële haalbaarheid van de pyrolyse van bermgras volgens bovenstaand procedé werd vertrokken van de volgende uitgangspunten (van den Berg, 2003): • Als innametarief voor bermgras is 35 €/ton verondersteld, wat overeenkomt met het geldend tarief voor compostering. • De geproduceerde elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net tegen een tarief van 13,2 Eurocent/kWh. • De investering voor de turn-key pyrolyse-installatie bedraagt naar schatting 2,7 miljoen €. De investering voor de droger waarin pyrolyse-gassen, cokes en pyrolyse-olie worden verbrand bedraagt naar schatting 700 000 €. Verder is 125 000 € begroot voor een de-NOx installatie en 286 000 € voor het geschikt maken van een terrein voor inkuilen van bermgras. De totale investeringen bedragen daarmee 3,8 miljoen euro. Er werd geen rekening gehouden met de kosten voor huur of koop van grond en met eventuele kosten voor teruglevering aan het net. Daar staat tegenover dat ook geen rekening werd gehouden met mogelijke subsidies en ondersteunde fiscale maatregelen. In vergelijking met composteren zal het bermgras door de grotere schaalgrootte van de installatie verder getransporteerd moeten worden. Dit leidt tot 200 000 € per jaar extra kosten ten opzicht van gedecentraliseerde verwerking zoals bijvoorbeeld compostering. De jaarlijkse kosten van inkuilen en uitkuilen werden geschat op 185 000 €. Jaarlijks wordt 2000 ton as geproduceerd waarvan is aangenomen dat de kosten voor afvoer 100 €/ton bedragen. Om de installatie continu te kunnen 130
bedrijven zijn 5 fulltime arbeidskrachten nodig. De terugverdientijd bedraagt hiermee 5 jaar.
11.4
SWOT-analyse pyrolyse van bermmaaisel Sterkten
• Korte terugverdientijd voor grootschalige installatie
Zwaktes
• Hoge investeringskost wegens benodigde minimale schaalgrootte • Langeafstandstransport voor inputmaterialen nodig • Minder hoog op ladder van Lansink • Behoefte aan energie voor voordroging van bermmaaisel
Kansen
• (Beperkt) alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen
• /
131
12
Bio-raffinage van bermmaaisel voor niet-energetische doeleinden
12.1
Algemeen principe van de bioraffinage Bioraffinage is het scheiden van dierlijke of plantaardige grondstof in meerdere stoffen, die elk voor een ander product worden gebruikt. Deze fracties kunnen vervolgens worden toegepast na eventuele omzettingen tot de economisch meest aantrekkelijke producten. Bioraffinage op zich is zeker geen nieuw concept: het raffineren van suikers of de productie van zetmeel uit aardappelen vallen hier bijvoorbeeld ook onder. In vele gevallen werden de bijproducten echter niet meer hoogwaardig toegepast. Bioraffinage kan zowel worden toegepast op primaire producten als op reststromen en kan in principe zowel worden ingezet voor de productie van energie als van grondstoffen. In de laatste jaren is vooral het eerste aspect op de voorgrond gekomen, onder meer de productie van ethanol of koolzaadolie als groene brandstof ter vervanging of aanvulling van fossiele brandstoffen. Daarnaast kan bijvoorbeeld ethanol eveneens dienen als basisgrondstof voor de meest uiteenlopende toepassingen. De eerste generaties bioraffinageprocessen gebruikten vooral zetmeel als basis voor droge of natte productie van ethanol. De nieuwe generatie zal diverse soorten biomassa, inclusief organische afvalstromen kunnen verwerken met verschillende technieken. Een aantal van deze technieken zoals vergassing of hydrothermale opwaardering werden reeds elders in dit document besproken. Het betreft hier steeds energetische valorisatie. In onderstaande paragraaf zullen de mogelijkheden bekeken worden voor de winning van grondstoffen uit bermmaaisel voor niet-energetische toepassingen.
12.2
Toepassing op bermmaaisel Bioraffinage wordt om begrijpelijke redenen gemakkelijker uitgevoerd op producten met een homogeen karakter die bovendien qua samenstelling beantwoorden aan de nagestreefde doelstellingen en in voldoende hoeveelheden en op het gepaste moment beschikbaar zijn. Typische voorbeelden hiervan zijn landbouwgewassen zoals granen, aardappelen en koolzaad, of ook nog hout. Een relatief nieuw onderzoeksdomein is de bioraffinage van bijvoorbeeld gras, luzerne of jong graan. In Groningen (AVEBE locatie te Foxhol) werd door het Prograss-consortium een proefraffinaderij opgezet waarin gras wordt geperst en vervolgens gescheiden in proteïnen, vezels en grassap. Het drogestofgedeelte van gras bestaat voor 30 % uit vezels, 20 % proteïnen, 15 % polysacharine, 9 % monoof disacharine en 10 % mineralen. Dit levert grondstoffen op voor onder meer voedings- of meststoffen maar ook bouwmateriaal, papier en polymere extrusieproducten. Praktijkervaring met bioraffinage van gras op productieschaal is voorlopig nauwelijks beschikbaar. In 2001 werd in dezelfde installatie een praktijkproef uitgevoerd met de raffinage van bermgras (Koppejan, 2001). Dit gras was in de ochtend van dezelfde dag gemaaid op wegbermen langs de A7 autoweg in Nederland. Omdat de vezellengte relatief lang was (circa 20 cm) werd het gras eerst verkleind met een mobiele hakselaar. Vervolgens werd in ca 5 uur tijd ongeveer 5 ton aan vers bermgras ingevoerd. Daarmee werd een doorzet van circa 1 ton natte stof per uur bereikt door de wasser, refiner en vezelpers. Dit komt overeen met een doorzet van ongeveer 300 à 400 kg droge stof per uur met een aangenomen vochtgehalte van 132
60 % tot 70 %. Omdat de verwerkingscapaciteit van de procescomponenten verderop in de installatie (eiwitafscheiding, indamping) ongeveer de helft bedraagt, werd een buffervat voor grassap opgenomen in het systeem. De productie aan vezels, eiwit en koolhydraten bleek niet veel te verschillen van dat van pas gemaaid natuurgras. Voor vers bermgras met een vochtgehalte van ca. 70 % ontstaat ongeveer 30 % tot 50 % vezels, 20 % eiwit en 15 % suikers. Uit ervaring blijkt dat vooral het moment waarop wordt gemaaid en de periode die het gras wordt opgeslagen alvorens het te verwerken, bepalend zijn. Voor de eiwitproductie is het van belang dat het gras zo snel mogelijk na het maaien wordt verwerkt. Het belangrijkste verschil met natuurgras is de mate van fysieke verontreiniging. De partij bermgras bevatte o.a. papier, plastic, stenen, glas, een stuk autoband en aanhangend zand. Omdat in het wasbad zand, stenen en glas worden afgescheiden, vormen deze geen probleem verderop in het proces. De lichtere verontreinigingen als papier en plastic blijven echter drijven en kunnen dus eveneens worden gescheiden. Voorzuivering is essentieel vermits de refiner (waarin vezels van het grassap worden gescheiden) gevoelig blijkt voor genoemde verontreinigingen. Met uitzondering van deze fysieke verontreinigingen bleken er geen noemenswaardige technische bezwaren voor de inzet van bermgras voor bioraffinage. Een commerciële installatie zal wel moeten worden uitgerust met verschillende automatische scheidingsstappen om verontreinigingen zoveel mogelijk te verwijderen. Het is niet onwaarschijnlijk dat daarnaast ook handmatige scheiding nodig blijft. Verder hangt de noodzaak van verwijdering van ongewenste componenten af van de voorziene toepassing van de producten. De meeste fysieke verontreinigingen zullen in de vezelfractie terechtkomen. Er wordt verwacht dat de financiële opbrengst van verschillende fracties bij toepassing van bermgras aanzienlijk lager zal zijn dan bij toepassing van natuurgras. Dit geldt met name voor de afzet van de eiwitfractie en de koolhydraatfractie in veevoer. Oorzaak hiervan is het negatieve imago van bermgras in vergelijking tot natuurgras in de voedersector. Tevens is de EUregelgeving op het gebied van navolgbaarheid en kwaliteitsbeheersing van de grondstoffen in veevoer van belang. Echter met een wellicht negatieve grondstofprijs kan dit volgens AVEBE, ondanks een lagere waarde van de eindproducten, toch een alleszins renderend verwerkingsconcept opleveren. Het is niet ondenkbaar dat licht verhoogde concentraties aan ongewenste chemische componenten, zoals minerale oliën van het verkeer, chloor uit strooizout en illegaal gedumpt afval, voorkomen in bermgras. Dergelijke verontreinigingen zullen uiteindelijk terechtkomen in de verschillende producten en daarmee de afzet nadelig beïnvloeden. Ook van nature toxische planten zoals Jakobskruiskruid kunnen in potentie de kwaliteit van de fracties als grondstof voor veevoeder nadelig beïnvloeden. Overigens is de aanwezigheid van de genoemde verontreinigingen ook niet absoluut uit te sluiten bij natuurgras. Omdat de innametarieven voor bermgras en natuurgras momenteel niet veel van elkaar verschillen terwijl de afzetmogelijkheden wel sterk uiteenlopen, kan worden verwacht dat de eerste bioraffinage-installaties voor gras vooral natuurgras zullen gaan verwerken, met veevoeder als een van de hoogwaardige toepassingen van de producten.
133
Een praktisch probleem bij een praktijkinstallatie is gerelateerd aan de pieken in aanbod van bermgras. Er zijn verschillende opties om dit op te lossen, waaronder het opslaan in plastic balen of gecontroleerde opslag in kuilen. Bij een installatie met hoge capaciteit, die de rest van het jaar andere inputstromen kan verwerken stelt dit uiteraard minder een probleem. Samengevat kan worden gesteld dat bioraffinage van bermgras weliswaar technisch goed mogelijk blijkt, maar dat er nog onvoldoende duidelijkheid is omtrent de proceskosten, de opbrengst van producten en de meest optimale systeemconfiguratie, om de financiële haalbaarheid te kunnen evalueren. Op deze gebieden is daarom aanvullend onderzoek nodig. Verwacht wordt dat in Vlaanderen de bioraffinage van bermmaaisel met gelijkaardige problemen zou geconfronteerd worden als werd vastgesteld in het Nederlandse experiment: noodzaak voor voorreiniging, heterogene samenstelling van het maaisel, noodzaak voor gecontroleerde tussentijdse opslag alsook problemen voor de afzet van sommige eindproducten omwille van het negatieve imago van bermgras en de wettelijke vereisten met betrekking tot controle en traceerbaarheid. Voorlopig lijkt het er dus op dat in Vlaanderen energetische valorisatie van bermmaaisel via vergisting korte termijn betere perspectieven biedt dan de hierboven beschreven vormen van bioraffinage.
12.3
SWOT-analyse bioraffinage van bermmaaisel Sterkten
• Staat hoog op de ladder van Lansink • Technisch haalbaar procedé
Zwaktes
• Noodzaak voor voorbehandeling en tussentijdse gecontroleerde opslag • Negatief imago van eventuele eindproducten wegens herkomst en moeilijke traceerbaarheid • Onduidelijkheid m.b.t. economische haalbaarheid
Kansen
• Eindproducten vergelijkbaar met deze van bioraffinage van productiegras
Bedreigingen
• /
134
LUIK II: Proefresultaten
135
13
Inleiding en proefopzet
De mogelijkheden voor stockage en verwerking van bermmaaisel werden opgevolgd bij een aantal praktijkproeven. Ook de invloed van de maaicondities op de latere verwerking werd onderzocht. De proeven werden aangelegd bij een landbouwer en twee composteringsbedrijven. Door deze samenwerking werd gegarandeerd dat de proeven voldoende de situatie op het terrein benaderen. Bij een landbouwer werden zeven slurfsilo’s aangelegd waarbij de stockage van bermmaaisel met drie coproducten werd gevolgd. Bij deze stockage werd zowel het fermentatieproces als ook het vergistingspotentieel van de verschillende silo’s onderzocht. Omdat de aanvoer van bermgras in pieken gebeurt, zal een deel van het bermgras immers moeten worden gestockeerd alvorens het in een vergister kan worden gebracht. De beperkingen en mogelijkheden van zulke stockage komen in deze proeven aan bod. Stockage zal eveneens nodig zijn wanneer het bermgras gecomposteerd wordt in de verwerking. Vandaar bij twee composteringsbedrijven (EcoWerf en IBOGEMIndaver) een stockage werd aangelegd en opgevolgd. Ook de compostering nadien wordt besproken. In deze proeven wordt onder andere de stockage in een sleufsilo vergeleken met deze in een rijkuil. Tevens komt de opzuivering van het bermmaaisel in één van de twee proeven aan bod. Ten slotte wordt nagekeken wat het effect is van de maaicondities op het vergistingspotentieel van het bermgras. Hierbij wordt ook onderzocht of er een verschil is tussen vegetatietypes inzake biogaspotentieel. Ook het effect van ongecontroleerde tussenopslag wordt meegenomen in deze proef. Bij wijze van overzicht geeft Tabel 26 de kern weer van de uitgevoerde praktijkproeven.
136
Tabel 26: Overzicht van de uitgevoerde proeven Verwerking
Vergisting
Proef
Omschrijving
Analyses
Conclusies
Inkuilproeven met bijproducten
Kalverdrijfmest, fruitpulp en melkslib worden ingekuild al dan niet samen met bermmaaisel en al dan niet met toevoeging Melkzuurbacteriën. Effect op bewaarcondities en biogaspotentieel werden onderzocht.
Kuilfermentatie (DS, ruw eiwit, ruwe as, suikergehalte, ruwe celstof en ammoniakfractie); Vergistingspotentieel (EasyGas, microbiële batch-test); andere (Kleur, geur, textuur en VLACO-parameters)
Meest stabiele kuil door bijmenging met fruitpulp, effect van fruitpulp en andere bijmengingen beperkt; Hoogste biogaspontentieel bij vers gemaaid bermgras; verhoogd (10 % tot 20 %) biogaspotentieel na 10 weken inkuiling bij bijmenging met melkslib en fruitpulp vergeleken met inkuiling 10 weken monokuil bermgras; inkuiling monokuil bermgras grootste financieel rendement na 10 weken.
Vergisting
Effect van maaicondities op biogaspotentieel
Effecten van maaiwijze, maaitijdstip, vegetatietype en tussentijdse opslag werden onderzocht.
Cirkelmaaien gevolgd door hakselen is de betere optie maar is ook duurder dan klepelmaaien; de tweede maaibeurt in Vergistingspotentieel (microbiële september is het meeste geschikt voor vergisting; batch-test, Easy-Gas), Tussenopslag in droge omstandigheden heeft een positief basiskenmerken bermgras (pH, effect op het vergistingspotentieel, in natte omstandigheden DS, OS) wordt een tegenovergesteld effect verwacht; het vegetatietype heeft invloed op het biogaspotentieel maar niet in die mate dat een gespreide ophaling aan de orde is.
GFT-compostering
Inkuilproef met stockage in sleufsilo
Stockagecondities in een sleufsilo werden opgevolgd.
Kuilfermentatie
De sleufsilo is goed om anaerobe condities te genereren, opslag van grote volumes vergroot wel de kans op heterogeniteit in de kuil.
Stockagecondities in een rijkuil werden opgevolgd.
Kuilfermentatie; VLACOparameters, voorbehandeling met windshifter
Indien DS niet hoog genoeg is, is het moeilijk om het maaisel voldoende samen te drukken door aan te rijden; analyse VLACO-parameters is nog lopende; voorbehandeling met windshifter gaf nog geen bevredigend resultaat.
Inkuilproef met Groencompostering stockage in rijkuil
137
14
14.1
Inkuilproeven bermmaaisel in combinatie met co-stromen en inkuiladditief in slurfsilo’s Inleiding Melkzuurbacteriën zijn eerder veeleisend ten aanzien van het materiaal dat ze moeten verzuren: het product moet voldoende klein zijn, het mag niet te nat maar ook niet te droog zijn en het moet voldoende suikers aanbieden als voedingstof, terwijl het gehalte eiwitten beperkt dient te zijn. Bovendien moet het materiaal goed samengedrukt zijn om te vermijden dat boterzuurbacteriën in de bacteriële flora zouden domineren. Boterzuurbacteriën ontwikkelen wanneer de pH niet voldoende laag is en/of de osmotische druk niet voldoende hoog ligt. Daarnaast moet de materiaalstroom voldoende entmateriaal onder de vorm van melkzuurbacteriën bevatten. Bermmaaisel voldoet zeker niet steeds aan al de bovenvermelde voorwaarden: vaak wordt het maaisel al licht rottend aan de verwerker aangeboden, bevat het een hoge fractie grond, is het heterogeen van samenstelling, is het al sterk uitgedroogd, zijn de grasdeeltjes te lang en is het bermgras reeds behoorlijk verhout en doorgeschoten op het ogenblik van het maaien. Ook voor wat het aandeel aan plantensuikers en natuurlijke melkzuurbacteriën betreft laat het maaisel soms te wensen over. Het spreekt voor zich dat bermmaaisel qua inkuilpotentieel gevoelig lager scoort dan bijvoorbeeld intensief geteeld grasland dat wel materiaal van een homogene samenstelling levert, op een optimaal moment en op een optimale wijze kan gemaaid worden, en waarbij oogst en inkuilen perfect op elkaar kunnen aansluiten. De prioriteit bij het maaien van grasland is immers het bekomen van een product met een zo hoog mogelijke voedingswaarde waardoor meer zorg wordt gedragen voor het inkuilproces. Bermen worden gemaaid om deze te beheren; het inkuilproces is slechts bijzaak. Ook de populatie aan anaerobe bacteriën in de vergistingreactor stelt hoge eisen aan het inputmateriaal: dit laatste mag o.a. niet te veel ruwe vezels bevatten, dient zo vers mogelijk te zijn en moet gemakkelijk te bereiken zijn voor de bacteriën. Wanneer niet aan deze eisen kan voldaan worden, valt de energieproductie terug en heeft dat zijn weerslag op de financiële opbrengst. Voor de biogasproductie zijn er verscheidene andere afvalproducten op de markt die duidelijk hoger op de verlanglijst van de exploitant staan dan bermmaaisel. Deels door zijn relatief beperkte biogaspotentieel, zijn hoge droge stofgehalte en lange vereiste verblijftijd in de reactor laat men het maaisel, ondanks zijn negatieve kostprijs, vaak links liggen ten voordele van andere producten of afvalstromen die op dit vlak veel beter scoren. Een materiaal als bermmaaisel moet binnen de huidige stand van de technologie ongetwijfeld kunnen opgewaardeerd worden voor een kwalitatieve opslag en/of vergisting. Dure voorbehandelingsmethoden zijn voor bermmaaisel zeker niet aangewezen. Het is dan ook wenselijk na te gaan of er op de afvalmarkt of in de landbouw materialen beschikbaar zijn, verder in dit document co-stromen genaamd, die met bermmaaisel kunnen worden opgemengd en op die manier de voorbehandeling optimaliseren en het bermmaaisel meer geschikt maken voor de latere vergisting. 138
In het kader van het huidig onderzoek werd een aantal kuilen onder de vorm van 41 slurfsilo’s aangelegd bestaande uit bermmaaisel dat werd opgemengd met drie verschillende co-stromen en een inkuiladditief. Deze proefopzet diende een antwoord te geven op volgende vragen: Bezit bermmaaisel bepaalde tekortkomingen om het een geschikte voedingsbron te maken voor de melkzuurfermentatie? Wat zijn dan juist deze tekortkomingen? Kunnen ze worden opgevangen door andere stromen met het bermmaaisel te mengen? Komt de slurfsilo in aanmerking als mogelijke bewaarmethode voor 42 bermmaaisel? . Welke zijn de milieutechnische voorwaarden (noodzakelijk materieel, het opmengen en verkleinen, de kwaliteit van het kuilmateriaal, …) en welke zijn de financiële implicaties? Betekent de voorafgaande opmenging plus opslag een meerwaarde voor de verdere vergisting van het bermmaaisel of worden de materialen beter vers opgemengd en vergist? Genieten bepaalde afvalstromen meer de voorkeur dan andere gezien hun meerwaarde op de biogasvorming? Welke materiaal- of afvalstromen komen het meest in aanmerking voor inkuiling met bermmaaisel, welke het minst? Hierbij wordt niet alleen de meerwaarde op de fermentatie en de biogasproductie geëvalueerd, maar wordt ook de beschikbaarheid van deze producten in rekening gebracht alsook de kostprijs. Komen inkuiladditieven met melkzuurbacteriën (verder afgekort als MZB) in aanmerking om de bewaring van het bermmaaisel een handje toe te steken en op die manier ook de verdere vergisting te verbeteren? Komen er op basis van de ervaringen met dit proefopzet mogelijks nog andere stromen in aanmerking om samen in te kuilen? Op voorwaarde dat de bewaring en/of de vergisting van het bermmaaisel daadwerkelijk verbetert of minstens gelijk blijft wanneer het wordt gemengd met een of meerdere co-stromen, kan toevoeging van maaisel omgekeerd een meerwaarde betekenen voor de opslag. Concreet betekent dit dat bijvoorbeeld voor sommige van deze stromen met een veelal laag drogestofgehalte door bijmenging met het veel drogere bermmaaisel de opslag sterk vereenvoudigd kan worden. Hierna volgt de beschrijving van de uitgevoerde proef en de resultaten: de belangrijkste parameters met betrekking tot de kuilfermentatie en de potentiële gasopbrengst. Gezien deze kuilen bedoeld zijn om later te vergisten, wordt ook aangegeven of ze aan de VLAREA-normering beantwoorden. Verder wordt in de mate van het mogelijke een antwoord geboden op bovenstaande vragen.
41
Voor een uitvoerige beschrijving van de slurfsilo als inkuilmethode wordt verwezen naar de literatuurstudie. 42
Naast deze inkuilmethode werd op nog twee andere locaties het gebruik van de rijkuil en het gebruik van de sleufsilo geëvalueerd voor de bewaring van bermmaaisel (zie 16). 139
Om enigszins een idee te geven over de full scale vergistbaarheid van maaisel wordt een rijkuil met natuurgras vergist in een mesofiele natte vergistingtank. De belangrijkste ervaringen hieromtrent worden in het laatste hoofdstuk aangegeven, inclusief de te verwachten trends bij een vergisting van bermmaaisel.
14.2
Beschrijving van de proef
14.2.1
Kuilmethode In totaal werden op 16/06/08 en 17/06/08 bij een landbouwer 7 verschillende slurfsilo’s aangelegd, die overeenkomen met evenveel verschillende behandelingen (zie verder). Voor de eerste behandeling werd een slurfsilo gebruikt met een doorsnede van 8 voet (2,4 m) die geperst werd met de hoeveelheid bermmaaisel van 1 oplegger. De resulterende silo was op die manier ongeveer 3 m lang. Gezien deze slurfsilo een enorme omvang had en op die manier een representatieve staalname van de volledige inhoud onmogelijk maakte en gezien het persen van deze kuil zeer moeizaam verliep, werden voor de overige 6 kuilen uitvoeringsvormen gekozen van 5 voet (Ø 1,5 m) i.p.v. 8 voet. Deze kuilen hadden elk een lengte van ongeveer 10 m. Voor deze resterende 6 kuilen werden 3 opleggers bermmaaisel aangevoerd. Per slurfsilo’s werd na afloop telkens een drietal gaatjes aangebracht waarlangs de eventuele initieel gevormde gassen (Amoniak, CO2 en vluctige vetzuren) zouden kunnen ontsnappen. Na drie dagen werden deze opnieuw luchtdicht afgeplakt om het anaerobe karakter van de kuil te garanderen. De kuilen werden ook bedekt met een gaas om te vermijden dat de plastiek door vogels zou worden stuk geprikt. Er werd specifiek voor de slurfsilo als uitvoeringsvorm gekozen omdat op die manier relatief kleine hoeveelheden toch nog op een werkbare manier kunnen worden ingekuild. Deze inkuiltechniek laat ook toe al de kuilen telkens met nagenoeg dezelfde kracht samen te persen waardoor uniforme behandelingen worden gerealiseerd. Bovendien worden, samen met de aanleg van een rijkuil en van een sleufsilo met bermmaaisel op twee bijkomende locaties, drie verschillende inkuilmogelijkheden uitgetest op bermmaaisel.
14.2.2
Aangelegde behandelingen Voor deze proef werden drie verschillende co-stromen toegepast. De co-stromen die werden opgemengd waren melkslib, fruitpulp en mest. Daarnaast werd ook een inkuiladditief van melkzuurbacteriën, afgekort als MZB, gekozen. In eerste instantie werd er specifiek voor deze afvalstromen gekozen op basis van hun verwachte kuilverbeterende werking: Kan de zure werking van melkslib de kuilfermentatie vergemakkelijken? Kan het met andere woorden op die manier de eerste stap in de fermentatie vergemakkelijken en zo het verdere fermentatieproces in de juiste richting sturen? Toedienen van extra fruitpulp moet duidelijk maken of de melkzuurbacteriën nood hebben aan een extra bron van suikers, zoals toegediend onder de vorm van fruitpulp, of dat ze voldoende plantaardige suikers kunnen putten uit het bermmaaisel.
140
In plaats van kalverdrijfmest was initieel een nanofiltraat voorzien. Met dit nanofiltraat zou nagegaan worden of de enzymen extra suikers uit de celwand kunnen vrijzetten. Gezien de aanvoer van het nanofiltraat niet kon gegarandeerd worden op het moment van de proefopzet werd als alternatief kalverdrijfmest gebruikt. Dit sluit qua samenstelling (eiwitgehalte, DS-gehalte, C/N, etc.) het nauwst aan bij het filtraat. Gezien de problematiek van het mestoverschot wordt mest bovendien vaak toegediend aan een vergistinginstallatie. Mogelijks zou een voorafgaande opmenging en het inkuilen van het bermmaaisel met de mest voordelig zijn voor het latere vergistingsproces. Het was wel niet onmiddellijk duidelijk of kalverdrijfmest dezelfde gehoopte enzymatische werking zou uitoefenen als het nanofiltraat. Door extra melkzuurbacteriën toe te dienen kunnen mogelijke natuurlijke tekorten worden aangevuld. Het inkuiladditief in combinatie met een costroom laat toe na te gaan of er zich in het mengsel wel voldoende van nature aanwezig zijnde melkzuurbacteriën bevinden om daadwerkelijk het effect van het co-product (toediening van extra suikers, vrijzetting van suikers uit de celwand) te valorizeren. In tweede instantie werd ook nagegaan welke invloed de bijmenging met de costromen en het inkuiladditief heeft op de vergisting en wat het effect is van het inkuilproces. Om bovenstaande doelstellingen te realiseren, werden de volgende 7 behandelingen aangelegd in 7 afzonderlijke slurfsilo’s: 1. Monokuil: Kuil met enkel bermmaaisel (geen co-stroom, geen inkuiladditief); 2. kuil van bermmaaisel en MZB; 3. kuil van bermmaaisel en melkslib; 4. kuil van bermmaaisel en fruitpulp; 5. kuil van bermmaaisel, fruitpulp en MZB; 6. kuil van bermmaaisel en kalverdrijfmest; 7. kuil van bermmaaisel, kalverdrijfmest en MZB.
14.2.3
Specificaties van het bermmaaisel en de co-stromen
Het gras werd gemaaid (door de firma Van Raak) met behulp van een klepelmaaier met rechtstreekse opzuiging en is afkomstig van een aantal landelijke wegen in de gemeente Ravels. De bermen waren maximaal enkele meters breed en bevatten nagenoeg geen zwerfvuil. Een voorafgaande zwerfvuilruiming van de bermen was derhalve niet aan de orde. De bermen werden zeer kort gemaaid waardoor het maaisel een grote zandfractie bevatte. Ook verschilden de aangevoerde partijen bermmaaisel behoorlijk in versheid, dit zowel tussen verschillende partijen als binnen eenzelfde partij. In 141
totaal werden 4 vrachten bermmaaisel aangevoerd van telkens een kleine 25 ton. Sommige delen van de aangevoerde vrachten waren al redelijk heet en verspreidden een geur van gistend gras. Ook tussen de vrachten onderling e verschilde het maaisel opmerkelijk. Voornamelijk het maaisel van de 3 vracht bleek van mindere kwaliteit dan de overige vrachten. De langste tussentijdse ongecontroleerde opslag zou volgens de aannemer 3 dagen bedragen hebben; e mogelijks werd deze fractie in grote mate met de 3 vracht aangevoerd. Het e grootste gedeelte van deze 3 vracht kwam terecht in de slurfsilo’s van de behandeling met fruitpulp & melkzuurbacteriën en de behandeling met kalverdrijfmest (zie 14.2.2). De fruitpulp die werd gebruikt bestond voornamelijk uit appelen, peren en kersen. In totaal werd 15 à 20 ton fruitpulp aangevoerd. Het DS-gehalte bleek duidelijk lager te liggen dan het verwachte DS-gehalte van 40 %, waarschijnlijk ten gevolge van regenwater. Droge stofanalyses achteraf toonden dat het fruit 20 % droge stof bevatte. Het fruit was bovendien al enigszins verteerd. De fruitpulp werd bijgemengd met het bermmaaisel in een verhouding van 5 ton pulp versus 10 ton gras ofwel 1: 2. Van het melkerijslib werd ongeveer 2 ton aangevoerd, wat werd gemengd met ongeveer 18 ton bermmaaisel. De verhouding melkerijslib/ bermmaaisel bedroeg bijgevolg 1: 9. De kalverdrijfmest werd opgemengd met het bermmaaisel in een verhouding van respectievelijk 1,5 ton versus 10 ton. De belangrijkste parameters van deze 3 co-stromen worden in Tabel 27 weergegeven. Deze tabel geeft de te verachten eigenschappen van de verschillende co-stromen, niet de actueel opgemeten eigenschappen van de co-stromen zoals deze zijn gebruikt in de proef. Tabel 27: Kenmerken van de 3 co-stromen die in het proefopzet werden opgemengd met bermmaaisel Product
DS
N (kg/ton VS)
m³/ton % CH4
pH
OS C/N Bron
Melkslib
11,4
1,76
68
68
Zuur
8
25
1
KDM
2,1
6,24
21
70
Neutraal
9
1,9
1&2
Fruitpulp
40,9
7,04
157
58
Licht zuur
25
20
1
Nanofiltraat
7,9
6,56
36
62
Neutraal
7
6
1
KDM = kalverdrijfmest Nanofiltraat toegevoegd ter volledigheid. Het was de intentie dit product te gebruiken i.p.v. KDM. 1) DLV 2) Bodemkundige Dienst van België
De mengdosissen van de verschillende co-stromen werden berekend op basis van hun droge stofgehalten en de droge stof van het maaisel. Van het maaisel werd de droge stof bepaald de dag voor het proefopzet. Het maaisel had een gemiddelde droge stof van 25 % (met behoorlijk hoge variaties, zie 14.3.2.1). Gezien de warme weersomstandigheden werd ervan uitgegaan dat het maaisel nog wat zou toenemen in droge stof, zodat de mengverhoudingen werden berekend op basis van een droge stofgehalte van het maaisel van 30 %. Op die manier was het de bedoeling dat elke kuil een droge stofgehalte van ongeveer 28 % bevatte. Dergelijk droge stofgehalte is voldoende hoog om verlies van perssappen uit de kuil te vermijden en maakt een sterke bijmenging met een vochtigere afvalstroom overbodig om het gewenste droge stofgehalte voor een natte vergistinginstallatie (10 % tot 15 %) te halen.
142
Als inkuiladditief werd het product Pioneer 1188 gebruikt. Dit product bestaat uit een erg hoge concentratie aan 6 productieve stammen homofermentatieve 43 melkzuurbacteriën . In de landbouw wordt dit additief onder andere toegepast omwille van zijn fermentatie verbeterende werking maar ook omdat het de vorming van effluent gevoelig vermindert en kuilverliezen beperkt. Het additief heeft geen broeiremmende werking, maar aangezien de slurfsilo’s niet worden uitgekuild binnen de termijn van deze studieopdracht, kon het effect van het additief niet worden nagegaan en werd specifiek gekozen voor een inoculant met homofermentatieve melkzuurbacteriën. Het poedervormige inkuiladditief werd in water opgelost en aan het maaisel toegediend met een dosis van 10 ml additief per ton product. De bijmenging van de verschillende stromen met het bermmaaisel gebeurde in een Trioliet mengvoederwagen (capaciteit van 12 m³, 2 verticale twinstream vijzels met snijmessen op de vijzel en contrames). Telkens werd de mengvoerwagen met ongeveer 4000 kg materiaal gevuld en gedurende minstens 5 minuten gemengd. De verdunde oplossing van het inkuiladditief werd over het maaisel in de mengvoederwagen verspreid. Oorspronkelijk was het de idee om dit additief aan het maaisel toe te voegen met behulp van een doseerapparaat dat gemonteerd is ter hoogte van de toevoerbak van de slurfsilo. Gezien de erg discontinue toevoer van het maaisel in de mengvoederwagen - ongeveer elke vijf minuten werd maaisel aan de toevoerbak toegediend - kon het additief op die manier echter niet homogeen over het maaisel worden verdeeld. De verschillende menghoeveelheden werden gedoseerd met behulp van een weegbalans die in de mengvoederwagen is geïntegreerd. De balans weegt op 5 kg nauwkeurig; op een totaalgewicht van ongeveer 4000 kg is dit slechts een foutenmarge van 0,125 %. Een controle tijdens het bijmengen van het bermmaaisel met kalvendrijfmest toonde dat tijdens twee mengingen e respectievelijk 3330 kg en 505 kg werd bijgemengd tijdens de 1 menging en e respectievelijk 3600 kg en 550 kg tijdens de 2 . De beoogde mengverhoudingen werden met andere woorden nauwkeurig aangehouden. Ook het maaisel van de e monokuil tijdens de 1 dag werd met de mengvoederwagen gehomogeniseerd zodat alle behandelingen dezelfde voorbehandeling kregen. In deze mengvoerwagen werd het gras niet verder verkleind. De slurfsilo’s zullen een aantal maanden na afloop van de studieopdracht worden vergist in de natte vergistingsreactor die tijdens het verloop van deze opdracht nog in volle opbouw was. De ervaringen tijdens het uitkuilen en het verder vergisten kunnen bijgevolg niet worden gerapporteerd in het huidige rapport.
43
Deze erg efficiënte bacteriën (o.a. Lactobacillus Plantarum, Enterococcus f., Pediococcus p., Streptococcus f.) kunnen 1 molecule suiker omzetten in 2 moleculen melkzuur. 143
14.2.4
Staalname De 7 kuilen werden op 3 verschillende momenten bemonsterd, m.n. net vóór 44 inkuilen, 4 weken na inkuilen (15/07/08) en 10 weken na inkuilen (25/08/07). Bij de staalname net vóór inkuilen werd een mengstaal genomen van 2 of 3 ladingen van de mengvoederwagen. De behandeling bermmaaisel met melkzuurbacteriën werd hierbij als gelijk beschouwd voor de kuil zonder melkzuurbacteriën; voor de twee overige behandelingen waar melkzuurbacteriën werden aan toegediend (5 en 7) doen deze zonder toegediende bacteriën (4 en 6) dienst als referentie. Dit was op dat ogenblik te verantwoorden omdat de melkzuurbacteriën (MZB) net na toedienen een verwaarloosbare impact hebben op de samenstelling van het ingekuilde materiaal. Gezien de later vastgestelde heterogeniteit tussen de verschillende kuilen was het achteraf bekeken toch beter geweest om van al de 7 behandelingen een mengstaal te nemen zodat bij de interpretatie van de resultaten de onzekerheidsfactor had kunnen ingeschat worden. Tijdens de staalname na 4 en na 10 weken werd elke kuil bemonsterd met behulp van een ruwvoederboor op telkens 4 punten per kuil. Door zowel vanaf de bovenkant van de kuil als vanaf de zijkant te boren, wordt vermeden dat alleen de bovenste meter van de kuil wordt bemonsterd. Het monster is bijgevolg representatief voor de ganse kuil.
14.2.5
Analyses
14.2.5.1
Kuilfermentatie Volgende analyses gebeurden natchemisch en werden uitgevoerd door het laboratorium van de Bodemkundige Dienst van België. De ontledingsresultaten zijn weergegeven in bijlage 1. Net voor inkuilen werden de stalen geanalyseerd op DS, suikers, ruw eiwit en ruwe as. Van alle kuilen werd zowel na 4 als na 10 weken een standaardanalyse uitgevoerd. Deze ontleding impliceert een bepaling van het droge stofgehalte, het asgehalte, het suikergehalte, het gehalte ruwe celstof, de ammoniakfractie en het gehalte ruw eiwit. De ammoniakfractie of het ammoniakgetal geeft aan welke fractie van het ruwe eiwit is afgebroken tot ammoniak. Het geeft bijgevolg een idee over het stadium van afbraak van de eiwitten, wat op zijn beurt een indicatie geeft van het risico op rotting van de kuil. De gevormde ammoniak kan bovendien een belangrijke bron van geurhinder zijn. De aanwezige suikers in de kuil dienen als voedingsstof voor de melkzuurbacteriën, maar kunnen bij een te hoge concentratie niet volledig verbruikt zijn en op die manier het risico op broei tijdens het uitkuilen verhogen. Zeker voor de kuilen met extra fruitpulp is het belangrijk te weten of er niet te veel suikers werden toegevoegd aan de kuil, die bij blootstelling aan de 44
Initieel was voorzien om de laatste staalname uit te voeren exact acht weken na inkuilen. Aangezien een kuil stabiel is vanaf 6 weken, wordt verwacht dat de kuilsamenstelling op 10 weken niet verschilt met deze op 8 weken. 144
lucht als voedingsstof kunnen dienen voor de schimmels en gisten. Tot slot zal de evolutie van de ruwe celstof aangeven of het inkuilproces het aandeel ruwe vezels al dan niet heeft verminderd. Een gunstige kuilevolutie wordt gekenmerkt door een sterke daling van de pH. De pH van de kuil vormt, samen met het ammoniakgetal en de vrije vetzuurvorming, een belangrijk criterium voor de stabiliteit van de kuil. De pH werd opgemeten zowel na 4 als na 8 weken voor al de 7 kuilen. Een gelukte kuilfermentatie impliceert eveneens de vorming van meer melkzuur en minder boterzuur, minder azijnzuur en minder propionzuur. Na 4 weken, wanneer normaliter de kuilen nog aan het stabiliseren zijn, kan aan de hand van de fractie aan deze organische zuren worden geëvalueerd of de kuilfermentatie in de juiste richting evolueert. Op basis van deze analyse kan beoordeeld worden welke bestemming de suikers kregen, met andere woorden op welke wijze ze werden gefermenteerd.
14.2.5.2
Vergistingspotentieel Via het rekenprogramma Easy-Gas werd door DLV de biogasproductie bepaald van de inhoud van de verschillende slurfsilo’s. Dit programma wordt gebruikt om via een snelle test een idee te geven van de voedingswaarde van diverse OBA of energiegewassen, alsook van de mest die verwerkt wordt in vergistingsinstallaties. Het programma vormt een adviesbasis voor de inschatting van het vergistingspotentieel van diverse invoermaterialen. Het geeft een theoretisch berekende gasopbrengst die de waarden in de praktijk volgens de ontwikkelaars ervan met een foutenmarge van 5 % tot 10 % benadert. De Easy-Gas-bepaling gebeurde op de stalen genomen net voor inkuilen en na 10 weken bewaring. Daarnaast werd ook het vergistingpotentieel bepaald van de slurfsilo met ingekuild bermmaaisel (zonder additief) aan de hand van een microbiële batch-test. Deze test geldt als aanvulling op de bovengenoemde Easy-Gas-bepaling van dezelfde slurfsilo. Een batch-vergistingstest houdt in dat op laboratoriumschaal het maaisel wordt geënt met een methanogene bacteriëncultuur en de biogasproductie op dagbasis gedurende 21 dagen wordt geregistreerd. Het betreft een batch-test in het mesofiele temperatuurgebied.
14.2.5.3
Andere parameters Alle stalen werden beoordeeld op kleur, reuk en structuur. De monokuil bermmaaisel, de kuil bermmaaisel & melkslib, de kuil bermmaaisel & fruitpulp en de kuil bermmaaisel & kalverdrijfmest werden geanalyseerd op de VLAREA-parameters. De kuilen waaraan melkzuurbacteriën werden toegediend werden niet apart geanalyseerd daar verwacht wordt dat de bacteriën geen invloed hebben op de aanwezigheid van aromatische koolwaterstoffen of metalen. De bepalingen gebeurden op stalen afkomstig van de laatste bemonstering (10 weken). 145
Los van de sleufsiloproef werden ook 2 stalen genomen van bermen gelegen langs erg drukke wegen. Hiervoor werd 2 dagen voor de eerste maaidatum een staal genomen langs twee locaties waar in 2006 respectievelijk een dagelijkse verkeersintensiteit werd opgemeten van ongeveer 25 000 voertuigen (Boudewijnlaan in Heverlee ter hoogte van de St Janbergesteenweg) en 112 000 voertuigen (E 19 afrit Mechelen Noord – Rumst). Deze twee stalen werden geanalyseerd op zware metalen, PAK’s en hexaan, heptaan en octaan. De eventuele aanwezigheid van deze stoffen in het bermgras zou met grote zekerheid toe te schrijven zijn aan het verkeer. Elk staal bestond uit 5 substalen genomen over een bermlengte van ongeveer 100 m. Initieel was het ook de bedoeling om e net voor de 2 maaibeurt een nieuw staal te nemen van een berm die enkel in september wordt gemaaid. Gezien de erg lage concentraties in het gras van de e 1 maaibeurt werd uiteindelijk hier van afgezien. Percolaatstromen kunnen uit de volledig afgesloten slurfkuilen niet ontsnappen. Wel kunnen ze vrijkomen bij het uitkuilen. Dit uitkuilen zal echter niet plaatsvinden binnen de termijn van de studieopdracht. De evolutie van het droge stofgehalte laat toe in te schatten of er bepaalde sapverliezen zullen optreden bij uitkuilen van de slurven. Ook kan op basis van de droge stofbepalingen tijdens de eerste staalname een idee gevormd worden of er sapverliezen tijdens het uitkuilen 45 zouden kunnen optreden of niet . Eventuele kuilverliezen kunnen op basis van deze proefopzet niet worden begroot. Hiervoor zou gewerkt moeten worden met microkuilen waarvan het gewicht wel kan worden opgevolgd. Het massaverlies ten gevolge van de inkuilingsprocessen wordt evenwel beperkt geacht.
14.3
Proefresultaten
14.3.1
Beoordeling op geur en structuur Voor geen enkel staal uit de 4 weken oude kuilen was er sprake van een duidelijk hinderlijke geur. De kuilen met enkel bermmaaisel en met bermmaaisel en inkuiladditief hadden een geur vergelijkbaar met deze van een ruwvoederkuil. Een lichte zoete geur was merkbaar bij de kuilen waar de fruitpulp aan werd toegevoegd. Ook de zure geur van het melkslib was herkenbaar, maar overheerste zeker niet. De kuilen met bijmenging van kalverdrijfmest hadden een zeer lichte mestgeur en roken een beetje zuur. De stalen die na 10 weken inkuilen werden genomen werden opnieuw beoordeeld op hun geur. De waarnemingen waren gelijkaardig als voor de eerste staalname, maar het inkuiladditief bleek een duidelijk milderend effect te hebben op de geur: de mestgeur was minder sterk, de zoete geur van de kuil met fruitpulp kwam minder naar voren en de scherpe geur van de monokuil werd ook duidelijk gedrukt. Voor de twee kuilen met fruitpulp was er nog veel minder sprake van een hinderlijke geur dan bij de andere kuilen. De 7 stalen verschilden nauwelijks qua kleur en structuur. De kleur was wel duidelijk donkerder groen dan bij ingekuild intensief gekweekt grasland. De kleur 45
Bij een drogestofgehalte van 25 % of meer zijn geen sapverliezen meer te vrezen (Geypens, cursus graasland). 146
en structuur verschilden niet tussen de 3 staalname momenten; een onherkenbare structuur en een wijziging in kleur zouden een teken van rotting zijn (Geypens, cursus graasland). De silo’s zelf waren allen geurloos met uitzondering van de twee kuilen met kalverdrijfmest. Hier was een lichte geur merkbaar.
14.3.2
Parameters van de kuilfermentatie
14.3.2.1
Drogestofgehalte
Figuur 15: Droge stofgehalte van de zeven kuilen voor 3 staalnamemomenten
De initiële droge stofgehaltes van kuilen met melkslib en kalverdrijfmest liggen rond de beoogde waarde van 28 %. Gezien er in de kuilen met enkel bermmaaisel geen bijmenging gebeurde met een natter co-product ligt het droge stofgehalte hier rond de 38 %. De twee behandelingen waar fruitpulp aan werd toegevoegd waren wel duidelijk natter. Het droge stofgehalte lag hiermee net onder het ‘kritische’ droge stofgehalte van 25 % waaronder sapverliezen te vrezen zijn (Geypens, cursus graasland). Dit kwam doordat de aangevoerde pulp veel natter was dan het verwachte droge stofgehalte van 40 %, waardoor deze twee kuilen bijna 10 % vocht verloren hebben tijdens het inkuilproces. Deze perssappen waren reeds merkbaar tijdens het persen van de slurfkuilen. Ook de evolutie van het droge stofgehalte voor de twee kuilen met kalverdrijfmest geeft aanduiding dat er op de bodem van deze slurfkuil tijdens het uitkuilen perssappen zullen te verwachten zijn. Dit was niet direct merkbaar tijdens het persen van de kuilen. Tijdens de latere opvolging bleek dat de silo’s met opgemengd kalverdrijfmest niet 100 % dicht waren en geleidelijk wat sap hadden verloren. Dit is in tegenstrijd met wat Geypens aangeeft, nl. dat er met een initiële droge stofgehalte van 28,6 % geen sapverliezen meer zouden optreden. Het feit dat dit toch gebeurde kan worden verklaard door de fysische ontmenging die opgetreden is naarmate de weken vorderden, te wijten aan het zeer grote verschil in drogestofgehalte tussen bermmaaisel en drijfmest.
147
Voor de overige 3 kuilen (drie linkse stavengroepen in Figuur 15) zijn de droge 46 stofgehalten gelijk over de verschillende staalname momenten . Dit geeft enigszins een indicatie dat de mengvoederwagen het geheel telkens goed heeft opgemengd.
14.3.2.2
Ruwe as De metingen van de ruwe asgehalten (= minerale fractie + grond) bevestigen de initiële visuele waarneming dat het geklepelde bermmaaisel veel grond bevatte. De waarden liggen erg hoog en lopen op tot 510 g ruwe as per kg droge stof (voor de kuil met melkzuurbacteriën). Dit gehalte ligt meer dan vier maal zo hoog dan de maximale streefwaarde voor een ruwvoederkuil (m.n. 110 g per kg droge stof (Bakker et al., 2000)). Deze laatste streefwaarde is mede bepaald door de voederwaarde die een ruwvoederkuil dient te bezitten, wat voor de aangelegde behandelingen minder relevant is. Anderzijds is het belangrijk dat het ruweasgehalte zo laag mogelijk ligt vermits dit een sterk bepalende factor is voor de gasopbrengst (per kg vers materiaal) en voor de frequentie waarmee de reactoren gereinigd dienen te worden.
14.3.2.3
Suikergehalte
Figuur 16: Suikergehalte over 3 staalname momenten. Niet ingevulde waarden impliceren dat het gehalte onder de detectielimiet lag. 46
Het droge stofgehalte van de kuil met enkel bermmaaisel tijdens de initiële staalname ligt hoger dan dat voor de twee latere staalnamen. Voor deze initiële waarde werd echter de kuil met melkzuurbacteriën als referentie genomen. Gezien de heterogeniteit tussen de aangevoerde vrachten maaisel, is dit cijfer niet volledig een representatieve weerspiegeling van het werkelijke droge stofgehalte van de kuil. 148
Het suikergehalte van de verschillende kuilen (Figuur 16) ligt zeer laag in vergelijking met een doorsnee ruwvoederkuil: suikerrijke ruwvoederkuilen zouden tot 110 gram suiker op droge stofbasis kunnen bevatten, waarbij het streefniveau op 60 gram ligt (Bakker et al., 2000). Zelfs na bijmenging met 33 % fruitpulp ligt het suikergehalte nog met een factor 3 lager dan het streefniveau bij ruwvoederkuilen. In tegenstelling tot wat zou verwacht worden wijst de veel hogere restconcentratie suikers in de kuil met extra melkzuurbacteriën erop dat de melkzuurbacteriën niet al de suikers hebben kunnen verbruiken. Mogelijks is de mindere kwaliteit van het maaisel dat gebruikt werd voor deze slurfsilo (zie 14.2.3) hier mede de oorzaak van. Voor de twee kuilen met fruitpulp, waar de suikerconcentratie nog is afgenomen tijdens het eindstadium van de stabilisatie, werden deze suikers alvast niet verbruikt voor de melkzuurfermentatie, gezien dit effect niet merkbaar is in een daling van de pH (Figuur 19). De detectielimiet voor de analyse van het suikergehlate ligt tussen 10 g/kg DS en 15 g/kg DS. Figuur 16 toont vooral aan dat de suikergehaltes in de verschillende kuilen zeer laag zijn. Omdat ze dermate laag zijn dat ze rond de detectielimiet schommelen kan moelijk een conclusie getrokken worden over de evolutie van het suikergehalte. Enkel de kuil met fruitpulp vertoont een hoger suikergehalte wat logisch lijkt gezien de hogere suikerconentratie in toegediende fruitpulp.
14.3.2.4
Ruw eiwit Ook het gehalte ruwe eiwitten ligt zeer laag in vergelijking met de gemiddelde waarde in ruwvoederkuilen. De hoogste waarde werd gemeten in de kuil met bermmaaisel en melkslib die iets meer dan 100 mg ruwe eiwitten per kg DS bevat (Figuur 17). Voor de overige kuilen ligt het gehalte ruw eiwit rond 60 tot 80 mg/kg DS.
Figuur 17: Gehalte ruw eiwit voor de 3 staalname momenten
149
Het zijn niet alleen de suikers die iets vertellen over het ‘fermentatiepotentieel’ van de kuil. Ook de eiwitten spelen mee: zij oefenen meer bepaald een bufferende werking uit en werken op die manier de vorming van melkzuur tegen. Volgens Geypens zou gras met een suiker/eiwitverhouding lager dan 0,4 zelfs niet kunnen worden ingekuild zonder toevoeging van een (suikerrijk) bewaarmiddel. Voor het aangewende bermmaaisel bedraagt deze suiker over eiwitverhouding slechts 0,21. Verderop wordt inderdaad duidelijk dat het toedienen van het suikerrijke fruitpulp een belangrijke voorwaarde was om een stabiele kuil te bekomen.
14.3.2.5
Ruwe celstof
Figuur 18: Ruwe vezelgehalte voor de tussentijdse en de finale staalname Het ruwe celstofgehalte tijdens de tussentijdse staalname varieert tussen 173 en 286 g/kg DS. Voor de staalnamen na 10 weken zijn de verschillen tussen de 7 behandelingen veel groter en in vergelijking met de tussentijdse staalname is het vezelgehalte in elk geval niet afgenomen. Voor de kuilen met extra melkzuurbacteriën is het ruwe celstofgehalte veel minder sterk toegenomen in vergelijking met hun referentiekuilen zonder toegediende melkzuurbacteriën. MZB breken immers de celwanden af tijdens het digestieproces in combinatie met de lagere pH (hydrolyse) waardoor mogelijks meer ruwe vezel omgezet is geweest in kortere ketens die gemakkelijker verteerbaar zijn. In vergelijking met 47 ruwvoederkuilen ligt het gehalte ruwe celstof vaak ook hoger. Dit impliceert dat de aanwezige plantensuikers uit bermmaaisel minder gemakkelijk kunnen vrijkomen uit de celwand in vergelijking met ingekuild intensief gekweekt grasland.
47
De streefwaarden voor het ruwe celstofgehalte in ruwvoederkuilen liggen tussen 230 g/kg DS en 260 g/kg DS (Bakker et al., 2000). 150
14.3.2.6
Zuurtegraad
Figuur 19: Zuurtegraad voor de tussentijdse en de finale staalname De pH van een droge kuil (25 % DS of meer) is naast het ammoniakgetal (zie verder) de meest directe manier om de stabiliteit van de kuil te beoordelen. Deze beoordeling gebeurt in functie van zijn droge stofgehalte: een hoger droge stofgehalte impliceert een hogere osmotische druk waardoor een kuil toch nog stabiel kan zijn bij een hogere pH. Voor de beoordeling van de pH (Tabel 29) is Tabel 1 van toepassing. Deze waarden worden in de praktijk echter zelfs bij ruwvoederkuilen vaak niet gehaald (Gino Coppens, Bodemkundige Dienst van België, persoonlijke communicatie). Tabel 28: De pH-waarden waarbij een stabilisatie optreedt van de kuil in functie van het droge stofgehalte (Ministerie van Landbouw, 1989) % droge stof stabiele pH
20 4,2
25 4,3
30 4,4
35 4,6
40 4,8
45 5,0
50 52
55 5,4
Op basis van Figuur 19 en Tabel 29 blijkt dat enkel de kuil met fruitpulp een voldoende lage pH heeft om als stabiel te worden beoordeeld. De suikers die werden toegediend met de fruitpulp hebben het tekort aan suikers in het bermmaaisel kunnen aanvullen en werden verbruikt door de van nature aanwezige melkzuurbacteriën. Er waren geen extra melkzuurbacteriën nodig om de toegediende suikers om te zetten in melkzuur: integendeel zelfs, de pH ligt voor de kuil met pulp en MZB net boven de stabiele grenswaarde van Tabel 1. Dit is een onverwachte bevinding, daar bovendien op basis van Figuur 16 blijkt dat niet al de suikers zijn opgebruikt, terwijl er zelfs extra MZB aan werden toegevoegd.
151
Tabel 29: Vergelijking tussen de pH-waarden van de 7 behandelingen en de waarden noodzakelijk om een stabiele kuil te bereiken DS
(1)
Behandeling
Bereikte pH
pH nodig voor stabiele kuil
gras
5,5
35,6
4,6
gras & MZB
4,9
38,6
4,7 à 4,8
gras & slib
5,2
31,7
4,4
gras & pulp
4,4
31,3
4,4
gras & pulp & MZB
4,6
31,8
4,4
gras & KDM
5,1
33,1
4,5
gras & KDM & MZB
5,5
37,5
4,7
(1) Dit betreft het finale droge stofgehalte. Voor de behandelingen met fruitpulp en met kalverdrijfmest ligt dit droge stofgehalte duidelijk hoger dan het initiële gehalte, dit gezien de sapverliezen die zijn opgetreden.
Voor de kuil met enkel bermmaaisel hebben de extra toegediende melkzuurbacteriën wel hun nut bewezen voor de stabilisatie van de kuil: de pH is stabiel gebleven in vergelijking met de vorige staalname, terwijl die voor de kuil met enkel bermmaaisel gestegen is en mogelijks nog verder zou kunnen stijgen (en zodoende stilaan beginnen te rotten). Bovendien ligt de pH-waarde voor de kuil met extra toegediende bacteriën maar net boven de stabiele grenswaarde van Tabel 29. Evenmin als bij de kuil met fruitpulp hebben in de kuil met kalverdrijfmest de extra melkzuurbacteriën geen bijkomende verzurende werking kunnen uitoefenen. Ook het restgehalte aan suikers in deze kuilen (Figuur 16) toont dat niet al de suikers konden worden opgebruikt door de melkzuurbacteriën. Mogelijks oefenen de bacteriën in de mest (van het mesofiele methanogene type) een sterke antagonistische werking uit op de melkzuurbacteriën, waardoor zelfs extra toegediende bacteriën de aanwezige plantensuikers niet konden fermenteren. Ook de pH van het bijgemengde melkslib bleek niet voldoende laag te zijn om de kuil sneller te verzuren en op die manier de initiële fase van de melkzuurfermentatie sneller te overbruggen en de verdere melkzuurgisting te begunstigen. De pH ligt op 5,2 terwijl die volgens Tabel 29 op 4,4 dient te liggen om stabiel te zijn. Een mogelijke verklaring voor het beperkte verzurende effect van het melkslib is dat de eiwitten in het slib de verzurende werking hebben gebufferd, waardoor de pH niet is gezakt zoals verwacht.
152
14.3.2.7
Ammoniakgetal
Figuur 20: Evolutie van het ammoniakgetal [% NH3 t.o.v. ruw eiwit] over 3 staalname momenten Wanneer de kuilen beoordeeld worden aan de hand van het ammoniakgetal, d.i. de concentratie ammoniak t.o.v. het gehalte ruw eiwit op droge stof basis, dan blijkt dat de eiwitten in alle kuilen goed bewaren. De bewaring in de 2 kuilen met fruitpulp en in de kuil met melkzuurbacteriën is zelfs zeer goed. Er is sprake van rotting vanaf een ammoniakfractie hoger dan 15 % (Bakker et al., 2000). Dit is voor geen enkele kuil het geval. Gezien het relatief hoge ammoniakgetal en de hoge concentratie aan eiwitten in de kuil met melkslib zal deze kuil tijdens het uitkuilen waarschijnlijk een sterkere ammoniakgeur vrijzetten in vergelijking met de overige kuilen. Afbraak van eiwitten in ammoniak betekent een werkelijk verlies aan eiwitten en dus aan kuilmateriaal. Ook in de kuilen met kalverdrijfmest wordt er beduidend meer ammoniak vrijgezet. Dit is natuurlijk mede te wijten aan de ammoniak die uit de mest afkomstig is.
153
14.3.2.8
Vetzuren Voor de beoordeling van de kuilfermentatie op basis van het gehalte vetzuren, m.n. boterzuur, azijnzuur en melkzuur (Figuur 21), is het puntensysteem van Flieg 48 (1938) van toepassing.
Figuur 21: Concentraties aan boter-, azijn en melkzuur na 4 weken kuilfermentatie. Geen weergave van het gehalte boterzuur impliceert een gehalte lager dan de detectiegrens (0,005 % op vs Tabel 30: Beoordeling van de kwaliteit van de 7 kuilen behandelingen
puntensysteem van Flieg boterzuur azijnzuur
a)
Som
melkzuur
b)
beoordeling kwaliteit
gras gras & MZB
38,00 45,00
6,00 13,00
11,00 19,00
55,00 voldoende 77,00 goed
gras & slib
43,00
17,00
22,00
82,00 zeer goed
gras & pulp
50,00
22,00
25,00
97,00 zeer goed
gras & pulp & MZB
50,00
21,00
25,00
96,00 zeer goed
gras & KDM
40,00
20,00
25,00
85,00 zeer goed
48,00
13,00
19,00
80,00 zeer goed
gras & KDM & MZB a)
De maximale puntenverdeling voor melkzuur bedraagt 25, voor azijnzuur eveneens en voor boterzuur 50.
b)
De maximale som kan 100 bedragen, de minimale 0.
48
Dit puntensysteem bestaat eruit dat de concentratie van het zuur wordt vermenigvuldigd met een factor (11,101 voor melkzuur, 11,350 voor boterzuur en 16,652 voor azijnzuur) om het aantal milli-equivalenten te kennen. Aan de hand van een beoordelingsschaal wordt vervolgens het percentage t.o.v. het totale zuur met pun-ten beoordeeld: meer punten worden toegekend bij een hoger melkzuurgehalte, terwijl net het omgekeerde geldt voor het azijnzuur- en boterzuurgehalte. Voor boterzuur geldt bovendien dat een toenemend gehalte dubbel zo nadelig wordt beoordeeld in vergelijking met een toenemend gehalte azijnzuur of een afnemend gehalte melkzuur. 154
Van al de 7 kuilen werden deze vetzuren bepaald na 4 weken inkuilen. De resultaten van deze beoordeling voor de 7 kuilen zijn terug te vinden in Tabel 30. Volgens dit puntensysteem hebben al de co-materialen na 4 weken fermentatie een duidelijke meerwaarde gehad op de melkzuurfermentatie in de kuil. Volgens deze resultaten van de tussentijdse staalname bewaren alle kuilen goed wanneer er een ander materiaal werd aan toegevoegd, al dan niet in combinatie met een inkuiladditief. De kuil met enkel bermmaaisel wordt daarentegen als ‘voldoende’ beoordeeld en de kuil waar enkel melkzuurbacteriën werden aan toegevoegd krijgt een goede beoordeling. De kuilen waar fruitpulp werd bijgevoegd krijgen de hoogste score toegekend. De resultaten van Tabel 30 slaan wel op kuilen die nog volop aan het fermenteren waren. De pH-waarden en de ammoniakfracties doen sterk vermoeden dat in de kuilen met kalverdrijfmest en de kuil met melkslib een fractie van het gevormde melkzuur in het latere stadium van de fermentatie nog verder zou worden afgebroken tot boter- en azijnzuur. Bij de interpretatie van de gegevens is het belangrijk om in gedachten te houden dat de verschillende aangevoerde vrachten bermmaaisel behoorlijk heterogeen waren. Dit bewijst o.a. het grote verschil in asgehalte tussen de verschillende kuilen: gemiddeld over de drie staalnamen ligt het ruwe asgehalte van de kuil met bermmaaisel met inkuiladditief op droge stofbasis bijna 10 % hoger dan de kuil die enkel bermmaaisel bevatte. Ook het droge stofgehalte verschilde tijdens de tussentijdse staalname tussen deze twee kuilen met 16 % (Figuur 15). De kuilen werden immers op verschillende dagen aangelegd en dus verschilde het aangevoerd materiaal mogelijk in functie van maaidatum, maailocatie, soortensamenstelling en eventueel tussentijdse stockageduur. Verschillen in droge stofgehalte werden ook vastgesteld tijdens metingen van de gestockeerde hoop bermmaaisel bij de aannemer waaruit bleek dat er op het moment zelf van staalname reeds een variatie in droge stof bestond tussen 22,7 % en 32,8 %. Deze twee uiterste waarden zijn afkomstig van respectievelijk maaisel dat het meest vers oogde en maaisel dat er al langer lag. De heterogeniteit tussen de verschillende vrachten bemoeilijkt uiteraard de interpretatie van de resultaten van de proeven, maar is anderzijds een duidelijke weerspiegeling van de realiteit. Gezien de grote verschillen in droge stof tussen het verse (rond 22 %) en het ingekuilde maaisel (rond 35 % à 40 %) is het duidelijk dat de tussentijdse stockage en het laden en lossen het vochtgehalte van het bermmaaisel nog gevoelig kan doen wijzigen. Het is dan ook niet evident om zonder voorafgaande metingen de ideale hoeveelheid van een co-product te doseren in functie van het beoogde drogestof gehalte van de kuil (m.n. ongeveer 30 %).
155
14.3.3
Biogasproductie
14.3.3.1
Relevante parameters voor inschatting biogaspotentieel Onderstaande tabel geeft de parameterwaarden van de stalen die bepaald werden ten behoeve van de simulaties van de potentiële biogasproductie uitgevoerd met behulp van het Easy-Gas-model, samen met de berekende waarden voor de gasopbrengst. Bermgras + melkzuurbact Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + melkslib 8w Bermgras + fruitpulp + MZB 8w Bermgras monokuil 8w Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + kalverdrijfmest + MZB 8w Bermgras + kalverdrijfmest 8w Bermgras + melkslib Bermgras + fruitpulp Bermgras + kalverdrijfmest
m³/ton 129 125 123 118 117 115 112 109 106 102 101
DS 33,8 31,5 32,2 33 36,4 38,2 36,6 33,6 27,4 26,1 28,8
C/N 26,6 32,2 20,44 31,62 25,16 27,2 26,77 25,05 21,87 30 25,01
OS 22 21,3 20,9 20,1 20,1 19,5 19,2 18,7 18,1 17,4 17,3
% CH4 53,4 53,1 54,6 53,1 53,6 53,6 53,4 53,7 54,1 53,2 53,6
KH/OS 83% 85% 78% 85% 82% 83% 83% 81% 80% 83% 82%
kj-N m³/ton DS 4,80 584 3,84 587 5,92 587 3,68 587 4,64 584 4,16 587 4,16 584 4,32 585 4,80 584 3,36 586 4,00 584
Tabel 31: Overzicht van de belangrijkste vergistingkarakteristieken van de verschillende slurfsilo’s zoals bepaald in het kader van de Easy-Gas-testen. Voor alle parameters is het analyseresultaat weergegeven, m.u.v. de biogasopbrengst (laatste kolom). Deze is berekend. Kj-N = gehalte Kjeldahl stikstof in kg/ton; KH/OS = hoeveelheid koolhydraten als fractie van het organische stofgehalte.
Naast de Easy-Gas-testen, die werden uitgevoerd op materialen uit de diverse behandelingen, werd het biogaspotentieel van het bermgras zelf bepaald aan de hand van een batch-test uitgevoerd door het Biogaslaboratorium.
156
14.3.3.2
Monokuil bermmaaisel Het biogaspotentieel van de monokuil bermmaaisel werd bepaald aan de hand van een batch-test uitgevoerd door het Biogaslaboratorium (Figuur 22). Na een 49 verblijftijd van 23 dagen bedroeg deze 83,3 m³ biogas per ton. De test werd stopgezet op het moment dat een sterke afvlakking van de gasproductie werd vastgesteld. Volgens de simulatie uitgevoerd op hetzelfde materiaal met Easy-GAS bezit het geklepelde bermmaaisel dat werd aangeleverd voor deze proef een biogaspotentieel van net geen 130 m³ biogas per ton vers product. Na een verblijftijd van 45 dagen wordt 87 m³ biogas vrijgesteld. Op dat moment is 67 % van de totale organische stof door de methaanbacteriën verbruikt. (Figuur 23). De resultaten van beide testen zijn dus behoorlijk gelijklopend.
Figuur 22: Cumulatieve biogasproductie per toegevoegde hoeveelheid monster in functie van de tijd zoals bepaald in een mesofiele batchvergistingtest (Biogas Labo, 2008, p. 6)
49
Volgens de batch-test op monocultuur wordt het potentieel reeds bereikt na een verblijftijd van ongeveer 23 dagen. Easy-GAS start van datzelfde potentieel maar spreidt dit uit over 45 dagen. Dit weerspiegelt de realiteit waarbij bacteriën nooit een mono-voeding toegediend krijgen en ze selectief de gemakkelijke suikers gebruiken. De gasopbrengst van ruwe vezels in gras zal dus stil vallen omdat de methaanbacteriën hun aandacht zullen richten op de verse voeding. Enkel een navergister kan dan de afbraak voor 100% voltooien gezien die bacteriën geen makkelijke voedingsstoffen krijgen toegediend (Sergé Venken, DLV, persoonlijke communicatie). 157
m³/ton VerseStof
140 120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 23: Easy-Gas-simulatie van de cumulatieve biogasproductie per verse stof in functie van de tijd voor monokuil bermmaaisel bij opstart (donkergroen-volle lijn), na 10 weken inkuilen met (blauw-stippellijn) en zonder (lichtgroen-puntstippellijn) melkzuurbacteriën
Door het inkuilproces is het totale vergistingpotentieel op verse stofbasis na 10 weken kuilfermentatie afgenomen met ongeveer 10 % (Figuur 23). Na 45 dagen reactortijd ligt de biogasproductie met ongeveer 18 % lager en bedraagt ongeveer 70 m³ per ton. Mogelijks is dit te wijten aan het feit dat een deel van de suikers door de melkzuurbacteriën zijn verbruikt en niet meer als voedsel kunnen dienen voor de methaanbacteriën. Ook is de hoeveelheid organische stof gedaald van 22 % naar 20 % op verse stofbasis en valt de verteerbaarheid van deze OS terug van 67 % naar 61 % na een verblijftijd van 45 dagen. Tijdens het inkuilproces zijn met andere woorden fermentatieverliezen opgetreden die zich ook weerspiegelen in de biogasproductie. Het hier vastgestelde verlies in biogasopbrengst te wijten aan het inkuilen van het bermmaaisel blijft hiermee evenwel nog relatief beperkt in vergelijking met de afname van 30 % die IGEAN noteerde tijdens een thermofiele microbiële droge batch-test op vers en ingekuild bermmaaisel (zie luik 1, literatuurstudie). Mogelijks zullen de biogasverliezen nog groter zijn naarmate de kuil er langer ligt. De kuil ligt namelijk nog boven de stabiele pH waarde (Tabel 29) en een verdere afbraak is dan ook niet uitgesloten. Ook het toedienen van extra melkzuurbacteriën heeft niet kunnen verhinderen dat door het inkuilproces het gaspotentieel verminderd is (Figuur 23). Het positieve effect van deze extra bacteriën op de biogasproductie is merkbaar na 45 dagen reactortijd, maar is eerder beperkt: er wordt slechts 6 m³ biogas per ton verse stof extra vrijgezet t.o.v. de kuil zonder het inoculant. Deze verbetering is niet te danken aan een betere bewaring van de organische stof, maar wel aan een hogere verteerbaarheid van de organische stof. Gezien de kuil met extra melkzuurbacteriën een betere fermentatie kent dan deze zonder (zie vorige paragraaf), zou de meerwaarde op de vergisting van deze melkzuurbacteriën wel eens beter merkbaar kunnen zijn na een nog langere bewaringstijd.
158
Bermmaaisel en melkslib
m³/ton VerseStof
14.3.3.3
140 120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 24: Easy-Gas-simulatie van de cumulatieve biogasproductie per verse stof in functie van de tijd voor bermmaaisel en melkslib bij opstart (donkergroen-stippellijn) en na 10 weken inkuilen (lichtgroen-volle lijn)
Voor de kuil met melkslib geldt net het omgekeerde als bij de monokuil bermmaaisel: het inkuilproces heeft ervoor gezorgd dat het biogaspotentieel is verhoogd t.o.v. het moment waarop het melkslib werd bijgemengd (Figuur 24) en wel met 16 % op verse stofbasis. Dit verschil wordt aangehouden gedurende de volledige reactortijd. Het totale biogaspotentieel van het mengsel ligt hiermee slechts 6 m³ per ton verse stof lager dan van het verse bermmaaisel en slechts 3 m³ per ton na 45 dagen reactortijd. De curven lopen zeer gelijkaardig wat erop wijst dat het melkslib methaanvrijstelling niet louter versnelt. Wel bezit het biogas van de kuil met melkslib de hoogste methaanconcentratie van al de kuilen, wat mogelijk toe te schrijven is aan het lager gehalte koolhydraten in het slib in vergelijking met de andere gebruikte materialen inclusief het bermmaaisel zelf (Figuur 19). Het gehalte koolhydraten is immers omgekeerd gerelateerd met de rijkheid van het biogas (Sergé Venken, DLV, persoonlijke communicatie). Toch is er alles behalve sprake van een hoog methaangehalte: met een gemiddeld gehalte van 54 % scoren alle kuilen eerder laag vergeleken met materialen zoals het fruitpulp (58 % CH4) en het melkslib (68 % CH4). De energetische waarde van biogas hangt immers tevens af van de rijkheid aan vetten in de inputstroom. In de biochemie worden voor koolhydraten en eiwitten als verbrandingswaarde 4 kcal en voor vetten 9 kcal gehanteerd (en 7 kcal voor alcohol). Een ton vet zal een veel rijker gas opleveren - tot 70 % methaan - terwijl pure koolhydraten slechts 50 % methaan genereren (data Bayerische Landesanstalt, prof. Keymer, niet gedateerd).
159
Bermmaaisel en fruitpulp Ook voor de twee slurfsilo’s met fruitpulp is door het inkuilproces het biogaspotentieel toegenomen en dit met maar liefst 22 % op verse stofbasis en met 19 % na 45 dagen reactortijd (Figuur 25). De totale biogasproductie van het ingekuilde bermmaaisel benadert, net zoals bij het melkslib, de biogasopbrengst van het verse bermmaaisel. De meerwaarde van de fruitpulp was mogelijks nog duidelijker geweest wanneer er geen sapverliezen waren opgetreden uit deze kuilen. Deze sappen bevatten immers een belangrijke fractie aan gemakkelijk afbreekbare suikers en opgeloste voedingsstoffen die door de methaanbacteriën snel kunnen worden opgebruikt (Sergé Venken, DLV, persoonlijke communicatie). m³/ton VerseStof
14.3.3.4
140 120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 25: Easy-Gas-simulatie van de cumulatieve biogasproductie per verse stof in functie van de tijd voor bermmaaisel en fruitpulp bij opstart (donkergroen-puntstippellijn) en na 10 weken inkuilen met (blauw-stippellijn) en zonder (lichtgroen-volle lijn) melkzuurbacteriën
Daarnaast dient vermeld te worden dat fruitpulp in regel droger is dan het hier gebruikte materiaal en derhalve een nog hoger biogaspotentieel (m.n. 157 m³ per ton) dan de pulp die voor deze proef werd gebruikt. Tevens bevat de fruitpulp een ideale C/N-verhouding van 30, waardoor het zonder bijmenging van nog andere producten aan de vergister kan worden toegediend. Dit geldt ook voor de andere kuilen, die allen tussen de grenswaarden in C/N-verhouding van 20 en 40 liggen. Enkel voor de kuil met het melkslib dient er voor gewaakt dat niet teveel ammonium zal gevormd worden in de reactor. Dit kan vermeden worden door samen met het uitgekuilde maaisel ook koolstofrijkere producten aan de reactor te voegen. De extra melkzuurbacteriën, die samen met de fruitpulp werden opgemengd, hebben hun meerwaarde niet kunnen aantonen voor de vergisting. Hier geldt dezelfde opmerking als bij de kuilfermentatie, namelijk dat het inoculant mogelijk niet ten volle heeft kunnen werken wegens de mindere kwaliteit van het maaisel waarmee deze slurfsilo werd gevuld. In de praktijk zullen dergelijke situaties eerder regel dan uitzondering zijn.
160
m³/ton VerseStof
Bermmaaisel en kalverdrijfmest 120 100 80 60 40 20 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 26: Easy-Gas-simulatie van de cumulatieve biogasproductie per verse stof in functie van de tijd voor bermmaaisel en kalverdrijfmest bij opstart (donkergroen-stippellijn) en na 10 weken inkuilen met (blauw-volle lijn) en zonder (lichtgroen-stippellijn) melkzuurbacteriën Kalverdrijfmest scoort van al de bijmengingen het minst goed op het vlak van de biogasvorming, zowel net na bijmenging als na 10 weken inkuilen. Het lagere intrinsieke biogaspotentieel van kalverdrijfmest in vergelijking met dat van fruitpulp of melkslib, maar ook de minder optimale kuilfermentatie speelt hier een belangrijke rol in. Bovendien zijn voor deze behandeling de verschillen in biogaspotentieel tussen het verse en het ingekuilde product het kleinst, waarschijnlijk mede door de ontmenging die is opgetreden (zie 14.3.2.2). Gedurende de eerste 45 dagen is de biogasproductie zelfs vrijwel gelijklopend. De toevoeging van melkzuurbacteriën heeft de biogasvrijstelling uit de kuil met kalverdrijfmest wel licht kunnen verbeteren. Het lagere vezelgehalte in de kuil met MZB (Figuur 18) zorgt er bovendien voor dat de retentietijd in de reactor met 4 tot 5 dagen kan verkort worden om eenzelfde biogasproductie te bekomen. Percentage vrijgave bij 45 dagen hydraulische verblijftijd 100% 90% 80% 70% 60% Start %
14.3.3.5
50%
10 weken 10 weken + MZB
40% 30% 20% 10% 0% Mono
met fruit
met melkslib
met KDM
product
Figuur 27: Procentuele vrijzetting van het biogaspotentieel van de verschillende kuilen na een verblijftijd van 45 dagen in de reactor volgens Easy-Gas-simulatie
161
14.4
Chemische kwaliteit van het maaisel Vier van de 7 kuilbehandelingen werden geanalyseerd op de VLAREA-parameters (zie 14.2.5.3). De resultaten worden samen met de normwaarden getoond in bijlage 2 (Tabel 50). De waarden die de normen overschrijden worden samengevat in Tabel 32. Het betreft enkel de minerale oliën. Voor de overige VLAREAparameters lagen de waarden van al de kuilen onder de geldende norm. Tabel 32: VLAREA parameters waarvoor een overschrijding van de norm werd opgemeten. (Analyse Eurofins-ERC, 06/11/2008) monokuil Som minerale oliën
1270
maaisel & melkslib 1462
maaisel & fruitpulp 1693
maaisel & KDM 1131
Norm 560
Het is buiten de verwachtingen dat alle kuilen wel voor minstens 1 parameter de VLAREA-normering overschrijden. Het is niet duidelijk welke oorzaak hiervoor aan de basis ligt. Soortgelijke analyses van 2 stalen bermgras die werden genomen langs erg drukke wegen – en die bijgevolg een behoorlijke potentie hebben op verontreiniging door het verkeer – geven aan dat er geen vrees is dat de polyaromatische koolwaterstoffen de normen overschrijden. De analyseresultaten worden weergegeven in bijlage 3. Ook lagen de waarden voor PAK’s van 5 verschillende stalen bermgras langs gewestwegen en bevaarbare waterlopen, die werden geanalyseerd in de studie van De Wilde & Hermy (2000), onder de geldende normen. De verschillende co-stromen liggen ook niet aan de basis van deze verhoogde VLAREA waarden. Melkslib is immers conform VLAREA want het bezit een gebruikscertificaat terwijl fruit normaal onder GMP of Good Manufacturing / Managing Practices Dierenvoeder werd afgevoerd naar veevoeder en dus ook onverdacht is. Kalverdrijfmest kan verhoogde waardes aan metalen bevatten doch niet aan PAK’s of minerale oliën.
162
14.5
Evaluatie van de verschillende co-stromen en van het inkuiladditief
14.5.1
Invloed op de melkzuurfermentatie en bewaring Uit de proefresultaten blijkt dat bij ingekuild geklepeld bermmaaisel (dat in dit geval afkomstig is van bermen op een zandbodem, niet onmiddellijk gelegen naast een bemeste akker, en een twee- à drietal dagen tussentijds werd gestockeerd) een spontane melkzuurfermentatie op gang komt. Inoculatie met melkzuurbacteriën doet de fermentatie verbeteren, maar niet betekenisvol. Enkel op de monokuil bermgras had het toedienen van melkzuurbacteriën een gunstig effect op de stabiliteit van de kuil. Melkzuurbacteriën hebben ook een invloed op het vergistingspotentieel. Dit wordt in de volgende paragraaf besproken. Toevoeging van zuur melkslib aan een dosis van 10 gewichtspercenten heeft geen voldoende verzurend effect om de eerste fase van de melkzuurgisting te versnellen en zo de ganse melkzuurfermentatie te verbeteren. Het hoge eiwitgehalte van het slib heeft de verzurende melkzuurfermentatie mogelijk tegengewerkt. Op basis van het ammoniakgetal wordt de bewaring wel beoordeeld als goed, maar bij de tussentijdse staalname blijkt ze het sterkst achteruit gegaan van de 7 behandelingen. Net zoals bij de kuil met enkel maaisel bestaat er ook hier geen zekerheid dat de kuil volledig stabiel is. De toevoeging aan het bermmaaisel van kalverdrijfmest heeft de kuilfermentatie niet kunnen verbeteren. De toevoeging van extra melkzuurbacteriën levert ook hier geen meerwaarde, waarschijnlijk omdat deze werden tegengewerkt door bacteriën aanwezig in de mest. Op basis van het ammoniakgetal scoort een bijmenging met kalverdrijfmest of met melkslib zelfs minder goed dan wanneer bermmaaisel zonder bijmenging wordt ingekuild. Gezien daarnaast kalverdrijfmest fysisch moeilijker blijvend kan worden opgemengd met maaisel en hierdoor ook meer risico’s heeft op sapverliezen uit de kuil, verdient een afzonderlijke bewaring eerder de voorkeur dan dergelijke ‘co-bewaring’. Dit geldt waarschijnlijk ook voor andere soorten drijfmest. Fruitpulp is het enige van de 3 geteste co-materialen dat het fermentatieproces van het bermmaaisel gevoelig heeft doen verbeteren. Het bermmaaisel zoals het werd aangeleverd voor deze proef bezat effectief een tekort aan suikers dat op een relatief eenvoudige manier kon worden aangevuld. Wel mag de fruitpulp niet te nat zijn om te vermijden dat perssappen uit de kuil lekken. Het bermmaaisel bleek in dit geval voldoende natuurlijke melkzuurbacteriën te bevatten: inoculatie met extra melkzuurbacteriën was namelijk niet nodig om de extra suikers van de fruitpulp efficiënt in melkzuur om te zetten. Algemeen wordt wel verwacht dat bermmaaisel opgemengd met fruitpulp baat zal hebben bij de toevoeging van extra melkzuurbacteriën en dat dit in regel zal leiden tot een nog betere kuilfermentatie. Dit werd kon op basis van de uitgevoerde proef niet worden aangetoond gezien de vrachten bermmaaisel voor deze twee behandelingen niet van volledig vergelijkbare kwaliteit waren (zie 14.2.3). De mindere versheid van dit maaisel heeft er mogelijk toe geleid dat de extra bacteriën niet ten volle de toegediende suikers hebben kunnen benutten. Met deze mogelijkheid dient in de praktijk te worden rekening gehouden vermits dit aanleiding kan geven tot een verhoogd risico op broei bij uitkuilen.
163
Op basis van de geurwaarnemingen op de verschillende tussentijdse stalen kan gesteld worden dat de toevoeging van extra melkzuurbacteriën voor al de behandelingen kan zorgen voor een opmerkelijk minder scherpe geur. Dit zal ook zijn invloed hebben op de vrijzetting van geur bij het uitkuilen. De sterkste geur wordt verwacht bij de kuilen die met kalverdrijfmest worden opgemengd.
14.5.2
Invloed op de vergisting Bermmaaisel bezit een behoorlijk biogaspotentieel dat kan concurreren met dat van voederbieten, aardappelen en suikerbietenloof (POVLT, 2007). Het vereist evenwel wegens zijn hoge vezelgehalte een lange retentietijd in de reactor van ongeveer 45 dagen om meer dan 60 % van dit potentieel werkelijk in biogas te kunnen omzetten. De beste manier om dit potentieel ten volle te benutten is het bermmaaisel vers aan de reactor toe te dienen, dus zonder het vooraf in te kuilen. Gezien de geproduceerde volumes en de karakteristieke piekaanvoer is dit in de praktijk slechts in zeer beperkte mate mogelijk en zal het merendeel gecontroleerd moeten worden opgeslagen (ingekuild) indien men het voor vergisting wil aanwenden. Hierbij zijn biogas productieverliezen van minstens 10 % tot 15 % te verwachten die niet vermeden kunnen worden door een additief van homofermentatieve melkzuurbacteriën aan de kuil toe te voegen. Dit verlies kan wel bijna volledig gecompenseerd worden door het bermmaaisel, alvorens het in te kuilen, op te mengen met een co-stroom zoals melkslib of fruitpulp. Zeker wanneer de exploitant de intentie heeft om het bermmaaisel te gaan co-vergisten, is een voorafgaande opmenging en inkuiling te verkiezen boven een aparte verse toediening van beide inputstromen. Dit heeft immers zowel voordelen op het vlak van de opslag van de materialen zelf als op het vlak van de biogasproductie. Bermmaaisel in combinatie met melkslib kan bij een reactorverblijftijd van 45 dagen op die manier tot 15 % meer biogas vrijstellen in vergelijking met het niet-ingekuilde opgemengde bermmaaisel. Voor fruitpulp geldt zelfs een verbetering van bijna 20 %. Gezien fruitpulp de kuilfermentatie het meest bevordert, verdient dit materiaal de voorkeur boven melkslib. Voor kalverdrijfmest, en waarschijnlijk geldt dit voor eender welk ander type dierlijke mest, biedt het gecombineerd inkuilen geen aantoonbare voor- of nadelen voor de biogasvorming. Het biogaspotentieel wordt evenmin verbeterd door de toevoeging in de kuil van melkzuurbacteriën. Dit geldt voor de combinaties van bermgras met zowel kalverdrijfmest, melkslib en fruitpulp. Het effect van de lagere gehalten aan ruwe celstof in de kuilen met extra melkzuurbacteriën (Figuur 18) is slechts summier merkbaar onder vorm van een versnelde biogasvrijstelling.
164
14.5.3
Financieel aspect
14.5.3.1
Kostprijs inkuilen Tabel 33 geeft de prijzen weer voor 6 scenario’s waarbij enkel bermmaaisel wordt ingekuild (eerste rij) of wanneer bermmaaisel in combinatie met een ander product wordt ingekuild (overige rijen). De vermelde dosissen zijn deze die werden toegepast in de proefopzet. Het scenario gaat uit van een opslagcapaciteit van 100 ton product die wordt ingevuld met bermmaaisel al dan niet in combinatie met een co-product. Tabel 33: Kostprijs van de verschillende kuilmaterialen bij opmenging met bermmaaisel conform de uitgevoerde scenario’s van de proefopzet kostprijs bermmaaisel melkzuurbacteriën fruitpulp melkslib (4) kalverdrijfmest nanofiltraat
(2)
-30 122 8 -5 -15 -4
(1)
€/ton €/500 ml €/ton €/ton €/ton €/ton
dosis 100 10 33 10 13 9
kostprijs voor 100 ton kuilmateriaal
%(gewicht) ml/ton (3) %(gewicht) %(gewicht) %(gewicht)
- 3000 € - 2756 € - 1746 € - 2750 € - 2805 €
%(gewicht)
- 2766 €
(1) Kostprijs is inclusief transportkosten. Een negatieve waarde duidt erop dat de leverancier betaalt om het product af te zetten; voor een positief gewaardeerd product dient de inkuiler te betalen. (2) De cijfers voor nanofiltraat worden ook weergegeven gezien het de intentie was om dit product te gebruiken i.p.v. kalverdrijfmest. (3) Deze gewichtsverhouding mag worden aangehouden indien de fruitpulp voldoende droog is. (4) De prijs voor kalverdrijfmest is de prijs die momenteel wordt betaald voor afzet aan een vergistinginstallatie.
Omwille van de relatief hoge afzetkost voor bermmaaisel brengt een kuil die uitsluitend dit materiaal bevat het hoogste bedrag op voor de inkuiler. Omwille van zijn positieve prijs en de relatief hoge mengverhouding brengt een kuil met fruitpulp financieel beduidend minder op dan de andere uitvoeringsvormen. Dit verschil wordt nog des te groter wanneer de afzetprijs van het bermmaaisel nog hoger ligt dan 30 euro per ton. Dit is niet onrealistisch gezien de prijzen die momenteel bijvoorbeeld gehanteerd worden voor afzet bij een groencomposteerinstallatie (zie luik 1, literatuurstudie). Verwacht wordt dat op termijn de innameprijs van het bermmaaisel nog zal afnemen naarmate het maaisel meer afzet zal vinden in alternatieve verwerkingsmethoden zoals vergisting. Voor al de kuilen met toevoeging van een co-materiaal geldt een extra werkkost om het product op te mengen met het maaisel. Op basis van de uitgevoerde proef blijkt dat voor het opmengen van 100 ton product ongeveer 10 manuren (ruim gerekend) extra nodig zullen zijn vergeleken met de referentiesituatie waarbij het maaisel zonder co-stromen wordt ingekuild. Dit komt overeen met een werkkost van ongeveer 450 euro, inclusief de personeelkost, machinekost en de kost voor het uitkuilen. Deze kostprijs loopt op wanneer de capaciteit van de mengvoerwagen beperkter is (< 4000 kg/wagen). Er wordt wel verondersteld dat er 165
een continue aanvoer is van maaisel en dat 1 extra mankracht nodig is om de mengvoerwagen te laden en te lossen in vergelijking met de situatie wanneer het maaisel niet wordt opgemengd met co-stromen. Het additief met melkzuurbacteriën kan, mits een continue aanvoer van het bermmaaisel, via een doseerapparaat ter hoogte van de toevoerbak aan het maaisel worden toegediend waarvoor dan ook geen extra werkgang met een mengvoerwagen nodig is. Zoniet moet ook voor het opmengen een extra werkkost worden aangerekend. De kostprijs van het inkuilen werd gedocumenteerd onder hoofding 2.4.4 (Tabel 4). De vergelijking van deze kost met de opbrengsten uit bovenstaande Tabel 33 toont aan dat de opslag in een sleufsilo qua kostprijs een rendabele werkwijze is. Een belangrijk verschil met de conventionele rijkuil of sleufsilo blijft dat bij het uitkuilen de slurfsilo dient worden stukgesneden, wat behoorlijk wat afval met zich meebrengt. Bij de aanleg van elke slurfsilo dient met andere woorden telkens een nieuwe folie worden aangekocht (maar deze prijs hiervan zit vervat in de hierboven vernoemde inkuilprijs).
14.5.3.2
Energieopbrengst tijdens vergisting Naast de innameprijs voor het afleveren van de verschillende biomassastromen is de opgewekte groene elektriciteit een andere belangrijke bron van inkomsten. Op basis van de berekende biogasopbrengsten en de concentraties aan CH4 (Figuur 23 t.e.m. Figuur 26) wordt in Tabel 34 aangegeven wat deze slurfsilo’s zullen opleveren bij een retentietijd van 45 dagen in de reactor. Tabel 34: Financiële opbrengst van de vergisting van bermmaaisel, conform de uitgevoerde scenario’s van het proefopzet en op basis van berekende biogas- en methaanopbrengsten (via Easy-Gas)
scenario's maaisel zonder & melkslib inkuilen & pulp & KDM
na 10 weken inkuilen
maaisel & MZB & melkslib & pulp & pulp & MZB & KDM & KDM & MZB
CH4 [m³/100 ton] 4646 3949 3618 3645
ц ц ц ц
465 395 362 364
3813 4020 4586 4301 4195 3652 3952
ц ц ц ц ц ц ц
381 402 459 430 419 365 395
opbrengsten na 45 d verblijftijd [euro/100 ton] elektriciteit GSC totaal 569 1789 2358 ц 236 484 1520 2004 ц 200 443 1393 1836 ц 184 446 1403 1850 ц 185 467 492 562 527 514 447 484
1468 1548 1766 1656 1615 1406 1521
1935 2040 2328 2183 2129 1853 2005
ц ц ц ц ц ц ц
193 204 233 218 213 185 201
KDM = kalverdrijfmest; MZB = additief van melkzuurbacteriën.
De afwijkingen in Tabel 34 zijn gebaseerd op het betrouwbaarheidsinterval van de Easy-Gas-berekeningen.
166
In de berekening wordt uitgegaan van een elektrisch rendement van de gasmotor van 35 % en een waarde van een groene stroomcertificaat (GSC) van 110 euro per MWhe. Voor de afzet van de groene stroom op het elektriciteitsnet geldt een prijs van 35 euro per MWhe afgeleverde groene stroom. In het scenario wordt verondersteld dat de maximale capaciteit van de reactor niet is ingevuld en dat bijgevolg al het gevormde biogas kan worden verbrand in de gasmotor. Bovendien vraagt de exploitant van de installatie geen warmtekrachtkoppelingcertificaten (WKC) aan, maar tracht hij zoveel mogelijk groenestroomcertificaten te bekomen. De waarde van een groenestroomcertificaat bedraagt immers bijna het drievoudige van een warmtekrachtcertificaat (ca. 40 euro per certificaat) en om in aanmerking te komen voor het warmtekrachtcertificaat moet de primaire energiebesparing minstens 5 % bedragen. Dit impliceert op zijn beurt vaak dat het aantal draaiuren van de installatie moet beperkt worden om meer warmte te kunnen recupereren, wat dan weer een onmiddellijke impact heeft op het aantal groenestroomcertificaten (Mertens, jaartal onbekend).
De vergisting van vers bermmaaisel en van ingekuild bermmaaisel dat werd opgemengd met melkslib levert bruto de hoogste financiële opbrengsten op. Vers bermmaaisel opgemengd met fruitpulp of met kalverdrijfmest of ingekuild bermmaaisel in combinatie met kalverdrijfmest levert bij de vergisting het minste op. De financiële opbrengst van de vergisting van de overige behandeling ligt hier ergens tussen. De volgende opmerkingen zijn van belang bij de interpretatie van deze financiële cijfers: Het maaisel van een monokuil bezit een duidelijk hoger droge stofgehalte in vergelijking met een ingekuild bermmaaisel dat werd opgemengd met een ander materiaal. Gezien de voeding van een natte vergistingsreactor maximaal 15 % droge stof mag bevatten, moet het ‘zuivere’ maaisel (d.i. zonder co-materialen) in lagere proporties aan de reactor worden toegediend. De kuil zal met andere woorden minder snel kunnen worden uitgekuild en er is op die manier een verhoogd risico voor broei. De (potentiële) verliezen die hiermee gepaard gaan zullen hun implicaties hebben op de biogasopbrengst, maar zijn moeilijk in rekening te brengen in de financiële berekening. Het uitgekuilde maaisel ondergaat nog een verdere opmenging met andere stromen om een ideale premix te bekomen waarbij het droge stofgehalte maximaal 15 % mag bedragen. De doseringen van de materialen vanuit de diverse kuilen zal dus verschillen vermits zij niet hetzelfde droge stofgehalten hebben. Dit heeft natuurlijk een bijkomend effect op de uiteindelijke vergistingsopbrengst. Een kuil aanleggen impliceert een zeker ruimtebeslag. De financiële gevolgen hiervan worden in deze financiële berekening niet in rekening gebracht. Om een idee te hebben over de oppervlakte-inname van een slurfsilo (en andere uitvoeringsvormen) wordt verwezen naar de literatuurstudie.
167
14.5.3.3
Globaal financiële luik Samenvattend wordt in de volgende tabel de financiële opbrengst gegeven van de vergisting van bermmaaisel met of zonder bijmenging van diverse afvalstromen en dit zowel bij directe verwerking als met inkuilen. Er wordt met andere woorden rekening gehouden met de gasopbrengstverliezen die te wijten zijn aan het inkuilproces. De berekeningen zijn gebaseerd op de verwachte gasopbrengsten zoals deze werden berekend met het Easy-Gas-model. Rekening houdend met het betrouwbaarheidsinterval van de Easy-Gas worden de mogelijke afwijkingen op opbrengst eveneens weergegeven. Voor de berekeningen werd gebruik gemaakt met de huidige afzet- en opbrengstcijfers zoals deze in de sector gehanteerd worden. Het spreekt voor zich dat in functie van de marktsituaties belangrijke verschuivingen kunnen optreden zowel in absolute als in relatieve zin. Tabel 35: Globale financiële opbrengst voor de afname en vergisting van maaisel met of zonder bijmenging van co-materialen en met of zonder inkuilen scenario's zonder inkuilen
Na 10 weken inkuilen
maaisel & melkslib & pulp & KDM maaisel & MZB & melkslib & pulp & pulp & MZB & KDM & KDM & MZB
opbrengst in euro/100 ton (1) inputproduct(en) vergisting totaal 3000 2358 5358 ц 2750 2004 4754 ц 1746 1836 3582 ц 2805 1850 4655 ц 2500 1935 4435 ц 2256 2040 4296 ц 1800 2328 4128 ц 796 2183 2979 ц 552 2129 2681 ц 1855 1853 3708 ц 1611 2005 3616 ц
236 200 184 185 193 204 233 218 213 185 201
(1) Hier zijn naast de financiële opbrengsten die de producten voortbrengen ook de kostprijs voor het inkuilen in rekening gebracht.
Volgens bovenstaande cijfers blijkt dat wanneer inkuilen vereist is de opslag van zuiver bermmaaisel (d.w.z. zonder bijmenging met een (of meerdere) comaterialen) bij de huidige prijszetting de meest interessante optie vormt, en dit ondanks de relatief lage biogasproductie. De lagere financiële opbrengsten van de vergisting zelf worden ruimschoots goedgemaakt door de hoge innameprijs die voor het maaisel wordt betaald. Daarnaast kan deze monokuil zeer gemakkelijk worden aangelegd. Hierbij geldt enkel een kost voor het inkuilen, in tegenstelling tot de andere behandelingen waar het opmengen een behoorlijke uitgave betekent. De geringe meeropbrengst van extra melkzuurbacteriën op de biogasproductie wordt teniet gedaan door de kostprijs van het additief. Bovendien wordt er bij bovenstaande berekening van uitgegaan dat het inkuiladditief wordt toegediend ter hoogte van de toevoerbak van de slurfsilo. Indien dat niet het geval is, dan moet nog een extra kost van ongeveer 350 euro worden gerekend voor het bijmengen in de mengvoederwagen. 168
Terwijl het inkuilen met fruitpulp duidelijk voordelig is voor de kuilfermentatie en voor de biogasopbrengst (zie eerder), maakt de relatief hoge aankoopprijs van de fruitpulp deze behandeling financieel veel minder aantrekkelijk. De bijmenging met fruitpulp is zelfs in die mate weinig aantrekkelijk dat de financiële opbrengst door een opmenging met fruitpulp tot 40 % wegzakt in vergelijking met de monokuil maaisel en zelfs tot 50 % in vergelijking met maaisel dat vers zou worden vergist. Om de bijmenging van fruitpulp te kunnen laten concurreren met de overige behandelingen, moet de pulp in elk geval veel droger zijn dan het materiaal dat in de huidige proefopzet werd toegediend, opdat minder verliezen zullen optreden en de biogasproductie nog hoger gaat liggen. Ook de mengfractie zal lager moeten, zodat ook de positieve prijs van de fruitpulp minder gaat doorwegen op de ‘kuilprijs’. Het wordt ook hier duidelijk dat er geen voordeel wordt gehaald uit het toedienen van extra melkzuurbacteriën. Voor de kuil met kalverdrijfmest wordt de beperkte biogasopbrengst in sterke mate gecompenseerd door de hoge positieve afzetprijs van de mest. Ook hier heeft de meerwaarde van het inkuiladditief t.a.v. de biogasproductie diens aankoopprijs niet kunnen dekken. Gezien de niet bevredigende kuilfermentatie moet voor een covergisting met drijfmest de voorkeur worden gegeven aan een aparte bewaring van beide producten (zie eerder). Dit geldt eveneens voor melkslib.
14.5.4
Bijkomende randvoorwaarden
14.5.4.1
Risico op broei tijdens uitkuilen De suikers van het bewaarde maaisel zijn voor alle behandelingen opmerkelijk lager dan een kuil met bewaard ruwvoeder. Het risico dat bij het openen van de kuilen verdere afbraak door gisten en schimmels (= broei) zou optreden ligt dan ook lager dan bij een ruwvoederkuil. Zelfs in de kuilen waar fruitpulp werd bijgemengd blijft geen belangrijk gehalte suiker achter, en dit bij de gehanteerde (eerder hoge) mengverhouding van 1 eenheid fruitpulp versus 2 eenheden bermmaaisel. Dus ook voor dergelijke ‘zoete’ kuil wordt tijdens het uitkuilen niet meer kans op broei verwacht dan bij een andere kuil. Het lage suikergehalte is mogelijk (deels) te wijten aan het sterk gefermenteerde karakter van de aangevoerde pulp. Bij gebruik van vers fruitpulp kunnen hogere restconcentraties worden teruggevonden. Dit werd in de proefopzet evenwel niet specifiek onderzocht.
14.5.4.2
Beschikbaarheid van het co-product Bermmaaisel komt in massale hoeveelheden vrij tijdens twee relatief korte perioden van het jaar, met name half juni begin juli en half september. Indien co-opslag of co-vergisting wordt nagestreefd stelt dit natuurlijk de belangrijke randvoorwaarde aan de verschillende co-materialen dat deze ook op datzelfde moment moeten kunnen worden aangevoerd.
169
Voor fruitpulp vormt dit geen probleem. De pulp komt immers doorheen het ganse jaar vrij. Extra pieken zijn te verwachten op het moment dat fruitafval wordt geruimd en wanneer de koelcellen worden leeggehaald voor de nieuwe oogst, met name op het einde van de zomerperiode. Dit betekent dat op de momenten dat het bermmaaisel vrijkomt er zeker voldoende fruitpulp beschikbaar zal zijn mocht een bijmenging in de praktijk gewenst zijn. Melkslib wordt continu geproduceerd, net zoals drijfmest en nanofiltraat, en is dus constant beschikbaar. In principe zijn deze materialen in voldoende hoeveelheden beschikbaar om in de gewenste verhoudingen te worden bijgemengd.
14.5.4.3
Meerwaarde van het bermmaaisel voor de bewaring van het co-materiaal Producten zoals kalverdrijfmest en melkslib bevatten een te laag droge stofgehalte om dit in te kuilen en op die manier langdurig op te slaan. Opslag onder vloeibare vorm vereist een aangepaste en mogelijk dure infrastructuur. Een afvalstroom zoals bermmaaisel zou, gezien zijn hoog droge stofgehalte, in aanmerking kunnen komen om het in combinatie met deze producten op te mengen en in te kuilen, zoals in de proef is gebeurd. Fruitpulp daarentegen zou zonder toevoeging van ander materiaal kunnen worden ingekuild, op voorwaarde dat het voldoende droog is. De proefresultaten hebben aangetoond dat het voor kalverdrijfmest geen interessante optie is om het met bermmaaisel in te inkuilen. Deze materialen kunnen immers moeilijk blijvend worden gemengd met sapverliezen en bijhorende geurhinder tot gevolg. Ook melkslib kan moeilijk samen met bermmaaisel worden bewaard, daar het een wat nadelige invloed blijkt te hebben op de kuilfermentatie.
14.5.5
SWOT-analyse verschillende kuilbehandelingen De belangrijkste bevindingen van deze evaluatie worden via een vergelijkende SWOT-analyse aangegeven in Tabel 36.
170
Tabel 36: Vergelijkende SWOT-analyse van het inkuilen van bermmaaisel al dan niet in combinatie met een co-product of inkuiladditief
Sterktes
Monokuil Bijmenging fruitpulp
Bijmenging melkslib
Bijmenging KDM
Eenvoudige aanleg Hoge financiële opbrengst omwille van hoge innameprijs Geen kosten voor bijmenging Absolute meerwaarde voor kuilfermentatie zonder verhoogd risico op broei Biogasopbrengst vergelijkbaar met deze van vers bermmaaisel Biogasopbrengst vergelijkbaar met deze van vers bermmaaisel Gemakkelijk op te mengen Geen extra sapverliezen Geen
Zwaktes
Toevoeging MZB
Versnelde stabilisatie van monokuil bermmaaisel Geen extra sapverliezen
Tot 15 % verlies op gasopbrengst t.o.v. vers materiaal Geen optimale kuilfermentatie Kostprijs voor aankoop pulp Extra werkgang nodig voor menging Minder geschikt indien te nat
Geen bewezen meerwaarde voor de kuilfermentatie Extra werkgang vereist voor bijmenging Geen meerwaarde voor kuilfermentatie Extra werkgang vereist voor opmengen Geen stabiel mengsel: ontmenging en sapverliezen mogelijk Geen aantoonbare meerwaarde voor kuilfermentatie en gasopbrengst in aanwezigheid van ander co-materiaal
Kansen
Bedreigingen
Geschikt voor inkuiling en vergisting vooral indien vers aangevoerd Behoorlijke gasopbrengst Beschikbaar op zelfde moment als bermaaisel Eenvoudige alternatieve bron van suikers
Geen relevant grotere bedreigingen dan de andere methodes.
Minder geschikt indien onvoldoende DS-gehalte
Geen
Geurhinder mogelijk bij uitkuilen
Methode niet aangeraden
Alternatieve verwerkingsmethoden beschikbaar Geurhinder mogelijk bij inkuilen.
Eventueel te verantwoorden in monokuil bermmaaisel omwille van verbeterde kuilfermentatie
Relatief hoge kostprijs in verhouding tot meeropbrengst
Opmerkingen: Logistieke problemen voor aanvoer van gegarandeerd kwalitatief en vers materiaal; Concurrentie van andere verwerkingsmethoden en Evolutie van de 'innameprijs' zijn bedreigingen die gelden voor de vijf inkuilmethoden. Mogelijke technische problemen in vergister omwille van hoge asrest en zwerfvuil zijn zwaktes die gelden voor de vijf inkuilmethodes.. 171
14.6
Andere co-materialen die eventueel in aanmerking komen voor opmenging met bermmaaisel Naast de verschillende materialen die werden gebruikt binnen dit proefopzet, bestaat nog een reeks andere organisch-biologische afvalstromen (OBA) die in aanmerking kunnen komen om samen met bermmaaisel te worden ingekuild. Tabel 37 lijst voor enkele van deze materialen de belangrijkste karakteristieken op met betrekking tot hun geschiktheid voor inkuilen en biogasproductie. Tabel 37: Karakteristieken van enkele afvalstromen voor mogelijke bijmenging met bermmaaisel (Bron: DLV) Product
DS
N (kg/ton VS)
m³/ton
% CH4
pH
OS
C/N
Paprikaloof
19,9
4,48
100
54
Erwtenpulp
24,7
7,2
137
53
Licht zuur
17
22
Licht zuur
24
19
Spui NH4(SO4)2
14,9
20
32
60
Zuur
12
4
Paprikaloof is momenteel een duur product en de aankoopprijs ligt zelfs hoger dan deze van bijvoorbeeld erwten- of fruitpulp. Bovendien is het niet duidelijk welke meerwaarde het kan bieden voor de kuilfermentatie in vergelijking met een monokuil bermmaaisel. Ook de gasopbrengst ligt op het zelfde niveau als dat van bermmaaisel. Erwtenpulp is een eiwitrijk product en zal, net zoals melksllib, de zure werking van de melkzuurfermentatie bufferen. Wel is het, gezien zijn hoog biogaspotentieel, een interessant product voor de verdere vergisting. Ook het hogere droge stofgehalte laat toe een behoorlijke fractie ervan met het bermmaaisel op te mengen. Het product wordt in regel gratis afgeleverd en heeft met andere woorden een innameprijs gelijk aan nul. Spui is qua zuurtegraad ongeveer vergelijkbaar met melkslib. In vergelijking met slib bevat het echter wel een veel hoger stikstofgehalte en genereert het slechts de helft biogas. Daar het geen innameprijs oplevert is het voor de exploitant ook financieel een minder aantrekkelijk product dan melkslib. De huidige markt voor de afzet en verwerking van diverse afvalstromen is zeker niet gestabiliseerd. Dit wil zeggen dat prijzen voor de afzet of aankoop van de diverse materialen onderhevig is aan sterke schommelingen, zowel in de ruimte als in de tijd. Bovenstaande situaties dienen daarom beschouwd te worden als een momentopname eerder dan als een algemeen geldend of permanent gegeven.
172
14.7
Het gebruik van de slurfsilo als mogelijke inkuilmethode voor bermmaaisel - In vergelijking met de andere opslagmethoden zoals de sleufsilo of rijkuil is de slurfsilo een slechts weinig duurdere inkuilmethode die bovendien weinig eisen stelt t.a.v. de locatie waar het wordt aangelegd. In functie van de methode voor verdere verwerking kan de opslag desnoods gedecentraliseerd gebeuren, d.w.z. niet noodzakelijk op of in de onmiddellijke nabijheid van de verwerkingssite. Omwille van de transportkosten zal het meestal evenwel aangewezen zijn om op of vlakbij de verwerkingsinstallatie op te slaan - De slurfsilo kan technisch perfect gebruikt worden voor het inkuilen van bermmaaisel. Grotere uitvoeringsvormen dan deze van Ø 1,5 m zijn echter minder aantrekkelijk voor bermmaaisel, daar het bermmaaisel niet optimaal ‘glijdt’ en de trekker gemakkelijk kan stilvallen. - Voor een toepassing in de praktijk is een continue aanvoer van bermmaaisel gewenst, zodat de slurfsilo in ‘één beweging’ kan worden gevuld. Dit is in de praktijk om logistieke redenen niet altijd gemakkelijk te verwezenlijken. Anderzijds is ook bij het vullen de slurfsilo permanent afgesloten van de omgeving en worden eventuele verliezen of verstoring van het inkuilproces ten gevolge van blootstelling aan de lucht beperkt. - Gezien de beperkte grootte van de kuil zal het eenvoudig zijn om het maaisel op een vlotte manier uit te kuilen. - Deze kuilmethode brengt veel plastiekafval met zich mee dat niet kan worden hergebruikt.
173
15
Full scale vergisting van natuurgras als basis voor de vergisting van bermmaaisel
15.1
Inleiding De inhoud van de verschillende slurfsilo’s die werden opgezet in het kader van het huidig project werd niet meer vergist vóór afronding van de studieopdracht vermits de vergistinginstallatie op dat moment nog in volle opbouw was en de verdere verwerking ten vroegste in 2009 zou plaatsvinden. Om de mogelijkheid voor de verwerking van bermgras in een full scale vergistingsreactor toch enigszins in kaart te brengen, werd in het kader van dit project bij landbouwer/vergister Jos Renders een rijkuil met voorgedroogd gras afkomstig uit een natuurgebied, dit in samenwerking met Natuurpunt. Deze landbouwer is vragende partij voor nieuwe inputstromen zoals maaisel van natuurgebieden of van bermen en Natuurpunt had graag een nuttige bestemming gegeven aan het gemaaide gras, zoals vergisting. DLV en de Bodemkundige Dienst van België krijgen de gelegenheid om deze full scale ervaringen mee op te volgen en deze te rapporteren.
15.2
Specificaties van de proef Het gras dat gebruikt werd voor deze proef was afkomstig uit het natuurgebied De Liereman in Oud-Turnhout. In totaal werd op 9 juni 2008 ongeveer 21 ha gemaaid. Het gras werd gemaaid met een hiervoor omgebouwde oogstmachine (effect vergelijkbaar met dit van een cirkelmaaier), nadien op ruggen gelegd. Na 2 dagen voordrogen werd het met een ruwvoederhakselaar verkleind en afgevoerd naar het landbouwbedrijf. Daar werd het maaisel ingekuild in een rijkuil. Het voornaamste interessepunt bij deze proef lag bij de gasopbrengst en veel minder naar de bewaring zelf. Gezien het gras een min of meer vergelijkbare samenstelling had als gekweekt grasland (op de schraalheid na) en bovendien werd voorgedroogd en gehakseld, werden geen problemen verwacht met de bewaring. De kuilfermentatie van de kuil natuurgras werd dan ook niet opgevolgd. Ter vergelijking met de full scale vergisting van bermmaaisel, werd het Easy-Gasvergistingsprofiel van het ingekuilde natuurgras bepaald en werd het gras eveneens onderworpen aan een mesofiele batch-vergistingtest aan het Biogas Labo. Om het effect van het inkuilproces te achterhalen werd ook het vergistingsprofiel bepaald van het vers gemaaid natuurgras, dus na voordrogen. Op basis van de belangrijkste full scale ervaringen met de vergisting van het natuurgras zal aan de hand van de expertise van de landbouwer en DLV een inschatting worden gemaakt over de vergisting van de 7 slurfsilo’s bermmaaisel zoals beschreven onder 14.2.2.
174
Vergistingprofielen van het natuurgras Zowel net vóór inkuilen – dus na de voordroogperiode van 2 dagen – als na 8 weken kuilfermentatie werd een staal genomen van het natuurgras. Het Easy-Gasvergistingprofiel is weergegeven in Figuur 28. Het volledige rapport van deze bepaling is bijgevoegd in bijlage 5. Het natuurgras is zeer droog, met een gemiddelde droge stofgehalte over de twee staalnamemomenten van 47,4 %. Vergeleken met het bermmaaisel in de slurfsilo's ligt de asrest veel lager (4,2 % op vers product), wat het op zich reeds een interessanter te vergisten stroom maakt dan bermmaaisel. De lage asrest is in de eerste plaats toe te schrijven aan de maaimethode. Het gehalte ruwe vezel bedraagt 35 % van de organische stof.
300 250
m³/ton VS
15.3
natuur 1m natuur
200 150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 28: Easy-Gas-simulatie van de cumulatieve biogasproductie per ton natuurgras bepaald op vers materiaal en na 1 maand opslag Na 45 dagen reactortijd geeft het ingekuilde natuurgras 168 m³ biogas vrij, wat 10 % hoger is dan bij het voorgedroogde niet ingekuilde natuurgras. Op droge stofbasis verschilt het totale biogaspotentieel van wel en niet ingekuild materiaal niet en bedraagt het 582 m³/ton DS. Als aanvulling op de gesimuleerde Easy-Gas-vergistingsresultaten werd van het ingekuilde natuurgras tevens het natte mesofiele batch-vergistingsprofiel bepaald. Hiervoor werd 3 liter mesofiel uitgegist slib met het natuurgras geënt in een reactor van 5 liter inhoud met een aflaat voor het biogas. De temperatuur wordt hierbij constant op 37 °C gehouden. De reactor wordt minstens 1 keer per werkdag gemengd en het biogasvolume wordt dagelijks opgemeten en in het weekend geïnterpoleerd. Het resultaat van deze biogasvorming is weergegeven in Figuur 29. Gedurende de eerste 8 dagen werd gemiddeld 16 m³ per ton geproduceerd. (Biogas Labo, 2008). De test werd stopgezet bij de eerste sterke afbuiging in de gasproductie. De pH bepaling van deze inputstroom geeft een waarde van 4,2. Het inkuilproces van het natuurgras is met andere woorden succesvol verlopen.
175
Figuur 29: Cumulatieve biogasproductie in functie van de tijd zoals bepaald door de mesofiele batch-vergistingstest (Biogas Labo, 2008, p. 6) Het totale biogaspotentieel werd in de batch-vergistingstest vastgelegd op 188 m³ per ton ingekuild natuurgras. Dit potentieel werd bereikt na 23 dagen reactortijd; nadien werd er nagenoeg geen biogas meer gevormd en werd de test stilgelegd. Analyse van het uitgegiste materiaal toont dat het natuurgras al redelijk ver is uitgegist (Tabel 38). De lage verhouding van de fermenteerbare organische stof (FOS) t.o.v. de totale alkaliteit van het systeem (TAC) geeft aan dat het digestaat een hoge stabiliteit heeft. (Biogas Labo, 2008, p. 3).
Tabel 38: Analyseresultaten van het uitgegiste natuurgras na de batchvergistingtest (Biogas Labo, 2008, p. 3)
Ɖ, d;ŵŐĂKϯͬůͿ &K^;ŵŐ,ϯKK,ͬůͿ &K^ͬd njŝũŶnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ WƌŽƉŝŽŶnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ /ƐŽͲďŽƚĞƌnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ ŽƚĞƌnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ /ƐŽǀĂůĞƌŝĂĂŶnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ sĂůĞƌŝĂĂŶnjƵƵƌ;ƉƉŵͿ
ϳ͕ϲϵ ϵϴϮϱ ϭϰϭϵ Ϭ͕ϭϰ ϭϱ ϭϰ Ŷ͘Ő͘ Ŷ͘Ő͘ Ŷ͘Ő͘ Ŷ͘Ő͘
n.g.: niet gedetecteerd
De resultaten van de batch-test liggen grosso modo in lijn met deze van de EasyGas-simulatie. Voor een verklaring van de verschillen tussen het Easy-Gasvergistingpotentieel (168 m³ na 45 dagen) en het microbiële batchvergistingpotentieel (188 m³ na 23 dagen) wordt verwezen naar de voetnoot op pagina 157. 176
15.4
Full scale ervaring met de vergisting van het natuurgras De vergistingsinstallatie van Jos Renders bestaat uit 3 verschillende reactoren met 1 reactor in opbouw. Deze reactoren zijn in parallel verbonden aan één biogasuitlaat. Een wijziging in de biogasproductie kan met andere woorden niet direct gelinkt worden met de hoeveelheid biogas die in één van de reactoren wordt gevormd. Bovendien worden slechts enkele tientallen tonnen natuurgras vergist t.o.v. een totaal per reactor van 800 ton inputproducten op jaarbasis. De toediening van het natuurgras zal anders gezegd slechts een marginaal effect hebben op het geheel, waarbij het effect van die ene reactor niet eenduidig kan worden vastgesteld. Bovendien duurt het minstens een week alvorens de bacteriënpopulatie zich heeft aangepast aan een nieuw inputproduct, in dit geval natuurmaaisel, waardoor het effect niet onmiddellijk zichtbaar is in de gasproductie. Anderzijds laat de proefopzet wel toe om na te gaan of bijmenging van maaisel in de vergistingsinstallatie technisch al dan niet mogelijk is zonder specifieke problemen op te leveren. Deze full scale vergistingsproef betreft bijgevolg geen opvolging van de biogasproductie als dusdanig – hierover geeft de batch-vergistingstest en de Easy-Gas-test immers reeds een idee – maar bundelt wel de belangrijkste ervaringen die er tijdens deze proef waren voor wat betreft de inputhoeveelheden van het natuurgras, de ervaringen met de vorming van drijf- en zinklagen, …. Door verbouwingen is de startdatum van de vergisting verschoven naar 2009. In de proef wordt verwacht dat het toedienen van natuurgras bijna niet merkbaar zal zijn in het geheel van de vergister. Indien toch significante effecten worden vastgesteld zullen deze na het eindrapport nog gerapporteerd worden aan de OVAM.
177
16
16.1
Proefresultaten sleufsilo (EcoWerf) en rijkuil (IBOGEM-Indaver)
Inleiding Als inkuilmethode bestaan er naast de slurfsilo, die in de proef beschreven wordt in hoofdstuk 14, nog 2 andere mogelijke uitvoeringsvormen voor de inkuiling van bermmaaisel, met name de sleufsilo en de rijkuil. Voor een uitvoerige beschrijving van deze twee uitvoeringsvormen wordt verwezen naar de literatuurstudie (zie luik 1). In vergelijking met de nieuwe slurfsilo zijn de rijkuil en de sleufsilo veel meer courant gebruikte uitvoeringsvormen, zeker in de landbouw ook al omdat ze zonder tussenkomst van een loonwerker kunnen worden aangelegd. Wel vergt de aanleg van een sleufsilo een niet onbelangrijke initiële investering. Zeker indien het de bedoeling is om op regelmatige basis bermmaaisel in te kuilen kunnen de sleufsilo en de rijkuil interessanter en/of voordeliger zijn dan de slurfsilo omdat deze gemakkelijker kunnen worden aangelegd dan deze laatste. In het kader van het huidige onderzoeksproject werden beide inkuilmethoden toegepast voor de bewaring van bermmaaisel. Op de groencomposteersite van IBOGEM-Indaver te Kallo werd een rijkuil aangelegd terwijl een sleufsilo werd gebouwd op de GFT-composteersite van EcoWerf in Leuven. In tegenstelling tot de voorgaande proef met de slurfsilo’s, waarbij de uiteindelijke verwerking via vergisting verloopt, lag de nadruk bij deze twee kuilen voornamelijk op de praktische uitvoerbaarheid en efficiëntie van het inkuilproces zelf. Natuurlijk impliceert dit een opvolging van de beoogde melkzuurfermentatie. Het is momenteel reeds geweten is dat bermmaaisel, mits in acht nemen van een aantal basisvoorwaarden met betrekking tot mengverhoudingen, C/N-verhouding, enz. kan verwerkt worden in de groencompostering en in de GFT-compostering. De nadruk bij deze proefopzet lag derhalve bij de bewaring zelf van het materiaal, naast andere aspecten zoals eventuele geurhinder. Om praktische redenen wordt het opgeslagen bermmaaisel bij EcoWerf pas verwerkt wanneer in de installatie voldoende capaciteit vrijgekomen is. Dit is voorzien voor begin 2009, dus na afloop van het huidige project. Wel voorziet EcoWerf een opvolging uit te voeren van de eventuele effecten van de bijmenging van bermmaaisel (maximum 20 %) op het composteerproces en op de kwaliteit van het eindproduct. Dit wordt afzonderlijk gerapporteerd aan de OVAM. Op de site van IBOGEM-Indaver te Kallo werd het bermmaaisel binnen de projectperiode uitgekuild en verwerkt in de groencompostering, zodat de resultaten konden opgenomen worden in het huidige rapport. In hetgeen volgt wordt een beschrijving gegeven van het proefverloop, de belangrijkste kuilfermentatieresultaten worden samengevat en financiële cijfers van het inkuilproces worden weergegeven. Het geheel wordt afgesloten met een aantal aanbevelingen die belangrijke garanties moeten bieden voor een succesvolle bewaring van bermmaaisel in een rijkuil of sleufsilo. De uiteindelijke bestemming van deze 2 kuilen wordt behandeld in hoofdstuk 16.5.
178
16.2
Proefopzet
16.2.1
Zwerfvuiltest Bij IBOGEM-Indaver werden eveneens de mogelijkheden van een windshifter getest met betrekking tot de uitzuivering van het zwerfvuil uit het bermgras.
16.2.1.1
Specificaties bermgras Het aangeleverde bermgras was, zoals gevraagd, dagvers. Er werd bijgevolg besloten om de proef te laten doorgaan. Het gras was opnieuw geklepeld en was zeer proper. Zwerfvuil was slechts sporadisch aanwezig. Er mag verwacht worden dat dit bermgras de praktijksituatie benaderd.
16.2.1.2
Verloop zwerfvuiltest Voor deze proef werd gebruik gemaakt van een dubbele sterrenzeef waarvan de overloop van de twee zeven naar de windshifter werd gestuurd. De zeef werd zodanig ingesteld dat het gras er redelijk snel werd overgeleid. In totaal werd er ongeveer 2 x 4 m³ bermgras in het systeem ingebracht. De fijnste fractie, d.w.z. de fractie die door de tweede sterrenzeef viel (zie Figuur 30), bevatte, zoals dat de bedoeling was, redelijk wat zand. De hoeveelheid overloop van de eerste sterrenzeef, wat in principe niet meer in aanmerking komt als opgezuiverd bermgras, bevatte naar schatting ongeveer 1/3 van de totale hoeveelheid toegediend bermgras.
Figuur 30: Fractie bermgras na volledige passage door de sterrenzeef
Zoals verwacht blies de windshifter het overgrote gedeelte van het gras in de container waar in principe het zwerfvuil wordt opgevangen (zie Figuur 35). Het gedeelte dat over de windshifter werd geleid en dat wordt aanschouwd als het
179
opgezuiverde gedeelte, was in volume ongeveer 5 % tot 10 % van de totaal aangevoerde hoeveelheid (zie Figuur 36).
Figuur 31: Container bedoeld voor opvang van het zwerfvuil
Figuur 32: Fractie door de windshifter uitgezuiverd
Ter conclusie kan gesteld worden dat vers geklepeld bermgras vlot over het ganse systeem kan worden geleid, maar dat het rendement dermate klein is dat dit systeem zeker en vast niet in aanmerking komt voor bermgrasbehandeling. Bovendien bevatten de verschillende restfracties grote hoeveelheden gras, waaruit dit gras dan opnieuw zal moeten worden verwijderd.
180
16.2.2
Herkomst maaisel
Sleufsilo bij EcoWerf
Bij EcoWerf werd een rijkuil gebouwd met verplaatsbare betonnen zijwanden met een totaal volume van ongeveer 630 m³. De hoofdbedoeling was om deze kuil zo volledig mogelijk op te vullen op een kwalitatieve manier, zodat de kuilfermentatie toch nog gegarandeerd kon worden en een stabiel materiaal kon bekomen worden. Om de capaciteit volledig in te vullen werden vrachten aangevoerd vanuit Leuven en de omliggende gemeenten. In totaal werd vanaf 3 juli binnen een periode van twee en een halve dag 613 ton bermmaaisel in deze sleufsilo ingekuild. Al het maaisel was gemaaid met een e klepelmaaier met onmiddellijke opzuiging in de 2 helft van de maand juni. In de praktijk bleek dat sommige partijen maaisel reeds 2 tot 3 weken ongecontroleerd gestockeerd waren terwijl andere partijen ‘dagvers’ werden aangeleverd. Hierdoor had de sleufsilo een eerder heterogene samenstelling wat naar de proefopzet minder gunstig was maar anderzijds een goede afspiegeling biedt van wat in de praktijk mag verwacht worden.
Rijkuil bij IBOGEM-Indaver
Voor de aanleg van deze rijkuil werden 3 vrachtwagens bermmaaisel aangevoerd. Twee vrachten waren afkomstig van de gemeente Dilbeek, de derde van de gemeente Zulte.
Figuur 33: Bermmaaisel zoals aangeleverd voor de aanleg van de rijkuil bij IBOGEM-Indaver
181
In totaal werd op die manier op 26 juni 57,2 ton bermmaaisel ingekuild. Visueel was op het vlak van versheid van het maaisel geen verschil merkbaar tussen deze drie vrachten. De drie vrachten werden bijgevolg niet gemengd alvorens ze in te kuilen. Het maaisel, dat op wat plastiek en enkele petflessen na nagenoeg geen zwerfvuil bevatte, was gemaaid met een klepelmaaier met opzuigarm en het betrof maaisel van de eerste maaibeurt. Over de versheid van het maaisel bestaat geen absolute duidelijkheid. Volgens de loonwerker (Algrobo) was het gras ongeveer 4 dagen voor aanlevering gemaaid, maar de leveranciers spraken van een ongecontroleerde tussentijdse stockage van minstens 1 tot 2 weken. De geur, kleur en structuur van het maaisel (Figuur 33) deden eerder vermoeden dat het maaisel ongeveer 1 week oud was, daar het veel bruiner oogde dan het 3 dagen oude maaisel dat voor de slurfsilo’s werd gebruikt (zie deel 1), maar nog niet aan het rotten was. Bovendien was het maaisel al behoorlijk warm wat wijst op een beginnende gisting.
16.2.3
Aanleg kuilen Sleufsilo bij EcoWerf Voor de opbouw van de sleufsilo werden twee evenwijdige wanden van betonnen keerelementen geplaatst op 12 m afstand van elkaar, waarbinnen een folie werd aangelegd die bovendien deze zijwanden bedekte. De keerelementen zijn ongeveer 3 m hoog en de zijwanden zijn elk ongeveer 22 m lang. De bouw van een dergelijke sleufsilo is vergunningsplichtig en derhalve werd een bouw- en milieuvergunning aangevraagd. De vrachten bermmaaisel werden telkens gestort tussen deze keerelementen, verspreid met behulp van een rupskraan en nadien samengedrukt met een tractor of met de rupskraan. De kuil werd met een holle ligging aangelegd, wat inhoudt dat langs de zijkanten de kuil telkens hoger wordt opgevuld dan het centrale gedeelte van de kuil, zoals dit aangeraden wordt. Dit werd mogelijk gemaakt doordat de zijwand voldoende stevig waren om de nodige tegendruk uit te oefenen. De kuil werd over een periode van 2,5 dagen opgevuld en aangereden. ’s Nachts werden de kuilen niet afgedekt om tijdverlies door plaatsing en verwijdering van het zeil te voorkomen. Technisch gezien is dit iets minder gunstig vermits op deze wijze in principe zuurstof in het materiaal kan dringen maar hier dient wel bij gezegd dat het aangebrachte materiaal systematisch goed werd aangereden. Op de bodem van de kuil werd bovenop de folie een laag houtsnippers van ongeveer 20 cm dikte aangebracht waarin eventueel percolaat kan worden geabsorbeerd. Omwille van ongunstige weersvoorspellingen werd de kuil voor het bereiken van de maximale capaciteit afgedekt. Dit gebeurde door de folie die de zijwanden bedekt over de kuil te leggen en hierboven nog een extra plastiek folie aan te brengen. Bovenop de plastiek werd een laag houtsnippers aangebracht om de wind minder spel te geven. Rijkuil bij IBOGEM-Indaver Omwille van de beperkte breedte van de plastiek (6 m) die door de loonwerker werd aangeleverd moest een lange kuil worden aangelegd. De kuil had op die manier een lengte van ongeveer 33 m met een omtrek (exclusief lengte op de grond) van 5 m tot 5,5 m, wat overeenkwam met een breedte van ongeveer 3 m of en totale omtrek van ongeveer 8 m. Op de grond werd in samenspraak met de 182
uitbater geen zeil aangebracht. De redenering was dat op die manier de rijkuil gemakkelijker zou uitgekuild kunnen worden zonder dat het grondzeil zou scheuren. Stukken plastiekzeil zouden voor bijkomende verontreiniging kunnen zorgen. Initieel werd het bermgras laagsgewijs platgedrukt met een bulldozer. Het structuurarme gras deinde tijdens het vastrijden echter voornamelijk in horizontale richting uit in plaats van samengedrukt te worden. Ook bleek het rendement dusdanig laag dat een andere techniek werd uitgeprobeerd: telkens werd 3/4 laadschep maaisel aangevoerd waarna het met de laadschep van de bulldozer werd ingedrukt (Figuur 34). Zowel aan de bovenzijde als aan de twee zijkanten werd het gras op die manier zo sterk mogelijk samengedrukt.
Figuur 34: De rijkuil bermmaaisel werd samengedrukt met behulp van de laadbak van een bulldozer Over de kuil werd een zwarte plastiekfolie gespreid met erboven nog een witte. Om de plastiek ter plaatse te houden en het geheel extra samen te drukken werd de totale kuil finaal afgedekt met een laag van ongeveer 15 cm compost. Om de zuurstofintrede zo beperkt mogelijk te houden werd vooral aan de zijkanten toegezien op een nauwkeurige afdekking.
16.2.4
Staalnamen en analyses Zoals dit ook gebeurde met de verschillende slurfsilo’s werden ook de rijkuil en de sleufsilo op drie verschillende momenten bemonsterd en geanalyseerd: bij aanvoer van het maaisel, na ongeveer 4 weken kuilfermentatie en nogmaals ongeveer 4 weken later. De staalnamen van de kuil zelf gebeurden met behulp van een ruwvoederboor op een 4-tal locaties per kuil. Hiervan werd telkens een mengstaal gemaakt voor analyse. Gezien de heterogeniteit van het materiaal in de sleufsilo bij EcoWerf gebeurden de drie opeenvolgende staalnamen telkens binnen een straal van een halve meter 183
van dezelfde punten, waardoor telkens ongeveer dezelfde partijen werden bemonsterd. Ook de initiële staalname op de rijkuil gebeurde op die manier. De kuil werd over ongeveer anderhalve meter diepte bemonsterd. De stalen werden geanalyseerd op de belangrijkste kuilfermentatieparameters (DS, ruw eiwit, ammoniakfractie, suikergehalte, ruwe celstof en ruwe as). Van de tussentijds genomen stalen werd ook de pH en het gehalte aan vluchtige vetzuren (melkzuur, azijnzuur, boterzuur en propionzuur) bepaald. Ook de eind-pH werd gemeten. Van deze twee kuilen werd op bepaalde tijdstippen de kuiltemperatuur op ongeveer 1 meter diepte opgemeten met een temperatuursonde. Daar het maaisel voor beide proeven erg warm was bij aflevering was deze temperatuursopvolging zeker opportuun, deels uit veiligheidsoverwegingen, deels om een idee te hebben over de activiteit in de kuil.
16.3
Resultaten
16.3.1
Analyseresultaten na de kuilfermentatie De analyseresultaten m.b.t. de kuilfermentatie van de twee kuilen bermmaaisel worden opgelijst in Tabel 39. De grotere verschillen in ruwe as tussen de 3 staalnamemomenten voor de sleufsilo bij EcoWerf, ondanks het feit dat getracht werd telkens dezelfde partijen te bemonsteren, bevestigen de grotere heterogeniteit in het ingekuilde materiaal. Tabel 39: Resultaten kuilfermentatie rijkuil IBOGEM-Indaver en sleufsilo EcoWerf DS R.E. R.C. Suikers R.A. A.G. pH [g/kg verse stof] [g/kg DS] [g/kg verse stof] 4 weken IBOGEM [g/kg DS] [g/kg verse stof] 8 weken [g/kg DS] Bewaring: initieel
[g/kg verse stof] [g/kg DS] [g/kg verse stof] 4 weken [g/kg DS] [g/kg verse stof] 8 weken [g/kg DS] Bewaring: initieel
EcoWerf
433
80 185 90 228 131 351
16,8 38,7 4,6 11,7 7,2 19,4
166 384 166 420 119 321
34 113 82 272 448 34 115 77 257 412 31 124 76 302 middelmatig
5,7 13,6 3,5 7,8 4 9,8
143 343 202 451 111 271
396 372
34 79 31 79 29 77
3 14
7,2
10
6,2
goed 417
6 12
6
12
5,8
DS droge stofgehalte; R.E. ruw eiwit; R.C. ruwe celstof; R.A.: ruwe as; A.G.: ammoniakgetal (het ammoniakgetal is het percentage eiwit dat afgebroken werd tot ammoniak). 184
Het droge stofgehalte van beide kuilen ligt voldoende hoog om het risico op sapverliezen zo goed als uit te sluiten. De eerder goede weersomstandigheden tijdens het maaien en de tussentijdse stockage hebben hier waarschijnlijk ook een belangrijk aandeel in gehad. Beide kuilen bermmaaisel bevatten een belangrijke fractie aan ruw as wat wijst op bijmenging van grond. Het is niet duidelijk in welke mate dit een impact kan hebben op de kuilfermentatie. Wel zouden boterzuurbacteriën met de grond in de graskuil terecht komen (Bakker et al., 2000). Beide kuilen hebben geen optimale kuilfermentatie doorgemaakt. In de sleufsilo bij EcoWerf kan het zeer lage initiële suikergehalte, wat normaal als voedingbron kan dienen voor de melkzuurfermentatie, hier een belangrijke verklaring voor vormen. De langdurige tussentijdse stockage van het bermmaaisel is immers nadelig geweest voor het reeds lage suikergehalte dat van nature in bermmaaisel aanwezig is. Ook het initiële hoge ammoniakgetal van deze rijkuil duidt erop dat het bermmaaisel al lang – te lang – werd gestockeerd vooraleer het werd ingekuild. In de sleufsilo bij EcoWerf zijn de aanwezige suikers wel beter benut geweest voor de melkzuurfermentatie dan in de rijkuil bij IBOGEM-Indaver. De afname van het gehalte suikers in combinatie met de relatief hoge concentratie gevormd melkzuur (Tabel 40) bewijst dat de kuilfermentatie in de sleufsilo beter is verlopen dan in de rijkuil. In de rijkuil is tevens een belangrijke fractie boterzuur en azijnzuur gevormd, wat duidt op een niet optimale leefomgeving voor de melkzuurbacteriën. De manier van aanleggen en afdekken van de rijkuil zijn hier waarschijnlijk een belangrijke oorzaak voor. De aanleg en afdekking van de sleufsilo zijn namelijk op een meer aangepaste wijze verlopen dan deze van de rijkuil. Tabel 40: Gehalte vluchtige vetzuren na 4 weken kuilfermentatie en de bijhorende beoordeling volgens Flieg (1938)
IBOGEM
EcoWerf
gehalten t.o.v. vers product (1) % tov totale zuurheid puntensysteem Flieg Beoordeling gehalten t.o.v. vers product (1) % tov totale zuurheid puntensysteem Flieg Beoordeling
Boterzuur Azijnzuur Melkzuur Propionzuur 0,1 0,1 0,1 0,1 29,1 33,0 37,9 10,0 18,0 9,0 middelmatig 0,3 14,9
0,2 9,2
0,9 76,0
24,0 goed
25,0
25,0
0,0
(1) Wordt bekomen na vermenigvuldiging van de concentratie met een bepaalde factor om op die manier milli-equivalenten te bekomen.
185
16.3.2
Temperatuurregistratie tijdens de fermentatie Het temperatuurverloop in beide kuilen werd geregistreerd vanaf dag 1 na inkuiling en wordt weergeven in Figuur 35. Hieruit blijkt dat het maaisel dat initieel warm werd aangevoerd op de twee composteersites in de kuilen geen risico’s heeft gegeven op extreme temperatuursverhogingen die eventueel zouden kunnen aanleiding geven tot zelfontbranding. In de sleufsilo is de temperatuur langzaam gedaald; in de rijkuil is de temperatuur initieel met nog enkele graden toegenomen, maar ook hier steeg het temperatuursniveau nooit boven dit van de sleufsilo.
Figuur 35: Temperatuurverloop in de sleufsilo bij EcoWerf en in de rijkuil bij IBOGEM-Indaver Ook het temperatuurverloop geeft een indicatie dat de kuilfermentatie in de rijkuil minder gunstig is verlopen dan in de sleufsilo (zie ook 16.3.1). Temperatuurmetingen door De Baerdemaeker et al. (1991) hebben immers aangetoond dat een temperatuurstijging gepaard gaat met een slechtere bewaring. Door de kleinere kuildimensie is de rijkuil ook meer onderhevig aan de buitentemperatuur dan de sleufsilo en koelt deze omwille van het grotere specifiek oppervlak (oppervlakte/volume verhouding) ook sneller af dan de grotere sleufsilo.
186
16.3.3
Financiële afweging
16.3.3.1
Sleufsilo bij EcoWerf De kostprijs voor het inkuilen in een sleufsilo werden ingeschat vertrekkende van volgende cijfers die betrekking hebben op de aangelegde sleufsilo bij EcoWerf: Voor de aankoop van de plastiek voor een sleufsilo met dimensies zoals deze aangelegd bij EcoWerf (zie 16.2.3) werden 2 rollen landbouwfolie aangekocht die in totaal, exclusief BTW, 565 euro kostten. De afmetingen bedragen 14 m breed, 50 m lang en 0,15 mm dik. De kosten voor de aanvraag van een bouwvergunning worden begroot op 500 euro. Deze vergunning moet worden aangevraagd telkens de zijwanden worden verplaatst. Voor het inkuilen van de totale partij maaisel (613 ton) werden 2 personeelsleden van EcoWerf ingezet waarbij enerzijds het aangevoerde maaisel met een rupskraan werd uitgespreid in de sleufsilo en anderzijds het maaisel werd aangedrukt met een trekker. In totaal waren 2,5 werkdagen nodig om deze hoeveelheid maaisel in te kuilen en af te dekken. Vermits in de praktijk de opslag op grotere schaal zou plaatsvinden dan in de huidige proef, werden scenario's uitgewerkt voor silo's van verschillende grootten. Hiervoor worden een aantal bijkomende kostencijfers aangegeven in Tabel 41. Deze tabel werd opgemaakt door EcoWerf in opvolging van de uitgevoerde proef. In deze tabel wordt de jaarlijkse kostprijs voor 3 scenario’s doorgerekend waarbij respectievelijk 800, 1600 en 2400 ton bermmaaisel worden ingekuild. Bij de bouw van 2 of 3 sleufsilo’s wordt verondersteld dat deze naast elkaar worden gebouwd zodat een binnenmuur dienst doet als zijwand voor 2 kuilen. In deze scenarioanalyse worden de verticale zijwanden modulair opgebouwd met zogenaamde ‘masterblocs’, dit in tegenstelling tot de uitgevoerde proef waar gebruik werd gemaakt van verplaatsbare betonnen verticale zijwanden (Figuur 36).
Figuur 36: Masterblocs (links) en een verplaatsbare betonnen zijwand (rechts).
187
Dergelijke masterblocs laten een maximale flexibiliteit toe qua afmetingen en vorm van de sleufsilo's en qua latere aanpasbaarheid. Om afschuiven te voorkomen worden de wanden verstevigd met steunberen. Dit zijn dwars geplaatste blokken in de wand en dienen om de druk van het aanrijden van het opslagmateriaal te weerstaan (Gubbels Betonagglomeraten NV, persoonlijke communicatie). Door hun duurzaamheid kunnen de blokken worden afgeschreven op middellange termijn. De financiële gevolgen van de ruimte-inname door de sleufsilo zullen sterk variëren van plaats tot plaats en worden derhalve niet in rekening gebracht.
Tabel 41: Financiële doorrekening van 3 scenario’s waarbij verschillende hoeveelheden bermmaaisel worden ingekuild in een sleufsilo (Verbruggen, 2008) Aantal silo's Ton bermmaaisel Investeringskosten (euro) (1) masterblocs afschrijftermijn EMU (jaar) rente (%) afschrijving (euro) financiering (euro) TOTALE INVESTERINGSKOSTEN (euro/jaar) Werkingskosten (euro) (2) huur kraan (3) 2 chauffeurs (4) folie Brandstof (5) diverse kosten TOTALE WERKINGSKOSTEN (euro/jaar) Totale kost per jaar (euro) Totale inkuilkost euro/ton
1 800
2 1600
3 2400
12 855 10 5 1286 423
19 283 10 5 1928 634
25 710 10 5 2571 845
1708
2562
3416
3500 5600 565 700 1000 11 365
7000 11 200 1131 1400 2000 22 731
10 500 16 800 1696 2100 3000 34 096
13 073 16,31
25 293 15,81
37 512 15,63
(1) De masterblocs hebben een afmeting van 1500 (l) x 750 (b) x 400 (h) mm. Voor een gelijkaardig volume als de slurfsilo gebouwd bij EcoWerf (800 m³) zijn 220 van dergelijke masterblocs nodig met een kostprijs van 42,84 euro per stuk. (2) Uitgaande van 250 euro per dag en voor een kuil van 800 m³ zijn 14 dagen nodig om deze in en uit te kuilen. (3) Voor het in- en uitkuilen wordt een tijdsbesteding gerekend van 10 werkdagen (35 euro per uur). (4) De folie heeft een afmeting van 14 m breed, 50 m lang en 0,15 mm dik. Het is op dit ogenblik niet duidelijk in welke mate deze folie herbruikbaar is. (5) Onder diverse kosten wordt verstaan: herstellingen, toezicht, administratie, metingen,… .
188
Uit deze tabel blijkt dat het merendeel van de kosten toe te schrijven is aan het opvullen van de sleufsilo en veel minder aan de bouw ervan. In tegenstelling tot de investeringskosten stijgen de werkingskosten bovendien rechtevenredig met de grootte van de silo, waardoor de schaalvoordelen in deze berekeningen beperkt zijn. Ook wanneer de bouwvergunning mee in rekening wordt gebracht en geen kost gerekend wordt om een kraan te huren (in de veronderstelling dat deze al aanwezig is op de site), dan bedraagt de werkingkost nog meer dan het drievoudige van de investeringkost voor 1 sleufsilo en tot meer dan het vijfvoudige voor 3 naast elkaar liggende sleufsilo’s. De totale inkuilkost zou in dat geval 12,6 euro per ton voor een kuil van 800 ton bermmaaisel. Wanneer een composteersite (of eender welke andere verwerkingssite die bermmaaisel aanvaardt) aan zijn maximale capaciteit zit op het moment dat het bermmaaisel vrijkomt dan kan via (gecontroleerde) opslag ook ander groen- of GFT-afval blijven aanvaard worden op de verwerkingsite. Het ingekuilde bermmaaisel wordt in dat geval verwerkt op een ogenblik dat opnieuw capaciteit beschikbaar is. De financiële voordelen van deze gespreide verwerking worden aangegeven in Tabel 42 in functie van een aantal variërende innameprijs en verwerkingkosten van bermmaaisel en ander groen- en GFT-afval. Deze analyse is enkel geldig wanneer de composteersite aan zijn maximale capaciteit zit tijdens de maanden juni – september, maar op een ander moment nog wel ruimte heeft om het ingekuilde maaisel te gaan verwerken en op dat ogenblik geen alternatieven beschikbaar heeft. De cijfers voor verwerkingkosten en innameprijs liggen in de lijn van wat aangegeven werd in de literatuurstudie. Tabel 42: Opbrengst voor het inkuilen van 800 ton bermmaaisel in 3 scenario’s, met een totale investerings- en werkingskost zoals aangegeven in Tabel 41 1
2
3
30 16,34 12 1,66 1 328
40 16,34 16 7,66 6 128
45 16,34 20 8,66 6 928
Groen - of GFT-afval innameprijs (euro / ton) verwerkingkost (euro / ton) netto opbrengst (euro / ton) Opbrengst verwerking 800 ton (euro)
30 12 18 14 400
40 16 24 19 200
45 20 25 20 000
TOTALE OPBRENGST door inkuilen (euro)
15 728
25 328
26 928
Scenario: Bermmaaisel innameprijs (euro / ton) inkuilkost (euro / ton) verwerkingskost (euro / ton) netto opbrengst (euro / ton) Opbrengst 800 ton (euro)
De cijfers voor de berekening van de inkuilkost uit Tabel 41 werden ruim ingeschat en geven waarschijnlijk een overschatting van de werkelijke kost eens het inkuilen routinematig zou worden toegepast. Bovendien werd het effect van de schaalvoordelen op de variabele kosten genegeerd. Bijgevolg kan bovenstaande Tabel 42 beschouwd worden als een worst case scenario en zal het in de praktijk mogelijk zijn om nog betere resultaten te behalen.
189
16.3.3.2
Rijkuil bij IBOGEM-Indaver Hieronder worden de geregistreerde kosten, gebruikte machines en bijhorende tijdsbesteding tijdens de inkuilproef bij IBOGEM-Indaver aangegeven. Landbouwfolie: 168 euro (exclusief BTW) voor de aankoop van 2 rollen landbouwfolie van elk 6 x 40 m; Het inkuilen van 57 ton maaisel duurde in totaal ongeveer slechts een half uur, waarbij met een bulldozer het maaisel in een lange rij werd gelegd en met een andere bulldozer het maaisel werd samengedrukt; Buiten de 2 bulldozers waren er geen extra machines nodig; Het aanbrengen van de folie, inclusief het afdekken met compost (met een bulldozer), duurde eveneens een half uur. De kosten van het aanleggen van een dergelijke rijkuil zijn dus duidelijke beperkt. De methode die gebruikt werd om het maaisel samen te drukken (Figuur 34) bleek echter niet adequaat te zijn om het maaisel voldoende te compacteren. Dit bleek ook tijdens tijdens de staalnamen met de ruwvoederboor waarbij het duidelijk moeilijker was om een hoeveelheid monster uit de rijkuil te halen dan uit de sleufsilo. Dit is een indicatie is van de (te) beperkte samendrukking van het maaisel in de rijkuil. De bulldozers zouden in principe ook gebruikt kunnen worden om over het maaisel te rijden en het op die manier samen te drukken, weliswaar onder de voorwaarde dat een bredere kuil wordt aangelegd dan nu het geval was bij IBOGEM-Indaver (zie 16.2.3). Gezien het veel grotere gewicht van een doorsnee bulldozer (20 ton) tegenover dat van een tractor (8,8 ton) (Dirk Verbruggen, EcoWerf, persoonlijke communicatie) is de druk die een bulldozer uitoefent, minstens vergelijkbaar met deze van een tractor (afhankelijk van de ingestelde bandendruk). Wanneer het maaisel wordt aangereden in plaats van vastgedrukt, dan kunnen voor de aanleg van een rijkuil bij benadering dezelfde werkingkosten gerekend worden als bij een sleufsilo. Een belangrijk verschil is wel dat de aanleg van een rijkuil beduidend meer ruimte vergt dan een sleufsilo gezien zijn beperkte hoogte. Dit kan gaan tot een oppervlakte-inname die het dubbele bedraagt vergeleken met de aanleg van een sleufsilo. Gezien er geen zijwanden nodig zijn en geen bouwvergunning moet worden aangevraagd, vallen de investeringkosten uit Tabel 41 weg. Wanneer het maaisel wordt uitgespreid en aangedrukt met een aanwezige bulldozer, dan valt een eventuele huurprijs ook weg. Op die manier komt, wanneer de cijfers van Tabel 41 worden aangehouden, de totale inkuilkost te liggen op ongeveer 10 euro per ton, wat lager is dan bij de sleufsilo.
16.3.3.3
Hergebruik van materiaal? Zowel de folie van de rijkuil als van de sleufsilo zouden in principe kunnen worden hergebruikt, dit in tegenstelling tot de plastiek van de slurfsilo waarbij telkens een nieuwe folie moet worden gebruikt. Een voorwaarde om de folie van een rijkuil of sleufsilo te hergebruiken is wel dat het uitkuilen met grote voorzichtigheid gebeurt, wat niet altijd mogelijk is gezien de inzet van zware machines en de noodzaak op 190
snel te werken. Zelfs lichtbeschadigde folies zijn niet herbruikbaar omdat de perfecte afdichting niet meer kan gegarandeerd worden. Daarom kan verwacht worden dat de folies ook bij rijkuilen en sleufsilo's slechts in beperkte mate zullen herbruikbaar zijn en dat men er in principe van kan uitgaan dat de kosten ervan onder werkingskosten dienen ingebracht te worden eerder dan onder investeringskosten.
16.4
Aanbevelingen met betrekking tot het inkuilen van bermmaaisel in een sleufsilo of rijkuil Op basis van de ervaringen opgedaan met de opslag van bermmaaisel in respectievelijk een sleufsilo en een rijkuil blijkt duidelijk dat er een aantal voorzorgsmaatregelen absoluut dienen worden nageleefd om het kuilproces alle kansen op welslagen te bieden, en kunnen de volgende conclusies worden getrokken. 1. Louter technisch gezien verdient een sleufsilo voor bermmaaisel de voorkeur boven een rijkuil. Bij het zorgvuldig opvullen van de sleufsilo kunnen immers goede anaerobe condities gegenereerd worden wat een essentiële voorwaarde is om een gunstige kuilfermentatie te garanderen. Onder ‘zorgvuldig opvullen‘ wordt verstaan: aanbrengen van een folie aan de onderzijde, een holle opvulling met een bolle afwerking, en aanbreng van een 2-laagse eindafdekking. Een dergelijke, voldoende gecompacteerde en goed afgesloten opvulling is met een rijkuil veel moeilijker te verwezenlijken. 2. Het compacteren met bijvoorbeeld de laadbak van een bulldozer volstaat niet om voldoend anaerobe condities te creëren, en aanrijden met een voertuig is aangewezen. Het aanrijden van het bermmaaisel gaat minstens even vlot met een rupskraan als met een tractor. Ook een bulldozer zou hiervoor gebruikt kunnen worden. Het lijkt echter niet zozeer het type voertuig waarmee het maaisel wordt aangereden dat van belang is, maar wel de frequentie van het heen en weer rijden over de kuil. Er wordt aangeraden minstens 2 keer over het maaisel te rijden. Bovendien is het belangrijk dat elke nieuwe te compacteren laag zeker niet te dik is. 3. Bij de rijkuil moet bijzondere aandacht besteed worden aan de aanleg en afdekking. Gezien hier een zijwand ontbreekt, is het moeilijker om het maaisel even sterk aan te drukken als bij een sleufsilo. Bij de dimensiekeuze van de rijkuil is het belangrijk dat de kuil voldoende breed 50 is (minstens 5 meter ). Een smallere kuil kan immers veel minder efficiënt worden aangereden. Ook is het bij de aanleg aangewezen een grondzeil te gebruiken, zelfs wanneer de kuil wordt aangelegd op een verharde ondergrond. Ook het afdekken verdient de nodige zorg: minstens 2 lagen 50
Dit is ook de minimale kuilbreedte die tabellen in de landbouw vooropstellen betreffende de dimensiekeuze van rijkuilen. 191
folie waarbij voldoende drukkracht wordt verzekerd door bijvoorbeeld autobanden aan te brengen. 4. Het is niet duidelijk of het tussentijds afdekken van de kuil gedurende de periode dat geen maaisel wordt aangevoerd (bijvoorbeeld ’s nachts) de kuilfermentatie gevoelig zou kunnen verbeteren. Wanneer de volgende dag niet wordt bijgekuild, is het wel raadzaam om de kuil (tussentijds) af te dekken. 5. Om de compactatie te vergemakkelijken wordt het maaisel best met een klepelmaaier gemaaid. Daarbij moet er op worden toegezien dat er zo weinig mogelijk aarde met het maaisel wordt opgezogen. Wanneer het maaisel niet geklepeld wordt aangeleverd, moet het voor het inkuilen nog worden gehakseld, wat in de praktijk moeilijk haalbaar is wegens duur en tijdrovend. 6. Het is aangeraden om het bermmaaisel tijdens de maaibeurt onmiddellijk en rechtstreeks af te voeren naar de locatie waar het zal worden ingekuild. Dit verdient de voorkeur boven een tussentijdse stockage van enkele dagen of weken om het dan in massale hoeveelheden af te voeren voor inkuiling. Bij rechtstreekse afvoer kunnen verschillende vrachten maaisel gedurende een ganse dag worden aangevoerd die dan later op de dag in hun geheel worden ingekuild. Het is wel aangewezen deze kuil zorgvuldig af te dekken, zeker wanneer daags nadien geen nieuwe vracht wordt verwacht. Op latere momenten kunnen dan nieuwe vrachten vers gemaaid bermmaaisel worden aangevoerd die dan bovenop of tegen het reeds samengedrukte en reeds deels gefermenteerde bermmaaisel worden ingekuild. Het bijkuilen (horizontaal of verticaal) van verschillende partijen ‘dagvers’ maaisel verdient anders gezegd de voorkeur boven het massaal inkuilen van tussentijds gestockeerd, en mogelijk reeds gedeeltelijk verteerd materiaal.
192
16.5
Uitkuilen en verder verloop van de proef
16.5.1
Ervaringen tijdens het uitkuilen
Rijkuil IBOGEM-Indaver
De rijkuil werd na 14,5 weken opslag uitgekuild door IBOGEM-Indaver voor verwerking in de groencompostering. De volledige kuil werd geopend en in zijn totaliteit uitgekuild met een bulldozer.
Sleufsilo EcoWerf
Het uitkuilen van de sleufsilo werd gestart in januari 2009 en loopt nog verder tijdens de maand februari. Het bermgras wordt samen met ander organisch materiaal in de composteringsinstallatie gebracht. Het uitkuilen gebeurt met behulp van een wiellader. Vooraf werd gevreesd dat de silo te hard gecompacteerd zou wat het uitkuilen zou bemoeilijken, deze vrees bleek echter onterecht. De kuil ruikt goed wat laat vermoeden dat het inkuilen goed gelukt is. Het temperatuursverloop en verdere waarnemingen worden aan OVAM gerapporteerd wanneer de silo volledig is uitgekuild.
16.5.2
Verdere bestemming van het ingekuilde maaisel
Rijkuil IBOGEM-Indaver
Het uitgekuilde bermmaaisel werd vanaf begin oktober 2008 gecomposteerd. Hierbij werden 3 verschillende behandelingen aangelegd met telkens een andere mengverhouding (10 %, 20 % en 30 % bijmenging met ander groenafval). De drie behandelingen werden, onderling gescheiden door een tussenruimte van 1 m, achter elkaar aangelegd in één lange strook groenafval van in totaal ongeveer 350 ton, wat het keren vergemakkelijkt. Na uitkuilen werd het bermmaaisel gebroken en op een strook gelegd volgens het hierboven vermelde stramien. Nadien werd het opgemengd met structuurmateriaal en ander groenafval door er een eerste keer met de portaalomzetter overheen te rijden. Er werd op gelet dat het bijgemengde groenafval en structuurmateriaal homogeen was voor de drie behandelingen. De temperatuur van de composthopen werd op regelmatige basis opgevolgd. Het temperatuursverloop is weergegeven in Figuur 37. Uit deze figuur blijkt een lichtjes hogere temperatuur bij een hogere fractie bermmaaisel. Gezien de bijmenging in beperkte dosis (maximaal 30%), het temperatuursverschil reeds op dag 36, en de kleine verschillen tussen de meetwaarden kan het temperatuursverschil in de composthopen niet éénduidig gelinkt worden aan het bermmaaisel. Elke behandeling kon afzonderlijk worden gekeerd en dit in functie van de opgemeten 51 temperatuur. Het keren gebeurde met een portaalomzetter . Het composteerproces duurt in totaal ongeveer 3 maanden. Nadien werden de drie verschillende compostfracties geanalyseerd op de VLACO-parameters door de Bodemkundige Dienst van België. 51
Voor een beschrijving van een portaalomzetter wordt verwezen naar de literatuurstudie. 193
De analyseresultaten zijn opgenomen in bijlage 6. 70
60
Temperatuur (°C)
50
40 10 % bermgras 30
20 % bermgras 30 % bermgras
20
10
0 35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Week
Figuur 37: Temperatuursverloop in de drie composthopen met de verschillende fracties bermgras
De drie compostfracties voldoen aan de federale richtlijnen met betrekking tot compost. Ook het gehalte zware metalen overschrijdt in geen enkel geval de wettelijke norm. Tussen de drie compostfracties (10 % bijmenging met bermgras, 20 % bijmenging met bermgras en 30 % bijmenging met bermgras) zijn geen opvallende verschillen opgemeten. Het gehalte aan koolstof blijft vrijwel hetzelfde bij toenemende bijmenging met bermgras.
Enkel de C/N verhouding stijgt naarmate de grotere bijmenging met bermmaaisel.
Deze hogere C/N verhouding is te wijten aan een lagere N-inhoud van deze compostfractie.
Het gehalte aan fosfor blijft quasi onveranderd bij hogere bijmenging van bermgras. Rekening houdend met de bemestingsnormen voor stikstof en fosfor in het huidige mestdecreet, is het gehalte aan fosfor in de geanalyseerde compost bepalend voor de maximale hoeveelheid compost die mag uitgereden worden op de akker. Voor eenzelfde hoeveelheid compost met hogere bermgrasbijmenging zal dan ook minder stikstof worden gespreid op de akker. De compostering van het bermmaaisel is vlot verlopen. Wel was bij de compostering lichte geurhinder aanwezig. Dankzij het gebruik van een 194
portaalomzetter bleef de geurhinder beperkt. Verwacht wordt dat de compostering moeilijker verloopt wanneer gewerkt wordt met een tafelomzetter. Vanwege de vezelige structuur duurt de compostering een halve tot anderhalve maand langer dan de normale duur van drie maanden voor het bekomen van compost in de fijnste fractie. Vanwege de vezelige structuur van het bermgras lijkt een bijmenging in de compostering van meer dan 30 % niet wenselijk (Martin Ocket, IBOGEMIndaver, persoonlijke communicatie). Het temperatuurverloop tijdens de inkuiling werd opgevolgd (zie 16.3.2). Tijdens het composteerproces werd geen temperatuur gemeten.
Sleufsilo EcoWerf
De sleufsilo wordt tijdens de maanden januari en februari 2009 uitgekuild en samen met ander organisch materiaal in de compostering gebracht. Vooralsnog werden geen problemen of afwijkingen opgemerkt. Het bermmaaisel wordt slechts in een verhouding van 10 % samen met de andere producten in de compostering gebracht waardoor geen significante invloed van het maaisel op het eindproduct wordt verwacht. Het inkuilen lijkt een goede methode om de toevoer van bermgras in piekperiodes op te vangen.
195
17
17.1
Invloed van verschillende maaicondities van bermmaaisel op zijn vergistbaarheid Inleiding De optimalisatie van de biogasproductie is één van de belangrijkste doelstellingen bij de exploitatie van een vergistingsinstallatie naast de productie van een bodemverbeteraar (digestaat). De kenmerken van het inputproduct spelen hierin een belangrijke rol. Ook bij het voeden met bermmaaisel is de realisatie van een zo hoog mogelijke biogasproductie belangrijk naast de productie van een bodemverbeteraar. Voor de bespreking van het digestaat als bodemverbeteraar wordt verwezen naar luik 1, de literatuurstudie. Gebruik van bermmaaisel in een vergistingsinstallatie vereist in de meeste gevallen dat de voeding continu of stapsgewijs kan gebeuren en dat dus tussentijdse opslag nodig is. Een geslaagde bewaring door bijvoorbeeld een goede kuilfermentatie van het bermmaaisel vormt derhalve een belangrijke voorwaarde voor een gewenste biogasproductie. Maar het vergistingspotentieel van bermmaaisel wordt niet alleen beïnvloed door de mate van bewaring, ook het maaibeheer kan het biogaspotentieel beduidend beïnvloeden. Zo is reeds geweten dat klepelen minder interessant is voor de vergisting dan het gebruik van een cirkelmaaier, dit voornamelijk ten gevolge van de hogere fractie zand in het e maaisel. Bermen die voor de 2 keer gemaaid worden in september zijn duidelijk minder verhout en geven dan ook sneller hun biogas vrij dan bermen die in juni of slechts alleen in september werden gemaaid. Andere aspecten die een rol kunnen spelen op de vergistbaarheid van het bermmaaisel zijn de locatie en bijgevolg de vegetatiesamenstelling van de gemaaide berm, de veldperiode en de tussentijdse stockage van het bermmaaisel. De exacte invloed van al deze factoren werd tot heden voor bermmaaisel echter nog niet of onvoldoende onderzocht (zie luik 1, Literatuurstudie). In dit onderzoek wordt aan de hand van een aantal stalen bermmaaisel de invloed van de volgende maai- en beheercondities gekwantificeerd: het maaimoment, de bermvegetatie, de tussentijdse stockageduur en het type maaitoestel. Hierbij wordt ook getracht een uitspraak te doen over de impact van de weerscondities. Nadat de invloed van deze verschillende maaibeheerfactoren in beeld zijn gebracht, wordt besloten met een aantal aanbevelingen die, bij naleving ervan, moeten toelaten het gaspotentieel van het bermmaaisel optimaal te benutten.
196
17.2
Proefopzet De invloed van het type maaitoestel werd nagegaan ter hoogte van een berm langs de Rupel tussen Rumst en Boom. Hier werd op 04/07/08 door Interplant een bermgedeelte gemaaid met een klepelmaaier met opzuigarm, waarna een staal werd genomen van het maaisel. In de onmiddellijke omgeving van de geklepelde berm werd op 07/07/08 een berm gemaaid met de cirkelmaaier. Ook hier werd een staal genomen. De twee bermen werden in de onmiddellijke omgeving van elkaar gekozen en werden zo kort mogelijk na elkaar gemaaid om effecten van o.a. de bermvegetatiesamenstelling en van de weersomstandigheden in de mate van het mogelijke te kunnen elimineren. Om een eventuele invloed van de veldperiode op de vergistingkarakteristieken van het maaisel na te gaan werd van het cirkelgemaaide gras 5 dagen na maaien, net voor het persen in balen eveneens een staal genomen. Een groot deel van de bermen die geklepeld werden, bevatten steentjes waardoor op een hoogte van 10 à 15 cm werd geklepeld. De vergistingsprofielen van al deze 3 stalen werden gekwantificeerd aan de hand van een batch-vergistingstest aan het Biogas Labo. De werkwijze die hiervoor werd gebruikt is identiek aan deze zoals geschetst onder hoofdstuk 14.3, proefresultaten slurfkuilen. Om het effect na te gaan van tussentijdse opslag werden op drie verschillende momenten van een gestockeerde hoop bermmaaisel mengstalen genomen bestaande uit telkens minimaal 5 deelstalen van zowel binnen- als buitenkant van de hoop. De stalen werden genomen van de verse hoop maaisel, na een opslagduur van 1 week en na 3 weken stockage. Het maaisel werd gemaaid met een klepelmaaier met opzuigarm en werd gestockeerd vanaf 26/06/08. Het vergistingsprofiel werd bepaald met behulp van het rekenprogramma Easy-Gas. Aan de hand van de bermbeheersplannen van de gemeente Stekene konden verschillende bermen worden afgelijnd met een welbepaald vegetatietype. Deze beheersplannen volgen de karakterisatie van Zwaenepoel (1995). In totaal zijn al de 37 verschillende vegetatietypen wel op minstens 1 locatie in het verleden gekarakteriseerd. Voor dit proefopzet werden de volgende vegetatietypen uitgekozen: het zevenblad-ridderzuring type (type 6), het witte klaver – Engels raaigras type (type 18), het vlasbekje – sint-janskruid type (type 25) en het gewoon biggekruid – schapezuring type (type 34). Er werd specifiek voor deze 4 vegetatietypen gekozen omdat deze in grote mate overeenkomen met de bermtypes waarvan door De Wilde en Hermy in 2000 de biomassaproductie werd gekwantificeerd. Op die manier kunnen de vergistingsresultaten geëxtrapoleerd worden naar de Vlaamse situatie. De vergistingsresultaten werden bepaald met behulp van de Easy-GAS-simulatie. De bermen werden op een vijftal punten binnen eenzelfde vegetatiezone willekeurig en handmatig bemonsterd met behulp van een sikkel. Dit gebeurde een 3-tal dagen voor de aanvang van de eerste maaibeurt (15/06). Gezien de beperkte omvang van de vegetatiezones was het maaien met behulp van een klepel- of cirkelmaaier niet mogelijk. Indien dit wel had gekund zou dit uiteraard een meer realistische weergave kunnen geven van het werkelijke vergistingspotentieel dan bij handmatige staalname. e
e
Het verschil tussen het 1 en het 2 maaimoment werd onderzocht door de vier bermen met verschillende vegetaties opnieuw te bemonsteren zes dagen voor de e aanvang van de 2 maaibeurt (15/09). De staalnamen en analysen gebeurden op e een identieke wijze als bij de 1 staalname.
197
17.3
Proefresultaten verschillende maai- en beheercondities
17.3.1
Invloed van het type maaitoestel en de veldperiode op de biogasproductie De resultaten van de batch-testen uitgevoerd door het Biogas Labo worden integraal weergegeven in bijlage 5 (Biogas Labo, 2008). De pH, het droge stofgehalte en het organische stofgehalte op droge stofbasis van de drie behandelingen zijn aangegeven in Tabel 43. Tabel 43: Opgemeten kenmerken van vers gecirkelmaaid bermgras, gecirkelmaaid bermgras na een veldperiode van 5 dagen en vers geklepeld bermgras
pH Droge stof [%] Organische stof [%]
vers 7,19 46,61 90,18
Klepelmaaier cirkelmaaier vers na 5 dagen veldperiode 7,45 8,9 45,89 25,21 92,99 89,34
Opmerkelijk is hier dat de pH van het staal gras van de klepelmaaier zeer hoog is. Dit wijst erop dat ondanks de versheid enige aerobe afbraak heeft plaatsgevonden wat tevens het lagere biogaspotentieel verklaart (Figuur 38). De pH van de stalen gemaaid met de cirkelmaaier is ook iets hoger dan normaal maar is beduidend lager dan deze van het geklepeld materiaal. Een stevige regenbui (10 mm neerslag) de dag voor het klepelen van de berm verklaart het relatief lage droge stofgehalte. De droge periode tussen de staalname van het geklepeld en van het gecirkelmaaide bermmaaisel heeft een duidelijke invloed gehad op het droge stofgehalte van het maaisel. Het droge stofgehalte is immers bijna verdubbeld. Gezien de hoeveelheid neerslag waarschijnlijk in evenwicht was met de verdamping, is tijdens de veldperiode het droge stofgehalte van het geperste maaisel gelijk gebleven. Figuur 38 toont het mesofiele microbiële batch-vergistingsprofiel in functie van het type maaitoestel en de veldperiode.
198
Figuur 38: Cumulatieve biogasproductie van vers gecirkelmaaid bermgras voor en na een veldperiode van 5 dagen en van vers geklepeld bermgras, zoals bepaald met een mesofiele microbiële batch-test (Biogas Labo, 2008, p. 4 & 5) De vergistbaarheid van het staal bermmaaisel dat met de klepelmaaier was gemaaid vlakt 4 dagen vroeger af dan het gecirkelmaaide gras. De analyses van de 3 vergiste stalen gaven aan dat het maaisel na de reactortijden uit Figuur 38 al zeer ver waren uitgegist (Biogas Labo, 2008, p. 3). Vers geklepeld bermmaaisel produceert volgens deze batch-vergistingstest 83 m³ biogas per ton maaisel ofwel 17 % minder biogas dan vers gecirkelmaaid bermmaaisel (100 Nm³/ton). De gedeeltelijk aerobe afbraak (cfr. hogere pH) maar voornamelijk de nattere toestand van het maaisel verklaren deze verminderde vergistbaarheid. Wanneer de biogasopbrengsten van het vers geklepelde en vers gecirkelmaaide maaisel herrekend worden in functie van het droge stofgehalte, genereert de klepelmaaier inderdaad een betere biogasopbrengst dan de cirkelmaaier. De weersomstandigheden hebben met andere woorden een belangrijke invloed gehad op de biogasresultaten. Tevens valt op dat door de veldperiode van 5 dagen het biogaspotentieel van het maaisel met 9 % is toegenomen. Wat hiervan de reden is, is niet duidelijk, maar waarschijnlijk is de verklaring te zoeken in een betere beschikbaarheid van de vergistbare bestanddelen. Normaal gezien bevat geklepeld bermmaaisel een opmerkelijk hoger gehalte zand dan maaisel dat met een cirkelmaaier werd gemaaid. Van dergelijke hogere zandfractie in het geklepelde maaisel is er echter geen sprake in de proefresultaten, wat duidelijk is op basis van de organische droge stofgehalten die gelijkaardig zijn (Tabel 43). De zeer lage zandfractie van het geklepelde staal is niet onlogisch wetende dat een groot gedeelte van de bermen op 10 à 15 cm hoogte werd geklepeld omwille van de aanwezigheid van breuksteen in de bermen. (Johan De Leener, Interplant, persoonlijke communicatie). Een hogere zandfractie impliceert o.a. een lager organische stofgehalte en bijgevolg minder voeding voor de methaanbacteriën. Een belangrijke randbemerking bij deze biogasresultaten is dat het lange maaisel dat met de cirkelmaaier werd gemaaid in het laboratorium eerst werd verknipt, dit 199
om het beter te kunnen opmengen. Bij het staal geklepelde bermmaaisel was dit niet nodig. Ook bij het voeden van een full scale vergistingsinstallatie zal gecirkelmaaid bermmaaisel eerst moeten worden verkleind, bijvoorbeeld door het te hakselen. Door het verkleinen is er minder kans op drijflaagvorming in de reactor, maar worden ook de voedingsstoffen beter ter beschikking gesteld voor de methanogene bacteriën. Ook wanneer het maaisel wordt ingekuild om het te bewaren, komen de lange grassprieten veel minder in aanmerking dan het kort geklepelde maaisel. Ook hiervoor is het hakselen zeker aangewezen.
17.3.2
Invloed van de tussentijdse stockage op de biogasproductie De analyseresultaten van de parameters die nodig zijn voor de bepaling van het Easy-Gas-vergistingspotentieel zijn getoond in Tabel 44. De laatste vier dagen vóór het maaien werd in een weerstation te Stabroek geen neerslag genoteerd. Dit verklaart het eerder hoge droge stofgehalte van het vers e geklepelde bermmaaisel. Een regenbui een dag voor de 2 staalname, dus na 1 week opslag, heeft ertoe geleid dat het droge stofgehalte sterk is afgenomen in vergelijking met het verse bermmaaisel. Nadien is uit de stockagehoop opnieuw vocht verdampt of zijn mogelijk percolaatverliezen opgetreden, waardoor het drogestofgehalte en dus ook het organische stofgehalte opnieuw zijn toegenomen. Tabel 44: Eigenschappen van het vers aangevoerde geklepelde bermmaaisel en het gedurende 1 en 3 weken tussentijds gestockeerde maaisel, zoals bepaald in het kader van de Easy-Gas-analyse vers DS (%) OS (%) asrest (%) C/N
34,7 26,5 8,2 27,4
tussentijdse stockage van 1 week 3 weken 28,5 38,3 20,3 32,7 8,2 5,6 20,4 37,0
De tussentijdse stockage heeft geen effect op het ruwe vezelgehalte van het maaisel. Zowel voor het verse maaisel als de tussentijds gestockeerde stalen maakt het ruwe vezelgehalte ongeveer 35 % van de organische stof uit. De Easy-Gas-simulatieresultaten in functie van de stockageduur worden in Figuur 39 getoond. De belangrijkste resultaten worden samengevat in Tabel 45. Bij een standaard verblijftijd van 45 dagen geeft het vers geklepelde bermmaaisel 100 m³ biogas vrij per ton maaisel. Bij een tussentijdse stockage van 1 week neemt de biogasproductie met ongeveer 25 % af, terwijl het met hetzelfde percentage is toegenomen t.o.v. de eerste staalname wanneer de tussentijdse stockage in totaal 3 weken heeft geduurd.
200
Tabel 45: Specificatie van de biogasproductie van de bemonsterde hoop bermmaaisel, zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas Vers Biogas (m³/ton) na 70 dagen: Vertering na 45 dagen (%): % CH4:
154 65 53
Na tussentijdse stockage van 1 week 3 weken 117 191 65 65 54 52
250 200
m³/ton VS
Sinaai
3 weken vers 1 week
150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 39: Cumulatieve biogasproductie van een hoop tussentijds gestockeerd bermmaaisel bij aanvoer, na 1 week stockage, en na 3 weken stockage zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas
Wanneer de biogasproductie na 45 dagen reactortijd vergeleken wordt met de biogasproductie van het maaisel dat werd gebruikt bij de proeven met de slurfsilo’s (zie luik 2, deel 1) dan wordt duidelijk dat het bermmaaisel dat voor die proef werd gebruikt heeft moeten inboeten op zijn biogasproductie door de tussentijdse stockage van 1 tot 3 dagen. Deze vergelijking tussen deze twee partijen bermmaaisel is mogelijk gezien het droge stofgehalte, organische stofgehalte en de asrest min of meer gelijkaardig zijn. Figuur 39 geeft daarnaast aan dat een tussentijdse stockage geen vertraging veroorzaakte in de vrijstelling van het biogas. Dit is in tegenspraak met de resultaten van een onderzoek door Leenknegt (2004). Daarin werd wel een nadelig effect waargenomen van een tussentijdse stockage op de biogasvrijstelling. De biogasproductie van 10 dagen gestockeerde bermmaaisel ging hier onmiddellijk van start, terwijl het 21 dagen gestockeerde bermmaaisel pas na 5 dagen biogas vrijgaf en de biogascurve bovendien veel lager lag en vlakker verliep dan bij het 10 dagen oude bermmaaisel.
17.3.3
Invloed van het vegetatietype op de biogasproductie Tabel 46 lijst de analyseresultaten van de vier verschillende vegetatietypen op, zoals bepaald in het kader van de Easy-Gas-analyse. Hieruit blijkt dat voornamelijk type 6 (zevenblad-ridderzuring type) een lager droge stof- en organisch stofgehalte bevatte vergeleken met de overige drie vegetatietypen. De lage asrest van de vier stalen is te verklaren door de handmatige staalname. 201
Tabel 46: Eigenschappen van de vier verschillende vegetatietypen net voor e de 1 maaibeurt, zoals bepaald in het kader van de Easy-Gas-analyse Type 6 28,8 26,2 2,6 25,6
DS (%): OS (%): asrest (%): C/N:
Type 18 39,0 35,5 3,5 33,0
Type 25 39,6 36,6 3,0 23,7
Type 34 40,5 38,1 2,5 29,3
Tabel 46 verklaart waarom het totale biogaspotentieel van maaisel type 6 per eenheid verse stof tot ongeveer 30 % lager ligt, terwijl de biogasproductie van de overige drie bemonsterde vegetatietypen gelijklopend is (Figuur 40). Bij een standaard verblijftijd van 45 dagen zou het verschil in biogasproductie kleiner zijn, namelijk ongeveer 18 % lager op basis van de simulatie met Easy-Gas. Dit komt omdat Type 6 minder ruwe vezels dan de overige 3 vegetatietypen bevat waardoor na 45 dagen reactortijd reeds bijna 70 % van zijn organische stof is afgebroken ter vorming van 104 m³ biogas per ton (Tabel 47). Tabel 47: Specificatie van de biogasproductie van de vier verschillende e vegetatietypen net voor de 1 maaibeurt zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas
biogas (m³/ton) na 70 dagen: vertering OS (%) na 45 dagen: % CH4:
Type 6 152 69 53
Type 18 207 60 53
Type 25 212 63 53
Type 34 221 58 53
1° maaibeurt
200
34 25 18
m³/ton V S
250
6
150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 40: Cumulatieve biogasproductie van vier verschillende e vegetatietypen gemaaid net voor de 1 maaibeurt, zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas (de productie bij type 18 is gelijklopend bij type 25) De resultaten van bovenstaande Easy-Gas-simulaties illustreren in de eerste plaats de mogelijke onderlinge verschillen tussen de vegetatietypen. Vermits de staalname in dit geval op een niet representatieve manier gebeurden (handmatig) vormen zij geen realistische weergave van het werkelijk biogaspotentieel zoals dit aanwezig is bij machinaal maaien. Bijvoorbeeld bij gebruik van een klepelmaaier kunnen absolute biogasproductiecijfers verwacht worden die ongeveer 25 % lager liggen. 202
17.3.4
Invloed van het maaimoment op de vergistbaarheid Aansluitend op de vorige paragraaf worden in volgende tabel gelijkaardige gegevens weergegeven, maar ditmaal met betrekking tot een staalname net voor e de 2 maaibeurt. Tabel 48: Eigenschappen van de vier verschillende vegetatietypen net voor e de 2 maaibeurt, zoals bepaald in het kader van de Easy-Gas-analyse
DS (%) OS (%) asrest (%) C/N
Type 6 24,0 21,8 2,2 20
Type 18 26,7 23,8 2,9 28
Type 25 17,7 15,5 2,2 16
Type 34 14,0 12,6 1,4 16
In vergelijking met de staalname van de eerste maaibeurt (17.3.3) zijn de grasstalen veel natter en bevatten ze hierdoor ook een lagere fractie organische stof. Ook de C/N-verhouding is beduidend afgenomen en voor type 25 en 34 zelfs in die mate dat het onder het optimale C/N-werkingsgebied (20-40) van de vergister ligt. Extra bijmenging met bijvoorbeeld maïs zou bijgevolg noodzakelijk zijn. e
e
In tegenstelling tot de situatie van de 1 maaibeurt wijkt type 6 tijdens de 2 maaibeurt qua samenstelling niet af van de overige drie vegetatietypen. Dit weerspiegelt zich ook in de biogasproductie van de 4 vegetatietypen (Zie Figuur 41 en Tabel 49).
Tabel 49: Specificatie van de biogasproductie van de vier verschillende e vegetatietypen net voor de 2 maaibeurt, zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas
biogas (m³/ton) na 70 dagen: vertering OS (%) na 45 dagen: % CH4:
Type 6 128 75 55
Type 18 140 70 54
Type 25 93 72 57
Type 34 74 81 56
Een belangrijk gegeven uit Tabel 49 is de hoeveelheid organische stof die werd verteerd na een verblijftijd van 45 dagen. Deze verteringsgraad ligt opmerkelijk e hoger in vergelijking met de vertering van het gras van de 1 maaibeurt (Tabel 47). Dit heeft te maken met een daling van het ruwe vezelgehalte dat voor type 18, type 25 en type 34 zelfs is afgenomen met respectievelijk 50 %, 66 % en 85 %. Voor e type 6 was deze daling geringer. Gemiddeld bevat het maaisel van de 1 maaibeurt een ruw vezelgehalte (uitgedrukt t.o.v. het organische stofgehalte) van 38,2 %, e terwijl dat voor de 2 maaibeurt gedaald is tot 26,5 %. Deze afname in ruwe vezels impliceert dat het maaisel veel minder houtig is en bijgevolg sneller biogas vrijzet. Het resultaat is een veel vlakker verloop, gezien de ruwe vezels pas worden afgebroken na een verblijftijd van meer dan 45 dagen (of via een aparte zure hydrolysestap).
203
160 140 120
m³/ton VS
2° maaibeurt
18 6
100
25 34
80 60 40 20 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
Figuur 41: Cumulatieve biogasproductie van vier verschillende e vegetatietypen gemaaid net voor de 2 maaibeurt, zoals bepaald door het simulatieprogramma Easy-Gas
T.o.v. de maaibeurt in juni zijn na een reactorverblijftijd van 45 dagen de volgende tendensen in biogasproductie merkbaar:
Type 6: Type 18: Type 25: Type 34:
-9% - 20 % - 50 % - 54 % e
Het lagere droge stofgehalte t.o.v. de 1 maaibeurt, wat zeker merkbaar is bij typen e 25 en 34, is een belangrijke reden waarom voor de 2 maaibeurt de biogasopbrengsten per eenheid verse stof lager liggen. Deze nattere toestand van het maaisel kan niet verklaard worden door de opgemeten neerslaggegevens in 52 het dichtstbijzijnde weerstation van Stabroek . Mogelijks verklaren de langere e periode tussen staalname en analyse voor de 1 staalname de grote droge e e stofverschillen tussen de 1 en de 2 maaibeurt, naast de intrinsieke verschillen die te maken hebben met de ontwikkelingsgraad van het gewas.
e
e
Wanneer het biogaspotentieel van het bermgras van de 1 en de 2 staalnamebeurt herrekend wordt in functie van het droge stofgehalte dan blijkt dat e het gemiddelde biogaspotentieel van de 2 maaibeurt (195 m³ / ton) gelijk is aan e dat van de 1 maaibeurt (198 m³ / ton). Bij een reactorverblijftijd van 45 dagen komt e van het maaisel van de 2 maaibeurt gemiddeld 75 % van het biogaspotentieel e beschikbaar, terwijl dit voor het maaisel van de 1 maaibeurt slechts gemiddeld 63 % is.
52
In het weerstation van Stabroek werden neerslaghoeveelheden van 42 mm genoteerd tot e e 5 dagen vóór de 1 staalname, en van 27 mm tot 8 dagen vóór de 2 staalname. 204
17.4
Evaluatie en aanbevelingen De resultaten van bovenstaande proeven brengen een beeld van de mate waarin het maaibeheer – en meer bepaald de keuze van het maaitoestel, de duur van niet-gecontroleerde tussentijdse opslag, het type bermvegetatie en de maaiperiode (eerste of tweede maaibeurt) – een invloed kan hebben op de verwachte biogasproductie. Deze proefresultaten worden hieronder verder geëvalueerd. Deze worden ook getoetst aan de proefresultaten van Leenknegt (2004) en daarnaast wordt het financiële kader mede in beschouwing genomen. Dit laat dan uiteindelijk toe om in paragraaf 17.4.2 een aantal aanbevelingen voor het maaibeheer te formuleren met betrekking tot het geschikt maken van maaisel voor verwerking in een vergistingsinstallatie.
17.4.1
Evaluatie
17.4.1.1
Type maaitoestel (klepel- versus cirkelmaaier) Maaisel gemaaid met een cirkelmaaier levert meer biogas op dan wanneer hetzelfde maaisel werd geklepeld en rechtstreeks werd opgezogen. Ook Leenknegt (2004) bevestigt dit verschil en stelde zelfs een daling vast in biogasopbrengst met 36 % wanneer het maaisel werd geklepeld in plaats van met een cirkelmaaier gemaaid. Voor het maaisel dat binnen dit proefopzet werd geanalyseerd was het verschil in biogasopbrengst beperkter (17 %). De veel lagere zandfractie in het geklepelde maaisel in het kader van deze proef verklaart waarschijnlijk grotendeels het verschil met de onderzoekresultaten van Leenknegt (2004). De keuze tussen de klepel- of cirkelmaaier mag niet enkel berusten op de meerproductie aan biogas die kan gehaald worden uit het gebruik van de cirkelmaaier. Er zijn immers nog een aantal andere factoren die meespelen bij de keuze van het maaisysteem wanneer biogasproductie wordt beoogd. Eerst en vooral is er de lengte van het gemaaide bermgras. Gecirkelmaaid bermgras moet om technische redenen eerst worden verkleind alvorens het in de vergister kan gevoed worden. Geklepeld bermmaaisel daarentegen is voldoende kort en voldoende gekneusd om zonder verdere voorbehandeling in de vergister in te brengen. Daarnaast bevat geklepeld bermmaaisel vaak een belangrijke bijmenging aarde die mee opgezogen wordt met het maaisel. Om geklepeld bermmaaisel een even interessant vergistingsproduct te maken als gecirkelmaaid bermmaaisel, is het belangrijk dat het gehalte grond niet veel hoger ligt dan in dit laatste. Het op het vlak van biogasproductie inerte zand belemmert niet alleen de totale biogasproductie, maar doet ook het werkbare volume in de vergistingstank gevoelig verminderen en maakt dat de tank regelmatiger moet worden leeggemaakt. Het stilleggen, leegmaken en opnieuw operationeel maken van de vergistingsinstallatie kan tot 3 à 4 maanden duren. Een reactor die regelmatig wordt gevoed met producten die een hoge asfractie bevatten, zoals geklepeld bermmaaisel, zou wel eens dubbel zo vaak moeten worden leeggemaakt dan wanneer gevoed met minder asrijke producten (Filip Velghe, Biogas-E, persoonlijke communicatie). Deze inactiviteit kan natuurlijk wel deels worden opgevangen indien de installatie uit meerdere reactoren bestaat, maar betekent toch een vermindering van de totale productiecapaciteit van het bedrijf.
205
Gras gemaaid met de cirkelmaaier blijft vaak enkele tot (in principe) maximaal 10 dagen op de berm achter. De proefresultaten hebben aangetoond dat de veldperiode van 4 dagen niet nadelig was voor de biogasopbrengst. Integendeel nam de productie zelfs met enkele m³ biogas per ton droge stof toe. Het drogestofgehalte is natuurlijk sterk afhankelijk van de weersomstandigheden (neerslag en verdamping) tijdens deze veldperiode. Dit maakt dat de biogasproductie per ton materiaal wegzakt bij slechte weeromstandigheden tijdens de veldperiode, maar anderzijds nog kan toenemen wanneer het maaisel nog verder kan drogen. Om de invloed van het klepel- en het cirkelmaaien op de biogasopbrengst financieel te begroten, wordt vertrokken van de gegevens die gemeten werden binnen de proefopzet, nl. 100 m³ biogas per ton gecirkelmaaid en 87 m³ per ton geklepeld bermmaaisel. 100 ton maaisel geproduceerd met een cirkelmaaier levert met andere woorden 1300 m³ extra biogas op in vergelijking met gras gemaaid met een klepelmaaier. Voor het methaangehalte wordt uitgegaan van een waarde van 55 % voor beide stalen, wat een realistisch cijfer is op basis van de uitgevoerde Easy-Gas-testen van het maaisel dat voor de slurfsiloproeven werd gebruikt (zie deel 2.1.). Ook de batch-test heeft aangetoond dat er geen verschil in methaangehalte bestaat tussen de twee stalen (Biogas Labo, 2008, p. 4). Met een elektrisch rendement in de warmtekrachtkoppeling van 35 % zou uit 100 ton 53 bermmaaisel op die manier ongeveer 3300 kWh meer elektrische energie kunnen gehaald uit maaisel afkomstig van een cirkelmaaier werd gemaaid in vergelijking met geklepeld bermmaaisel. Deze extra geproduceerde elektrische energie is zeker niet voldoende om de kosten voor het verhakselen van het lange gecirkelmaaide bermgras te dekken. Bovendien moet rekening worden gehouden met het feit dat gecirkelmaaid gras extra kosten meebrengt voor het in balen persen en deze balen achteraf terug uiteen te doen. Geklepeld bermmaaisel daarentegen kan onmiddellijk worden ingekuild en/of vergist.
17.4.1.2
Tussentijdse ongecontroleerde stockage van het bermmaaisel De proefresultaten van de verse hoop maaisel en na 1 week ongecontroleerde opslag doen vermoeden dat stockage nadelig is voor de biogasproductie. Deze afname in biogasproductie blijft zich echter niet voortzetten met een toenemende stockagetermijn. Integendeel zelfs, de proefresultaten gaven een verhoogde biogasopbrengst weer na 3 weken ongecontroleerde stockage. Deze trend in biogasproductie deed zich echter niet voor in het onderzoek van Leenknegt (2004). Hier nam de biogasproductie alleen maar af naarmate de stockageduur toenam en kwam de biogasproductie ook steeds trager op gang; bovendien zakte ook het organische stofgehalte weg en dit bij gelijkblijvend droge stofgehalte. Mogelijks liggen de weersomstandigheden tijdens de stockage aan de basis van de merkwaardige evolutie van de biogasopbrengst van de bemonsterde hoop bermmaaisel. Zo kunnen percolaatsappen wegstromen uit nat gemaaid maaisel of het water eruit verdampen en op die manier de voedingsstoffen voor de vergisting 53
1 Nm³ CH4 levert 10 kWh energie op. 206
opconcentreren. Omgekeerd kan een regenbui, net voordat het maaisel wordt afgevoerd voor verdere verwerking, de biogasproductie sterk laten wegzakken. Ongeacht een langdurige stockage van 3 weken of langer nadelig of net voordelig is voor de biogasproductie, komt maaisel in een gevorderde staat van rotting in geen geval nog in aanmerking voor de bewaring in de kuil. De ondermaatse versheid hypothekeert immers de kuilfermentatie, waardoor het niet in aanmerking komt voor de vergisting. Over het effect van de versheid op de inkuilbaarheid van bermmaaisel werd reeds elders in dit werk ingegaan. 17.4.1.3
Maaimoment (eerste versus tweede maaibeurt) e
Bermmaaisel van de 2 maaibeurt bevat een duidelijk lagere C/N-verhouding dan het maaisel van de eerste maaibeurt. Er moet rekening mee worden gehouden dat deze verhouding onder de kritische drempel van 20 kan komen te liggen. Op basis van de resultaten van de 4 onderzochte vegetatietypen ligt dit risico veel lager voor e het maaisel van de 1 maaibeurt. Maaisel van bermen die enkel in september worden gemaaid blijkt het minst geschikt voor vergisting. Het heeft immers een hoog ruw vezelgehalte en geeft e daardoor zijn biogaspotentieel moeilijker vrij dan maaisel dat voor de 2 keer wordt gemaaid. Bovendien is het gezien de weersomstandigheden vaak ook veel natter dan maaisel van de eerste maaibeurt waardoor zijn totale biogaspotentieel ook lager ligt. Zonder opruimactie bevat het bovendien zwerfvuil van een gans jaar. e
Het meest geschikt voor de vergisting is het gras dat in het najaar voor de 2 keer dat jaar werd gemaaid, op voorwaarde dat de weersomstandigheden niet veel e ongunstiger zijn dan deze van de 1 maaibeurt en de droge stofgehalten gelijkaardig zijn. De proefresultaten hebben immers aangetoond dat het totale e biogaspotentieel gelijk is aan dat van de 1 maaibeurt, maar dat er gedurende de standaardverblijftijd in de reactor van 35 à 40 dagen wel een hogere fractie van het totale potentieel wordt vrijgegeven. Bovendien is de hoeveelheid zwerfvuil tussen e e e de 1 en de 2 maaibeurt veel kleiner dan de hoeveelheid tussen de 2 maaibeurt en de maaibeurt van het daaropvolgende jaar, waardoor het intrinsiek een beter product is op het gebied van voorbehandeling en accepteerbaarheid bij een vergistinginstallatie. 17.4.1.4
Type bermvegetatie e
e
De proefresultaten van de vier vegetatietypen tijdens de 1 en de 2 maaibeurt geven aan dat er duidelijke verschillen in vergistbaarheid bestaan tussen deze 4 e vegetatietypes. Echter, de verschillen voor de 1 maaibeurt zijn niet gelijklopend e met deze van de 2 beurt. Dit doet besluiten dat de opgemeten verschillen in vergistbaarheid geen direct gevolg zijn van een verschil in soortensamenstelling van de bermvegetatie op zich, maar dat ze voornamelijk te wijten zijn aan de verschillen in droge stofgehalte tussen de vegetatietypen. Deze laatste kunnen op hun beurt wél samenhangen met de soortensamenstelling alsook met het ontwikkelingsstadium van de plant. Alleszins zijn de biogasverschillen niet dusdanig groot dat een selectieve afvoer naar de verwerkinginstallatie in functie van het aanwezige vegetatietype de moeite zou lonen.
207
17.4.2
Aanbevelingen t.a.v. het maaibeheer in functie van de keuze voor natte (co)vergisting Volgende aanbevelingen vloeien rechtstreeks voort uit de proeven die opgezet werden binnen hoofdstuk 16: • De keuze tussen rechtstreekse afvoer naar de vergistinginstallatie of een tussentijdse veldperiode zal veel afhangen van de weersomstandigheden. Wanneer het maaisel erg nat is (DS ca. 20 %), dan verdient een veldperiode absoluut de voorkeur. Wanneer het maaisel reeds behoorlijk droog is na het maaien (35 % tot 40 %), dan is een veldperiode niet nodig en wordt het zelfs afgeraden wanneer ongunstige weeromstandigheden worden voorspeld. • Ondanks de intrinsiek lagere gasopbrengst verdient het klepelen de voorkeur boven het cirkelmaaien, gezien het lange gras van de cirkelmaaier nog verder moet verkleind worden. Dit laatste is een dure en/of arbeidsintensieve operatie, waardoor de verwerkingsprijs van het maaisel alleen maar zal toenemen. • Tijdens het maaien, en voornamelijk tijdens het klepelen, wordt de maaibalk best zo hoog mogelijk boven de grond gehouden om verontreiniging met grond of ander inert materiaal zo beperkt mogelijk te houden. Indien dit niet mogelijk is of wanneer de berm veel risico geeft op verontreiniging met grond, bijvoorbeeld door de aanwezigheid van molshopen, wordt het maaisel best niet afgevoerd naar een vergistinginstallatie. • Bermen die verontreinigd zijn met zwerfvuil komen veel minder in aanmerking voor natte vergisting vermits de onzuiverheden de goede werking van het systeem in het gedrang kunnen brengen. Vervuilde partijen bermmaaisel vergen daarom een selectieve afvoer naar een andere verwerkingsmethode. Bij vergisting volgens een droog procedé zoals in de DRANCO-vergistingsinstallaties geldt deze beperking minder. • Over het effect van de tussentijdse ongecontroleerde opslag bestaat geen volledige duidelijkheid. Toch lijkt het de voorkeur te verdienen om het materiaal na het maaien rechtstreeks naar de vergistingsinstallatie af te voeren. Indien het toch tussentijds wordt gestockeerd dan is het belangrijk te weten dat het biogaspotentieel kan evolueren, en meestal in de slechte zin. Zeker bij ongunstige weersverwachtingen verdient het de voorkeur het maaisel zo snel mogelijk af te voeren. • Op voorwaarde dat de bermen niet te nat werden gemaaid, verdient het e najaarsmaaisel van een 2 maaibeurt de voorkeur voor verwerking in een vergistingsinstallatie. Het maaisel afkomstig van bermen die enkel in september werden gemaaid blijkt immers minder geschikt om te vergisten.
208
SAMENVATTING: Literatuurstudie en proefresultaten
209
18
Inleiding
Jaarlijks komen grote hoeveelheden bermmaaisel in Vlaanderen vrij. Voor 2003 bestaan ramingen (OVAM) die uiteenlopen tussen de 250.000 en 450.000 ton vers gewicht in grootteorde. Slechts een fractie hiervan, bij benadering 10 % van deze hoeveelheid, vond zijn weg naar de groencomposteringsinstallaties die vrijwel de enige verwerkingstechniek vormen in Vlaanderen. De vermelde ramingen zijn gedateerd, doch het lijdt geen twijfel dat betekenisvolle verwerkingscapaciteit ontbreekt om de volledige massa bermmaaisel op een legale manier te verwerken. De uitbreiding van verwerkingscapaciteit is dan ook prioritair (Actieplan Maaisel, OVAM, 2003). De totale hoeveelheid bermmaaisel komt, voor zover de maaidata van het Bermbesluit worden gerespecteerd, vrij binnen twee korte periodes (na 15/6 en na 15/9) wanneer ook grote hoeveelheden ander groenafval vrijkomen. Naast een uitbreiding van de verwerkingscapaciteit, is de spreiding van het aanbod aan te verwerken materiaal in de tijd gewenst. Door een kwalitatief goede en gecontroleerde opslag zou het aanbod van deze massale hoeveelheid bermmaaisel kunnen gespreid worden over het volledige jaar met een gunstig effect op de rendabiliteit van verwerkingsinstallaties. In dit onderzoek worden in een eerste luik mogelijke voorbehandelingen met het doel het aanbod te spreiden, de state of the art in technologie van verwerking, en het eindproduct en bestemming gedocumenteerd op basis van zowel literatuurgegevens als vanuit ervaringen binnen de bestaande verwerkingsinstallaties. Elke bestemming of verwerkingsmogelijkheid wordt kostentechnisch beschreven en onderworpen aan een SWOT-analyse. In een tweede luik van dit onderzoek worden praktijkproeven aangelegd. Elke proef tracht in te spelen op een actueel probleem of vraagstuk bij de verwerking van bermmaaisel. Zo is aandacht besteedt aan de stockage van bermmaaisel. Tevens wordt ingegaan op enkele vraagstukken over de maaiomstandigheden. In een eerste proef wordt onderzocht wat de mogelijkheden en beperkingen zijn van co-opslag van bermmaaisel met bijproducten in afwachting van een vergisting. De tweede proef beschrijft de tussentijdse opslag van bermmaaisel in afwachting van GFT-compostering en groencompostering met focus op de impact op de kwaliteit van het maaisel en de kosten verbonden aan deze tussentijdse opslag. In een laatste proef komen ten slotte effecten aan bod van de veldperiode, de mechanisatie (klepel- versus cirkelmaaier), het vegetatietype, het effect van het maaitijdstip op de samenstelling en de kwaliteit van het voor verwerking aangeboden maaisel. De proefopzetten werden opgezet en uitgevoerd in overleg met de opdrachtgever, de verwerkende bedrijven, de maaibedrijven en andere experten die betrokken werden teneinde maximale garanties in te bouwen dat praktijksituaties worden benaderd.
In de hierna volgende samenvatting van deze studie werd dezelfde structuur aangehouden als in de beide luiken van het rapport.
210
19
Voorbehandeling en verwerking van bermmaaisel: stand van zaken (samenvatting)
19.1
Voorbehandelingsmethoden van bermmaaisel
19.1.1
Achtergrond Voorbehandeling laat toe van voor verwerking aangeboden hoeveelheden maaisel in de tijd te spreiden en de kwaliteit van het maaisel te beheersen i.f.v. de verwerkings-methode. De voorbehandeling betekent naast eventuele uitzuivering dan ook opslag: - Opslag dient geconditioneerd en gecontroleerd te verlopen: Na maaiing dient de microbiële afbraak te worden stilgelegd op een gecontroleerde wijze zodat een relatief stabiel product wordt bekomen met voldoende kwaliteit voor verdere verwerking en waarbij geurhinder vermeden wordt. - Het type voorbehandeling en het product hiervan dienen afgestemd te worden op het type van verwerking en gewenste eindproduct. Twee voorbehandelingsmethoden worden toegelicht: de bewaring als geperste balen en de bewaring door inkuiling. Van de bewaring onder de vorm van een kuil worden vier verschillende uitvoeringsvormen besproken. Telkens wordt het procesverloop op technisch en financieel vlak beschreven en wordt aangegeven aan welke vereisten het inputmateriaal moet voldoen en welke de eigenschappen van het eindproduct zijn. Telkens wordt samenvattend afgesloten met een SWOTanalyse.
19.1.2
Uitzuivering zwerfvuil Er bestaat nog geen rendabele techniek voor uitzuivering van bermmaaisel tijdens de voorbehandeling. In een composteringsinstallatie is het probleem van zwerfvuil minder groot omdat compost in de nabehandeling gezeefd wordt waardoor de onzuiverheden verwijderd worden. Dit gebeurt met een trommelzeef, in de praktijk op maaswijdte 10-12 mm, of met een sterrenzeef. Er wordt onderzoek gedaan met een wind-shifter, doch deze laat nog geen toepassing toe. Zwerfvuil in maaisel bestemd voor een natte vergisting vormt het grootste probleem. Zuivering gebeurt momenteel met pulpen (natte zeving), doch met maaisel bestaat geen ervaring. In een droge vergistingsinstallatie is zwerfvuil minder storend.
19.1.3
Bewaring als geperste balen Enkel na maaien met cirkelmaaier kan in balen geperst worden. Na maaien en voor de persing wordt het maaisel veelal opgerugd. Aangezien er vóór het persen al twee werkgangen zijn gepasseerd, wordt groot zwerfvuil meestal reeds uitgeselecteerd. Kleiner zwerfvuil stelt geen probleem tijdens het persen. Een pers voor vierkante balen heeft een hoog gewicht, is minder geschikt voor taluds, en enkel inzetbaar voor droog maaisel. Binden van de balen gebeurt met kunststofdraad, ijzerdraad, of met (biodegradeerbaar) sisalkoord. De ronde balenpers weegt lichter. De balen worden gebonden met een netbinding, met een geperforeerde (niet biodegradeerbare) kunststoffolie rond de balen. Het gewicht van een baal varieert tussen 150 en 900 kg. De kans is reëel dat het gras redelijk nat wordt geperst. Dit in balen geperste
211
maaisel warmt makkelijk op, zelfs met risico voor zelfontbranding. De kans hierop is het grootst de eerste 6 weken na het maaien, naarmate het droge stofgehalte lager ligt dan 82 %, en naar verluidt wanneer deze balen worden geopend en niet onmiddellijk verwerkt. Na persing van nat maaisel dient de opslagplaats geventileerd te worden om vocht en warmte af te voeren, en dient de aanvoerder van het bermmaaisel dit aan de verwerker te melden zodat snelle verwerking kan volgen. Bermmaaisel na cirkelmaaien heeft zijn oorspronkelijke structuur bewaard, en - is beter geschikt voor de compostering dan geklepeld gras vooral indien het voorgedroogd wordt op de berm; - is als geperste baal moeilijker te hanteren (te ontdoen van omwikkeling en touwen) dan maaisel in bulk; - heeft doorgaans lager vochtgehalte en is niet verkleind, derhalve minder geschikt voor vergisting, doch beter geschikt voor verbranding (met energierecuperatie), of voor biogasproductie. Klepelmaaien (en opzuigen) is tot 40 % arbeidsintensiever dan wanneer het gras wordt gemaaid met een cirkelmaaier en in balen geperst. Bovendien vraagt klepelgemaaid gras meer dan 4 maal meer transporten heen en weer naar de stockageplaats of naar de verwerkingsinstallatie. De kosteneffectiviteit van cirkelmaaien en persen in balen is dus onder een aantal voorwaarden uitdrukkelijk beter dan deze van klepelmaaien. De keuze van maaitechniek wordt in hoge mate bepaald door de lengte en de dichtheid van het gras, de grootte van percelen (bermen langs wegen, waterwegen, luchthavens, ...), aanwezigheid van hindernissen (bomen, verlichtingspalen, vangrails, ...), de bermhelling, weersomstandigheden (nat, droog), en de bereikbaarheid van de percelen. SWOT-analyse bewaring in geperste balen: Sterktes
Zwaktes
Geringe opslagruimte
Risico op zelfontbranding
Quasi onbeperkte bewaring
Maaisel enkel na verkleining geschikt voor vergisting
Geschikt voor groencompost en verbranding Besparing op transportkost, na droging op de berm Geen hinder door klein zwerfvuil Kansen Cirkelmaaien is kosteffectiever dan klepelmaaien op grote oppervlaktes
Minder vlot hanteerbaar en levert afval Cirkelmaaier is niet overal inzetbaar Bedreigingen /
Natuurtechnisch wordt cirkelmaai-en veelal opgelegd of verkozen Enkel cirkelmaaien laat persen in balen toe 212
19.1.4
Inkuilen van bermmaaisel Door inkuilen wordt onder anaerobe omstandigheden een gecontroleerd fermentatieproces geïnduceerd waardoor de pH daalt, microbieel leven wordt stilgelegd, en het ingekuild product stabiel wordt voor bewaring. Essentiële voorwaarden hiervoor zijn een voldoende hoeveelheid te fermenteren suikers, een in verhouding laag eiwitgehalte, een voldoend aantal melkzuurbacteriën en de afwezigheid van zuurstof. De volgende maatregelen zijn gunstig voor het proces: Een maaihoogte van minimaal 6 cm om grondvervuiling vermijden; Maaien in de namiddag, indien keuze bestaat, is beter (Het gras bevat meer suikers en is droger); Kort voordrogen van het gras bij warm weer, tot een droge stofgehalte van minstens 20 % tot 25 %; Hakselen van het gecirkelmaaid gras indien het droge stofgehalte lager ligt dan 35 %; Klepelmaaien eerder dan cirkelmaaien voor onmiddellijke inkuiling. Door opzuigen kan evenwel meer grond in het maaisel terechtkomen. Wanneer het droge stofgehalte minder dan 35 % bedraagt wordt cirkelgemaaid gras best eerst gehakseld, doch zwerfvuil kan dit onmogelijk maken; Beperken in tijd van tussentijdse opslag, gezien het suikergehalte reeds daalt vóór de inkuiling; Creëren van anaerobe omstandigheden, door over de silo te rijden na spreiding van dunne lagen maaisel, eerder dan op het einde vele malen te rijden; Beperken van de verontreiniging met grond. Bij een ruwe asgehalte hoger dan 120 g/kg DS is het maaisel 'verontreinigd' met grond; Toedienen van inkuiladditieven zoals bacteriostatica, zuren, melkzuurbacteriën, zetmeelhoudende of suikerhoudende producten, nuttig bij een droge stofgehalte lager dan 35 % of bij een suiker/eiwit verhouding kleiner dan 0,4. De eisen aan de kuilkwaliteit voor de verdere verwerking is bepalend, bv. meerwaarde bij latere vergisting. Additieven zijn over het algemeen vrij duur. In het kader van dit onderzoek werden proeven uitgevoerd met toevoeging van melkzuurbacteriën (10 mol/ton maaisel) aan bermmaaisel, al dan niet ingekuild met andere producten. Er werd vastgesteld dat in geen enkele van de kuilen toevoeging van melkzuurbacteriën effect had op het behalen van een meer stabiele kuil; Luchtdicht afdekken van de kuil met een zeil of folie. Er is ook reeds een ervaring met afdek door een laag van 20 à 30 cm van de zeefoverloop hetgeen fungeert als een soort biofilter; Scherpe stukken vermijden aan de oppervlakte van de kuil wegens gevaar op scheuren van de folie. Een eiwitarme, droge kuil is binnen drie weken stabiel. In nattere en eiwitrijkere kuilen duurt de conservering meer dan vier weken of wordt stabiliteit nooit gehaald.
213
De stabiliteit van een kuil kan beoordeeld worden op basis van de volgende waarnemingen: Een organoleptische beoordeling: Afwezigheid van ammoniakgeur, behoud van de oorspronkelijke structuur en kleur van het verse gras, heldere perssappen; De zuurtegraad: Een pH lager dan 4,2 bij een droge stofgehalte van 20 %, tot een pH lager dan 5,4 bij een droge stofgehalte van 55 %. Het onderscheid tussen een natte en droge kuil ligt op het droge stofgehalte van 25 %; De totale zuurheid van de kuil: Deze kan beoordeeld worden op basis van het zogenaamde puntensysteem van Flieg aan de hand van de concentraties azijnzuur, boterzuur en melkzuur; De verhouding van NH3-N/tot-N: Een verhouding lager dan 8 % duidt op een goede kuil, met voldoende eiwitafbraak. Wanneer meer dan 15 % van het ruwe eiwitgehalte in ammoniak is omgezet, is de conservering mislukt en zal de kuil rotten, doorgaans samengaand met een hoge pH; Het temperatuursverloop: Een grotere temperatuurstijging na inkuilen kan een indicatie zijn voor slechte bewaring. Voor de aanleg van een kuil is een milieuvergunning verplicht. Vlarem-II stipuleert dat indien het grondoppervlak meer dan 1000 m² bedraagt, de locatie vloeistofdicht moet zijn. Perssappen moeten worden opgevangen en verwerkt of op land gespreid in overeenstemming met de mestwetgeving. Perssappen zijn erg zuur (pH 3,8 tot pH 4). Betonplaten of –wanden dienen daarom beschermd te worden met een folie of met een curing compound. De rijkuil vormt de eenvoudigste en een goedkope methode. Zij neemt wel veel ruimte in beslag. Naast een correcte opbouw (geometrie), dient bijzondere zorg besteed te worden aan de randafwerking. De sleufsilo vereist relatief een grotere investering en zorg aan de constructie, doch vereist minder plaatsbeslag en laat toe het maaisel beter te compacteren. Ook hier bestaan concrete richtlijnen voor een optimale aanleg. Deze optie is vooral interessant bij de opslag en verwerking van grote hoeveelheden bermmaaisel en/of wanneer de installatie over een lange periode (minstens 10 jaar) kan worden afgeschreven. Ook indien de beschikbare ruimte een beperking vormt, kunnen sleufsilo's een interessant alternatief bieden t.o.v. de rijkuil. Inkuiling in gewikkelde balen vereist voordroging van het maaisel, tot een droge stofgehalte van minstens 30 % tot 40 %, en moet de inkuiling gebeuren binnen 3 dagen na maaien. Ten opzichte van de andere methodes vereist deze methode meer manipulatie, is er meer afval van folie, is de houdbaarheid beperkt, en is het risico voor beschadiging van de baal relatief groot. De kostprijs ligt dan ook hoger dan bij andere methodes. De methode kan zijn plaats hebben wanneer slechts kleine hoeveelheden moeten worden ingekuild of wanneer slechts weinig oppervlakte voor stockage beschikbaar is. Een slurfsilo wordt aangelegd door het maaisel op de stockageplaats met een persvijzel in een lange gesloten zak (‘bag’) te persen. Dit heeft voordelen: 214
concurrentiële kost indien grotere silo’s mogelijk worden, efficiënte kuil door geringe verliezen dankzij onmiddellijke luchtafsluiting en maaiselverdichting, flexibel en beperkt plaatsbeslag, en mogelijkheid om additieven toe te dienen. De methode is niet kostefficiënt indien grof materiaal of hinderend zwerfvuil aanwezig is of indien de nodige werktuigen niet continu beschikbaar zijn. In de aanvang kunnen in anaerobe omstandigheden giftige, soms explosieve gassen worden gevormd die zorgen voor drukopbouw. In het bijzonder bij de slurfsilo kan op een aantal plaatsen de afschermende folie daarom doorstoken worden met opnieuw afdichting na 2 tot 3 dagen. De uitkuiling vraagt eveneens zorg. Bij voorkeur houdt men een recht snijvlak aan en dient uitgekuild te worden met een snelheid van 2 m tot 1.5 m per week naar gelang al dan niet een gronddek aanwezig is. Na openen dient een kuil binnen de 2 maanden uitgekuild te zijn. Het uitgekuilde maaisel van een stabiele kuil is weliswaar meer compact en heeft een vergeljjkbare samenstelling als bij inkuiling. SWOT-analyse inkuiling: Sterktes
Zwaktes
Alle verdere verwerkingsmogelijkheden liggen open
Ruimte vereist (Deze ontbreekt soms op composteerbedrijven)
Eenvoudig procedé
Decentrale opslag en bijgevolg mogelijk gebrek aan kwaliteitscontrole door de verwerkers
Diverse inkuiltechnieken mogelijk naargelang randvoorwaarden (hoeveelheid, uitrusting, ruimte,...)
Veel factoren die men niet altijd beheerst beïnvloeden de slaagkans van de kuil
Geen risico op zelfontbranding Rijkuil en sleufsilo laten decentrale opslag toe Keuze: al dan niet enkel in loonwerk (variabele kost, vereist geen investering)
Kansen (Onbeperkte) spreiding in het jaar van de verwerking wordt mogelijk In het bijzonder vormt inkuilen een geschikte opslag voor vergisting
Geproduceerde percolaatsappen vragen verdere behandeling Kuilgroottes moeten afgestemd worden op verwerkingscapaciteit
Bedreigingen Bezwaren van omwonenden bij de vergunningsaanvraag Cirkelmaaien, in natuurbeheer veelal gewenst, vereist nog bijkomende verkleining van het maaisel voor sommige verwerkingsmogelijkheden
215
19.2
De verwerkingsmogelijkheden van bermmaaisel
19.2.1
Gebruik als diervoeder Vervoedering heeft een aantal voordelen, o.m. lage transportkost, gratis beschikbaar,…. Volgens onderzoek kan de voederkwaliteit van bermmaaisel zeer dicht deze van landbouwruwvoeders benaderen. Bij gebruik van een klepelmaaier bevat het maaisel echter doorgaans teveel grond. Inkuilen is in principe mogelijk doch gecirkelmaaid gras is echter niet voldoende verkleind om inkuilen mogelijk te maken. Het gehalte aan zware metalen ligt voldoende onder de norm voor veevoeder. Giftige bermplanten kunnen wel zorgen voor aanwezigheid van toxines. Het zwerfvuil en de heterogeniteit van het maaisel maken het voedertechnisch moeilijk om het maaisel op te nemen in het dieet. De dikwijls ongekende oorsprong van het maaisel laat echter geen traceerbaarheid toe zodat bij gebruik ervan de veehouder niet kan voldoen aan sectorale lastenboeken m.b.t. voedselveiligheid (FAVV). Rechtstreekse begrazing kan niet zorgen voor een structurele, significante bijdrage in de verwerking van maaisel in Vlaanderen. SWOT-analyse gebruik als diervoeder: Sterktes Bermmaaisel heeft een aantal voedertechnische kwaliteiten Potentiële afnemers komen overal in Vlaanderen voor; Transportkost is dan ook beperkt Inkuiling is technisch vooraf eveneens mogelijk De kostprijs voor de landbouw is minimaal, zelfs negatief
Zwaktes Zwerfvuil, reeds in kleine hoeveelheid vormt groot risico voor de diergezondheid De gemiddelde voederkwaliteit van bermmaaisel is lager dan dat van andere ruwvoeders Niet altijd garanties m.b.t. de goede omstandigheden van oogst en bewaring van bermmaaisel Veelal heterogene samenstelling
Kansen Bij grote hoeveelheden in goede omstandigheden geoogst, met minimale voederkwaliteit en traceerbaarheid, is vervoedering mogelijk
Bedreigingen Veelal onbekende herkomst, gebrek aan traceerbaarheid in het kader van de voedselveiligheid
Opslag als kuil is een bijzonder geschikt voor vergisting.
216
19.2.2
Verwerking via compostering In het procedé van compostering wordt groenafval verkleind en aeroob afgebroken, in een eerste fase in een thermofiel proces, gevolgd door een narijping. Nadien wordt het materiaal gezeefd en eventueel opgezuiverd bij een te hoog gehalte aan zwerfvuil. Groencompostering gebeurt in Vlaanderen doorgaans in open lucht. Ook gesloten systemen in tunnels of in een loods bestaan. In een ander systeem wordt gecomposteerd onder een luchtdoorlatend zeil (Gore cover) hetgeen 95 % geurreductie behaalt t.o.v. het openluchtsysteem. Belangrijk is aanlevering van vers materiaal om geuroverlast en onvolledige compostering te vermijden. De sector eist dagvers tot max. 3 dagen oud maaisel. Het vochtgehalte ligt optimaal rond 50 %. Bij geklepeld maaisel worden vochtgehaltes gemeten van 40 % tot meer dan 60 %. Compostering vereist structuurrijk materiaal teneinde de nodige beluchting en omzetting mogelijk te maken en een gunstige C/N verhouding te bekomen. Geklepeld grasmaaisel is niet structuurrijk, dikwijls reden voor opmenging met maaisel van droger, meer verhoute bermvegetatie, (maximaal 50 % bermmaaisel op het totaal). Bij afzet wordt zwerfvuil getolereerd tot 3 gewichtsprocenten. Zwerfvuil heeft geen effect op de compostering. Het product kan worden opgezuiverd, hetgeen weliswaar moeilijker verloopt bij geklepeld materiaal. Grond in het maaisel heeft evenmin effect, en doet enkel het asgehalte toenemen. Voorafgaandelijke inkuiling zou geen belangrijk effect hebben op de compostering. Mogelijk is enkel een bijkomende omzetting nodig. Het product is onderworpen aan een VLACO-keuring, dat naast de samenstelling (kwaliteit, uitsluiting van verontreiniging) eveneens het composteringsproces en traceerbaarheid (inputstromen) betreft. Indien het product een hoog gehalte heeft aan stabiele organische stof, kan het aangewend worden als bodemverbeteraar onder het hiervoor bedoelde VLACOlabel, met strengere normen i.v.m. samenstelling dan deze onder het keuringsattest. Ook het FOD en FAVV leggen normen op voor de producten GFTen groencompost, OBA-compost, digestaat, e.a.. Uit verschillende onderzoeken blijkt duidelijk dat bermmaaisel in het algemeen geen risico inhoudt voor verontreiniging met zware metalen. Op basis van de bevraging bij een 10-tal composteerbedrijven werd een beeld bekomen van de afzetprijs (gate fee) en werkingskosten. De gate fee verschilt sterk van bedrijf tot bedrijf, minstens 30 €/ton en oplopend tot meer dan 80 €/ton indien het gehalte aan zwerfvuil hoog is of indien het materiaal niet vers is. De gate fee zou niet betekenisvol zijn toegenomen sinds de laatste 8 jaar. In de investeringen voor de installatie kunnen een portaalomzetter of Gore cover (vliesdoek voor afdek) sterk doorwegen. De investeringskost bedraagt al snel meer dan 1/3 van de gate fee. In Vlaanderen waren in 2007 24 groencomposteringsinstallaties operationeel. Mits spreiding van de aanlevering kan men op deze basis ramen dat 30 % tot 50 % van het in Vlaanderen vrijkomende maaisel kan worden verwerkt via groencompostering.
217
SWOT-analyse compostering: Sterktes De kwaliteit van het bermmaaisel is niet echt belangrijk om een hoogkwalitatief eindproduct te bekomen Compostering kan (steeds met vergunning) op kleine schaal en gedecentraliseerd Ingekuild maaisel, voor spreiding van de aanvoer, stelt geen problemen in het composteringsproces
Zwaktes Risico op geurhinder bij aanlevering van niet vers materiaal Investeringen om geurhinder te vermijden leiden tot hoge gate fees Geen verdere energetische valorisatie
Eenvoudig en robuust procedé Zwerfvuil vormt geen ernstige hinder (nazuivering is haalbaar)
Kansen De afzet van het eindproduct (met keuringsattest) neemt algemeen nog steeds toe Gecontroleerde opslag voor in de tijd gespreide aanbieding voor verwerking
19.2.3
Bedreigingen Procedés voor energieopwekking in concurrentie met compostering zullen toenemend structuurrijk materiaal vragen waardoor compostering van maaisel (en GFT) in het gedrang kan komen
Vergisting Bermmaaisel heeft een goed biogaspotentieel (105 tot 390 Nm³ per ton) met een zeer gunstig financieel rendement in een WKK-installatie. Het digestaat heeft als bodemverbeteraar een markt. De degradeerbaarheid, m.a.w. een laag ruw vezelgehalte, is de belangrijkste kwaliteit voor vergisting. Andere belangrijke factoren spelen: - zwerfvuil (max. 3 %, norm opgenomen in het keuringsattest van VLACO vzw), grond en te vezelige structuur zijn vooral negatief in de natte vergisting. Zwerfvuilverwijdering staat kostentechnisch nog niet op punt; - versheid van het maaisel, met een maximum van 10 dagen ongecontroleerde stockage; - gecirkelmaaid gras levert mogelijk hogere biogasproductie dan geklepeld gras bij onmiddellijke verwerking; Maaisel van geperste balen (na circkelmaaien) is echter doorgaans minder geschikt gezien de verliezen aan organisch materiaal tijdens de veldperiode, en te droog als input; 218
- invloed van het type vegetatie. Aanwezigheid van o.m. klavers is gunstig; - voorbehandeling (o.m. verkleining, mixen, stomen) is financieel nog niet rendabel; - voorafgaandelijke inkuiling: bewaarverliezen zouden deels kunnen worden tegengegaan of gecompenseerd door inkuiladditieven. Meerdere vergistingstechnieken werden ontwikkeld of kennen nog een experimentele fase: droog, nat; thermofiel, mesofiel; continu, semicontinu of batch, gefaseerd. Natte covergisting met mest heeft als procedé duidelijk kansen. Er is reeds experimentele ervaring. Mest zorgt voor de nodige buffer en nutriënten. Maaisel houdt de C/N verhouding voldoende hoog (synergie). Max. droge stofgehalte van het mengsel zou 10 % tot 12 % zijn; max. massaverhouding tussen natuurgras en runderdrijfmest: 1:25. Bedreiging door ongecontroleerde langdurige opslag van maaisel vooraf, onvoldoende verkleind maaisel, zwerfvuil en grond, vorming van een drijflaag door ontmenging. Naar een natte covergisting met OBA bestaat geen onderzoek. De technische mogelijkheden zijn waarschijnlijk zoals hoger aangegeven. Droge covergisting van maaisel met een hoog droge stofgehalte, als kleine fractie t.o.v. GFT-afval, niet recycleerbaar papier en wegwerpluiers werd in de praktijk reeds uitgevoerd. Vermoedelijk ligt de biogasproductie minstens even hoog en zoniet hoger dan bij de natte covergisting met mest of OBA, omwille van het thermofiele temperatuurbereik, en de beperkte impact van het zwerfvuil, het zand en de vezelige structuur van het bermmaaisel. In het verleden werd de droge covergisting met GFT-afval echter niet haalbaar geacht omwille van het hoge verwerkingstarief. De dikke fractie van het digestaat wordt vlot nagecomposteerd met bijmenging van maaisel, en/of tot korrelmeststof geperst. De beperkte dunne fractie wordt verwerkt in een waterzuivering of ingedampt. Digestaat van natte vergisting wordt gelijkaardig verwerkt, doch vraagt meer energie. Bij natte vergisting moet het bermmaaisel met hoog droge stofgehalte eerst worden verdund met meer vloeibare coproducten en finaal opnieuw ontwaterd. In de huidige technologie is de droge anaerobe thermofiele (co)vergisting dan ook de beste methode. In het droge procedé kan dan ook meer bermmaaisel worden bijgemengd dan in het natte procedé. Bermmaaisel is afval (Vlarea). Dit groenafval moet vóór verwerking niet worden geanalyseerd. Bij afzet op landbouwgrond vereist digestaat een keuringsattest (VLACO vzw) m.b.t. milieuhygiënische en landbouwkundige parameters. Digestaat valt onder het mestdecreet bij toepassing op landbouwgrond. Digestaat uit covergisting met dierlijk mest wordt beschouwd als dierlijke mest. Voor verhandeling van het digestaat voor gebruik in de landbouw moet dit voorzien zijn van een VLACO-keuringsattest en moet een ontheffing aangevraagd worden onder het KB van 07/01/1998 betreffende de handel in meststoffen, bodemverbeteraars en teeltsubstraten. (Aanvraag bij de Federale Overheids-dienst (FOD) Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu.) Covergisting heeft geen betekenisvolle invloed op het gehalte aan minerale stikstof, fosfor, en eventuele zware metalen. 219
De capaciteit in Vlaanderen neemt sterk toe. Inventarisatie leert dat jaarlijks maximaal 140 000 à 210 000 ton bermmaaisel zal kunnen verwerkt worden. Natte vergisting van maaisel is in de praktijk nog beperkt. De capaciteit in droge vergisting blijft voorlopig zeer beperkt. De rendabiliteit van een natte mesofiele covergistingsinstallatie met een verwerking van 12 000 ton bermmaaisel per jaar werd doorgerekend in 2003 voor een Nederlandse installatie. Deze bleek rendabel, met een terugverdientijd van de investering op 7 jaar. Kernvraag voor de toekomst van vergisting van bermmaaisel is in welke mate dit kan concurreren met energiegewassen en diverse andere afvalstromen als invoermateriaal. Op dit ogenblik kan men zeker nog niet spreken van een stabiele markt. Vergisting van bermmaaisel na inkuilen met co-stromen of met melkzuurbacteriën als additief bleek in het onderzoek in de huidige studie, minder financieel rendabel dan vergisting van maaisel uit een monokuil. SWOT-analyse vergisting: Sterktes
Zwaktes
De aanwezige energie in bermmaaisel wordt door covergisting sterk benut. Er is een synergieeffect met het coproduct
Praktische haalbaarheid van natte co-vergisting met bermmaaisel is nog niet aangetoond
Energetische valorisatie van mest is in opgang en via vergisting vergt dit bijmenging bv. met maaisel
Zeer beperkt percentage bijmenging mogelijk in het natte procedé
Droge co-vergisting is technisch haalbaar
Momenteel geen capaciteit aanwezig om maaisel op te nemen in droge covergisting
Mestvergistingsinstallaties liggen verspreid over Vlaanderen, waar-door beperkte transportkosten
Afzet van digestaat met technische en wettelijke beperkingen, in tegenstelling met compost na compostering
Kansen Negatieve prijs van het bermmaaisel, en hoge positieve prijs van energiegewassen Vrij hoog biogaspotentieel van bermmaaisel in vergelijking met andere invoerstromen Toekomstige verduidelijking van de richtlijnen voor maaibeheer waardoor betere maaiselkwaliteit kan worden verwacht
Bedreigingen Bermmaaisel is ‘afvalstof’. De vergunning van de installatie voor afvalverwerking is niet eenvoudig. De meeste verwerkers hebben anderzijds deze vergunning Dalende prijzen voor vergistbare energiegewassen en gelijktijdig hoge energieprijzen Kwaliteit van maaisel na opslag voor continue vergistingsprocedés
220
19.2.4
Biothermische droging van bermmaaisel met dierlijke mest Het procedé van biothermische droging van dierlijke mest, aangevuld met andere organische stromen wordt momenteel op enkele bedrijven in Vlaanderen toegepast. In het proces wordt dierlijke mest gecontroleerd opgemengd met OBA, en in een pakket van 2 m tot 3 m dikte tijdens een aerobe vergisting biothermisch gedroogd door een geforceerde beluchting in een gesloten tunnel. In de beluchting worden temperatuur, luchtvochtigheid en zuurstofgehalte beheerst. Geëmitteerde lucht wordt behandeld in een luchtwasser. Spuiwater wordt gerecirculeerd. Het proces verloopt snel, in ca. 1 week. Het bijgemengde OBA heeft bij voorkeur een hoog droge stofgehalte hetgeen toelaat meer vloeibare mest te verwerken. Het proces is in essentie vergelijkbaar met de compostering. Gezien dit een vorm van mestverwerking is, mag de term compost voor het product niet worden gebruikt. Er bestaat nog geen ervaring met bermmaaisel. Er wordt echter ingeschat dat bermmaaisel zich leent tot deze verwerking. Het droge stofgehalte is mede bepalend voor de graad van bijmenging, doch is doorgaans hoger dan dit van de meeste mestsoorten. Maaisel is voldoende verkleind indien geklepeld, zoniet dient vooraf gehakseld te worden. Ingekuild maaisel is eveneens geschikt. Er wordt niet verwacht dat zware metalen, zand, stenen, pH, of kiemkrachtige zaden in het eindproduct toepassing van dit procedé zullen verhinderen. Zwerfvuil in maaisel dient vermeden te worden. SWOT-analyse biothermische droging met dierlijke mest: Sterktes
Zwaktes
Belangrijke bijmenging van bermmaaisel mogelijk
Sterke concurrentie van andere bijmengingsproducten
Mestverwerking is in volle ontwikkeling
Gecirkelmaaid gras moet worden verkleind
Er bestaat reeds ervaring in biothermisch drogen
Haalbaar bijmengingspercentage is nog niet gekend
Eenvoudig en robuust procedé
Aanwezigheid van zwerfvuil
Bijmenging met bermmaaisel vormt wellicht geen nadeel voor de kwaliteit van het eindproduct (uitz. zwerfvuil)
Slechts enkele bedrijven operationeel in Vlaanderen (aanvoergebied beperkt)
Kansen Vlaanderen zal mest dienen te exporteren hetgeen kansen geeft aan deze verwerkingwijze
Bedreigingen Sterke afhankelijkheid van de Franse afzetmarkt Alternatieve vormen van mestverwerking
221
19.2.5
Verbranding van bermmaaisel Restproducten van verbranding zijn rookgassen, en assen die gestort worden of deels nuttig verwerkt en/of geëxporteerd worden. De verbrandingswarmte is sterk afhankelijk van het vochtgehalte en is niet hoogcalorisch, doch positief. Verbranding vereist een vochtgehalte in het maaisel lager dan 15 %. Voor voordroging bestaan technologieën. Deze betekenen echter een belangrijke kost. De energie nodig voor voordrogen wordt anderzijds meer dan gecompenseerd door de gewonnen energie bij verbranding. Verbranding samen met huishoudelijk afval en met andere afvalstromen, in elektriciteitscentrales of cementovens is technisch mogelijk doch vraagt enkele aanpassingen, onder meer als gevolg van de relatieve hoge gehaltes aan stikstof en chloor in het bermmaaisel. Zwerfvuil en grond in het maaisel doen de asstroom toenemen. In Vlaanderen is geen capaciteit beschikbaar binnen de verbrandingsinstallaties van huishoudelijk- en bedrijfsafval, evenmin naar verwachting in de elektriciteitscentrales. Kleinschalige verbranding vraagt voorbehandelingen (o.m. drogen, pelletiseren) en is zeer kostelijk. SWOT-analyse verbranding: Sterktes Verbranding van droog bermmaaisel heeft vergelijkbare energetisch opbrengst als deze van hout. Energie nodig voor voordrogen wordt ruim gerecupereerd tijdens de verbranding Geen probleem m.b.t. zwerfvuil
Zwaktes Laagwaardige verwerkingstechniek De asstroom vergroot Kostelijk in verhouding tot de alternatieven De kost van voordrogen maakt andere biomassa meer concurentieel. Enkel op de berm gedroogd maaisel zou meer rendabel kunnen verbrand worden Het hoge stikstof- en chloorgehalte is nadelig voor de kwaliteit van de rookgassen en de corrosie in de verbrandingsketel Hergebruik van assen uit afvalverbrandingsovens wordt bemoeilijkt
222
SWOT-analyse verbranding (vervolg): Kansen Verbranding in elektriciteitscentrales leidt tot verlaging van CO2-uitstoot uit fossiele brandstof
Bedreigingen Beleidsmatig wordt verbranding als een laagwaardige verwerking beschouwd
In een verder georganiseerde markt van bermmaaisel kunnen partijen maaisel wel een weg vinden naar verbranding Toepassing in kleinschalige verwarming van gebouwen indien de technologie verbetert
19.2.6
Vergassing van bermmaaisel Vergassen is een chemisch proces waarbij bij hoge temperatuur (750 °C tot 1400 °C) en in zuurstofarme omgeving koolstofhoudende brandstoffen in een reactor worden omgezet in een brandbaar synthesegas. Naast de beheersing van het proces van de gasvorming, is de nodige technologie vereist m.b.t. de zuivering van het gas, de vorming van teer, sintering bij hoog asgehalte o.m. door zand en grond in het maaisel,…. Vergassing van bermmaaisel brengt een aantal specifieke problemen met zich o.m. omwille van de vorming van slakken en corrosie. Aanpassingen aan de reactor en het proces zouden dit kunnen verhelpen. Doch kansen zouden er enkel bestaan in co-vergassing met andere brandstoffen. In alle gevallen waarbij biomassa wordt ingezet voor de productie van energie(dragers) geldt dat de prijs van de biomassa in grote mate de prijs van het eindproduct bepaalt. Bermmaaisel als biomassa bevat een aantal vervuilende componenten en water. De hiervoor nodige extra processtappen maakt deze biomassa duurder. SWOT-analyse vergassing: Sterktes Matig hoogwaardige verwerkingstechniek
Zwaktes Onduidelijkheid over technische toepasbaarheid op bermmaaisel Noodzaak van voorbehandeling
Kansen Alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen Concurrentie van nog goedkopere biomassa
223
19.2.7
HTU-proces In het HTU®-procedé wordt door hydrothermale conversie uit biomassa onder hoge druk en temperatuur in een korte reactietijd een vloeibare brandstof (“biocrude”) geproduceerd met een relatief eenvoudig en energie-efficiënt proces. In proeven met een dergelijke installatie blijkt bermgras potentie te hebben. Nader onderzoek blijkt echter nodig om een economisch en energetisch acceptabele bewerking en voorbehandeling te definiëren voor onder meer bermgras. De eventuele verwerking van bermmaaisel volgens dit procedé in Vlaanderen zou enkel kunnen gebeuren als onderdeel van een grotere afvalstroom van ook andere OBA voor een dergelijke installatie. Praktijkervaring ontbreekt vooralsnog. SWOT-analyse HTU-proces: Sterktes Matig hoogwaardige verwerking Ruim toepasbaar procedé
Zwaktes Onduidelijkheid over economisch en energetisch rendement Geen praktijkervaring Onduidelijkheid over toepasbaarheid op kleine schaal
Kansen Mogelijk alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen -
224
19.2.8
Pyrolyse van bermmaaisel Pyrolyse is de afbraak van organisch materiaal bij een temperatuur tussen 400 °C en 700 °C in reducerende omstandigheden, waarbij o.m. brandbare gasvormige producten worden gevormd, naast vaste en vloeibare producten zoals asresten, cokes, pyrolyse-olie en water. Vermalen, homogeniseren en voordrogen zijn noodzakelijk. Processing van bermgras met deze techniek is mogelijk. Het levert netto een hoogwaardige pyrolyseolie (na aftrek van de nodige energie voor voordrogen). Vanwege het relatief hoge stikstofgehalte in bermgras is het nodig om een de-NOx installatie na te schakelen. Een industriële installatie is technisch mogelijk. De grote schaal van deze installatie betekent wel grotere transportafstanden van het maaisel en een degelijke inkuiling. Na doorrekening van de rendabiliteit van een installatie wordt de terugverdientijd op 5 jaar geraamd. SWOT-analyse pyrolyse: Sterktes Korte terugverdientijd voor grootschalige installatie
Zwaktes Hoge investeringskost wegens benodigde minimale schaalgrootte Langeafstandstransport voor inputmaterialen nodig Minder hoogwaardige verwerking Behoefte aan energie voor voordroging van bermmaaisel
Kansen (Beperkt) alternatief voor fossiele brandstoffen
Bedreigingen -
225
19.2.9
Bioraffinage voor niet energetische doeleinden Bioraffinage is het scheiden van een dierlijke of plantaardige grondstof in meerdere stoffen, die elk een andere bestemming hebben. Voor grassen bestaat de installatie uit een verkleiner, wasser, refiner (scheider), en vezelpers, gevolgd door een eiwitscheiding en indamping. Bioraffinage van bermmaaisel is vergelijkbaar met deze van natuurgras en levert in een proefinstallatie grondstoffen op voor onder meer voedings- of meststoffen maar ook bouwmateriaal, papier en polymere extrusieproducten. Fysische verontreiniging van bermmaaisel vereist voorzuivering in een wasbad (uitzakken) en door decanteren (drijven van lichtere materialen). Het is niet onwaarschijnlijk dat ook handmatig zuiveren nodig blijft. Andere vormen van verontreiniging zijn niet uit te sluiten en zullen mogelijk terug te vinden zijn in de raffinageproducten. Praktijkervaring met bioraffinage van gras op industriële schaal is voorlopig niet beschikbaar. De proceskosten, de opbrengst van producten en de meest optimale systeemconfiguratie, zijn nog onvoldoende gekend om de financiële haalbaarheid te kunnen evalueren. SWOT-analyse bioraffinage: Sterktes
Zwaktes
Hoogwaardige verwerkingstechniek
Noodzaak voor voorbehandeling en tussentijdse gecontroleerde opslag
Technisch haalbaar procedé
Negatief imago van eventuele eindproducten wegens herkomst en moeilijke traceerbaarheid Onduidelijkheid m.b.t. economische haalbaarheid
Kansen Eindproducten vergelijkbaar met deze van bioraffinage van productiegras
Bedreigingen -
226
20
Proefresultaten (samenvatting)
20.1
Inkuilproeven bermmaaisel in combinatie met co-stromen en inkuiladditief in slurfsilo’s De opslag van maaisel voor verwerking door compostering is niet zeer veeleisend, en is anderzijds ook niet algemeen gebruikelijk gezien de eerder lage meerwaarde voor het eindproduct. De literatuurstudie beschrijft vergisting als een alternatieve verwerking van bermgras waarbij de kwaliteit van het maaisel mogelijk wel belangrijk wordt, ten minste voor de gasproductie. Omdat bermgras in grote hoeveelheden wordt aangevoerd in een korte periode is tussentijdse opslag nodig voor het gras kan worden ingebracht in de vergistingsinstallatie. Daarom werd in een eerste proef nagegaan hoe het bermgras kan opgeslagen worden en welk het biogaspotentieel erna is. Eveneens werd onderzocht of de opslag van bermgras samen met bijproducten een meerwaarde betekent zowel voor de opslag als voor de uiteindelijke biogasproductie.
20.1.1
Proefopzet Er werden zeven afzonderlijke slurfsilo’s aangelegd en opgevolgd. Hoofdbestanddel was geklepeld bermmaaisel, zonder zwerfvuil, met een gemiddeld droge stofgehalte van 25 % afkomstig van bermen langs landelijke wegen. 1. Kuil met enkel bermmaaisel (monokuil). 2. Kuil van bermmaaisel en melkzuurbacteriën (MZB). MZB toegevoegd onder de vorm van het product Pioneer 1188, in de landbouw toegepast omwille van zijn fermentatieverbeterende werking en omdat het de kuilverliezen vermindert. Toediening aan een dosis van 10 mol per ton product. 3. Kuil van bermmaaisel en melkslib. Verhouding melkslib/bermmaaisel 1:9. 4. Kuil van bermmaaisel en fruitpulp. Fruitpulp bijgemengd in verhouding 1:2. Fruitpulp met een droge stofgehalte van 20 % aanzienlijk lager dan verwacht (40 %). 5. Kuil van bermmaaisel, fruitpulp en MZB. 6. Kuil van bermmaaisel en kalverdrijfmest. Verhouding kalverdrijfmest/bermmaaisel 3:20. 7. Kuil van bermmaaisel, kalverdrijfmest en MZB. Hierna werden volgende parameters opgevolgd: • Kuilfermentatie: Droge stof gehalte (DS), ruw eiwit, ruwe as, suikergehalte, ruwe celstof en ammoniakfractie. • Vergistingspotentieel: Van elke samenstelling werd het biogaspotentieel gesimuleerd met het rekenprogramma Easy-Gas (DLV). Deze simulaties werden aangevuld met microbiële batch-testen voor de slurfsilo waar bermmaaisel werd opgeslagen zonder bijproduct.
227
• Andere: Beoordeling op kleur, reuk en structuur. Alle kuilen waaraan geen MZB werden toegevoegd werden eveneens geanalyseeerd op VLAREA parameters. In dit verband werd eveneens bermgras naast twee drukke autowegen bemonsterd en geanalyseerd (VLAREA).
20.1.2
Proefresultaten
Kuilfermentatie
De droge stofgehaltes van de kuilen met melkslib en kalverdrijfmest liggen rond de beoogde waarde van 28 %, deze met enkel bermmaaisel rond 38 %. De droge stofgehalten van de kuilen met fruitpulp lagen onder de kritische grens van 25 % (kritische grens voor lekverliezen). De fruitpulp had een droge stofgehalte van slechts 20 %. De ruwe asfractie is hoog en loopt op tot 510 g ruwe as per kg droge stof. Deze asfractie ligt dermate hoog omdat het bermgras geklepeld werd. Het suikergehalte ligt in al de kuilen een factor drie lager dan de streefwaarden voor ruwvoerderkuilen (60 g/kg DS), en dit zelfs voor de kuil met fruitpulp. Het ruw eiwitgehalte varieert rond 60 à 80 mg/kg DS wat zeer laag is vergeleken met de gemiddelde waarde in ruwvoederkulilen. De ruwe celstofgehaltes variëren tussen 173 g/kg DS en 286 g/kg DS wat hoger is dan ruwvoerderkuilen met ingekuild intensief grasland. Deze gehaltes zijn lager wanneer melkzuurbacterieën (MZB) worden toegediend omdat deze laatste de celwand afbreken in combinatie met een lage pH. Enkel in de kuil met fruitpulp ligt de pH voldoende laag (4.4) om een goede stabiliteit te garanderen. De suikers die toegediend werden onder de vorm van fruitpulp compenseren de lage suikergehalten van het bermgras. De pH in de kuil met pulp en MZB was niet hoger dan deze zonder MZB, wat een indicatie is dat van nature genoeg MZB aanwezig zijn in de kuil om de suikers om te zetten. Het ammoniakgetal (concentratie ammoniak t.o.v. gehalte eiwit op droge stofbasis) zit in alle kuilen ruim onder 15 % wat de kritische grens is. Indien deze hoger ligt is dit een indicatie voor rotting (Bakker et al., 2000). De analyse van de vetzuren geeft weer dat de kuil met pulp de beste verhoudingen weergeeft in functie van de kuilfermentatie. De fractie melkzuur is in deze kuil het grootst. De monokuil (enkel bermaaisel) geeft de meest ongunstige verhouding in vetzuren, d.i. veel boterzuur en azijnzuur, en weinig melkzuur.
228
Vergistbaarheid
Het totale biogaspotentieel van vers bermgras bedraagt volgens de Easy-Gassimulatie 130 m³ biogas per ton vers product. De simulatie gaf na een reactortijd van 45 dagen 87 m³ biogas. De microbiële batch-test gaf na een verblijftijd van 23 dagen een vergelijkbaar volume van 83,3 m³ biogas per ton. Vervolgens geven de simulaties met het Easy-Gas een daling van het totale biogaspotentieel van 10 % na 10 weken tussentijdse opslag in een slurfkuil. Na een reactortijd van 45 dagen wordt een daling van 18 % gesimuleerd. Het toedienen van MZB aan een monokuil zorgt na 45 dagen voor een toename van slechts 6 m³ biogas per ton product. Inkuilen met fruitpulp zorgt voor de grootste toename in biogaspotentieel. Het totale potentieel neemt met 22 % toe en met 19 % na 45 dagen reactortijd. Daarnaast wordt eveneens een toename in biogaspotentieel gesimuleerd door het toedienen van melkslib (16 %). Het toedienen van melkzuurbacteriën bleek geen significant positief effect hebben op het biogaspotentieel bij beide mengsels. De toediening van kalverdrijfmest geeft de minst goede resultaten in de simulatie. Melkzuurbacteriën kunnen het biogaspotentieel wel lichtjes verhogen bij het inkuilen met kalverdrijfmest.
Andere parameters
Bij geen van de kuilen werden significante verschillen in kleur, geur en structuur vastgesteld. De analyse van de VLAREA parameters geven een overschrijding van de norm bij het totale gehalte aan minerale oliën. Verwacht wordt dat deze overschrijding niet systematisch wordt doorgezet voor bermgras. Voor alle andere VLAREA parameters worden geen overschrijdingen van de norm waargenomen.
20.1.3
Technische en financiële evaluatie van de verschillende costromen en van het inkuiladditief Toediening van melkzuurbacteriën in deze proef verbeterde de fermentatie enkel in de monokuil, en niet in de inkuiling met coproducten. Op basis van de daling van de pH zou een stabiele kuil enkel bereikt zijn in de kuil met gras en fruitpulp zonder MZB. Alle andere kuilen halen niet voldoende stabiliteit na 10 weken. Toediening van zuur melkslib aan een dosis van 10 gewichtsprocent heeft geen voldoende verzurend effect om de eerste fase van de melkzuurgisting te versnellen. Het hoge eiwitgehalte van het slib heeft de verzurende melkzuurfermentatie mogelijk tegengewerkt. De toediening van kalverdrijfmest heeft de kuilfermentatie niet verbeterd. De toevoeging van extra melkzuurbacteriën levert ook hier geen meerwaarde. Fruitpulp heeft als enige van de drie comaterialen het fermentatieproces van het bermmaaisel gevoelig verbeterd. Bermmaaisel vereist een verblijftijd van 45 dagen in een reactor voor vergisting wat lang is vergeleken met concurrerende producten. Inkuilen van bermgras biedt een oplossing om het bermgras geleidelijk aan in de vergister te brengen.
229
Inkuilen veroorzaakt een daling van 18% in het biogaspotentieel na 10 dagen inkuiling en van 10 % tot 15 % in het totale biogaspotentieel. Deze daling kan opgevangen worden door het bermmaaisel in te kuilen samen met de andere producten. Co-vergisting met fruitpulp gaf een toename van het biogaspotentieel met 20 %, zuur melkslib met 15 %, beiden vergeleken t.o.v. de vergisting van bermgras alleen. Het inkuilen van bermgras met kalverdrijfmest geeft geen significante verbetering van het biogaspotentieel, zelfs niet wanneer melkzuurbacteriën worden toegevoegd. De financiële opbrengst van de bermgrasverwerking wordt grotendeels bepaald door de ‘gate fee’ die de verwerker ontvangt wanneer het bermgras geleverd wordt. Deze wordt momenteel voor bermgras geschat op 30 euro/ton terwijl deze voor kalverdrijfmest en melkzuurslib respectievelijk slechts 15 euro/ton en 8 euro/ton bedragen. Voor fruitpulp betaalt de verwerker zelfs, 8 euro/ton. De monokuil bermgras is dan ook financieel meest rendabel, er zijn geen bijkomende kosten voor het mengen van producten. Deze is bovendien de eenvoudigste methode. Naast de opbrengst voor het in ontvangst nemen van het product, de gate fee, krijgt de verwerker ook nog inkomsten uit de elektriciteit die door de vergister wordt geproduceerd. Deze inkomsten liggen in dezelfde grootteorde als die van de gate fee. De vergistingen van vers bermmaaisel en van ingekuild bermmaaisel opgemengd met melkslib geven bruto de hoogste financiële opbrengst. Vers bermmaaisel gecombineerd met fruitpulp en met kalvermest geeft bruto de laagste financiële opbrengst. Ook ingekuild bermgras gecombineerd met kalvermest geeft bruto een lage financiële opbrengst. De financiële opbrengst van de andere mengsels ligt tussen deze uitersten in. In de eindbalans blijkt de vergisting van vers bermgras financieel het meest rendabel: geen kosten voor inkuilen en een maximale energieopbrengst bij vergisten. Indien het bermgras ingekuild dient te worden blijft de monokuil het meest rendabel, omdat de meerwaarde die in energieopbrengst gecreëerd wordt, door het co-vergisten met fruitpulp of melkslib, niet de meerkost in opslag en innameprijs dekt. Het toedienen van melkzuurbacteriën bleek in geen enkele combinatie financiëel rendabel net zoals de co-opslag of co-vergisting met kalverdrijfmest.
20.1.4
Full scale vergisting van natuurgras als basis voor de vergisting van bermmaaisel In samenwerking met Natuurpunt werd een hoeveelheid natuurgras afkomstig van het natuurgebied De Liereman in Oud-Turnhout ingekuild ter voorbereiding van verwerking door een vergister. Het gras werd gemaaid met een cirkelmaaier en vervolgens verkleind met een ruwvoederhakselaar na twee dagen voordrogen. Door deze manier van oogsten was de asrest gevoelig lager vergeleken met het ingekuilde bermmaaisel. De Easy-Gas-simulatie geeft een biogasproductie van 168 m³ na 45 dagen, de microbiële batch-test geeft 188 m³ na 23 dagen wat in grootteorde vrijwel gelijk is. Het gras zal in de loop van 2009 in een vergister worden gebracht in een co-vergisting met een lage concentratie zodat de aanwezige bacteriëncultuur niet wordt verstoord. Er worden geen problemen verwacht met de vergisting.
230
20.2
Proefresultaten sleufsilo (EcoWerf) en rijkuil (IBOGEM-Indaver) Naast de slurfsilo zijn vooral de rijkuil en de sleufsilo mogelijke alternatieven voor de opslag van bermmaaisel in zeer grote hoeveelheden. Deze opslagmogelijkheden worden vergeleken. De proeven vonden plaats op de sites van EcoWerf (GFT-compostering) en IBOGEM-Indaver (groencompostering). Op de site van IBOGEM-Indaver werd eveneens onderzocht hoe efficiënt zwerfvuil uit bermmaaisel kon gezuiverd worden met behulp van een sterrenzeef en een windshifter.
20.2.1
Proefopzet EcoWerf: sleufsilo gevuld met 613 ton bermmaaisel. Het materiaal, klepelgemaaid met opzuiging, varieert van dagvers tot ongecontroleerde tussenopslag van max. drie weken. De sleufsilo heeft wanden van 3 m hoog en is 22 m lang. Vullen duurt 2,5 dagen zonder afdekking ’s nachts. Onderaan liggen houtsnippers om het percolaat op te vangen. Eindafdek met folie. IBOGEM-indaver: rijkuil gevuld met 3 niet gemengde vrachten, in totaal 57,2 ton maaisel, vrijwel zonder zwerfvuil, gemaaid met klepelmaaier met opzuigarm. Aanrijden met een bulldozer was niet mogelijk omdat het gras dan voornamelijk horizontaal uitdeinde. Daarom werd het gras per ¾ laadbak in de kuil gebracht waarna het tussen laadbak en bulldozer geperst werd. Eindafdek met een folie, met aandacht voor luchtdichte afsluiting aan de zijkanten. Finale afdichting met een laag van 15 cm compost. Zoals dit ook gebeurde met de verschillende slurfsilo’s werden ook de rijkuil en de sleufsilo op drie verschillende momenten bemonsterd en geanalyseerd: bij aanvoer van het maaisel, na ongeveer 4 weken kuilfermentatie en nogmaals ongeveer 4 weken later. De staalnamen van de kuil zelf gebeurden met behulp van een ruwvoederboor op een 4-tal locaties per kuil. Hiervan werd telkens een mengstaal gemaakt voor analyse. De stalen werden geanalyseerd op de belangrijkste kuilfermentatieparameters (DS, ruw eiwit, ammoniakfractie, suikergehalte, ruwe celstof en ruwe as). Van de tussentijds genomen stalen werd ook de pH en het gehalte aan vluchtige vetzuren (melkzuur, azijnzuur, boterzuur en propionzuur) bepaald. Ook de eind-pH werd gemeten. Van deze twee kuilen werd op bepaalde tijdstippen de kuiltemperatuur op ongeveer 1 meter diepte opgemeten met een temperatuursonde.
Na de stockage wordt het bermgras verwerkt in beide composteringsinstallaties:
EcoWerf:
In de installatie komt slechts ruimte vrij voor de compostering in het eerste kwartaal van 2009. De bevindingen zullen als een aanvulling op het huidige rapport aan de OVAM worden meegedeeld. De eerste bevindingen bij het uitkuilen zijn positief. Het uitkuilen verloopt vlotter dan verwacht, er zijn geen problemen door eventuele compactatie. De kuil geeft een goede geur af wat een indicatie is dat de kuil geslaagd is. 231
IBOGEM-Indaver:
De compostering werd op de site van IBOGEM-Indaver uitgevoerd met drie verschillende fracties bermgras (10 % bijmenging met bermgras, 20 % bijmenging met bermgras en 30 % bijmenging met bermgras). De resulterende composten werden geanalyseerd door de Bodemkundige Dienst van België op de VLACOparameters.
20.2.2
Resultaten Het ruwe asgehalte was in beide kuilen vrij hoog, vermoedelijk vanwege de oogst met klepelmaaier. Het suikergehalte was in de sleufsilo bij EcoWerf initieel lager vergeleken met de rijkuil bij IBOGEM-Indaver. Dit vermoedelijk door de te lange tussentijdse ongecontroleerde opslag. Het gehalte melkzuur nam sneller toe in de sleufsilo bij EcoWerf vergeleken met de rijkuil bij IBOGEM-Indaver. De rijkuil bij IBOGEM-Indaver gaf dan weer hogere gehalten aan boterzuur en azijnzuur wat duidt op een minder goede fermentatie. Tevens nam de temperatuur in de kuil bij EcoWerf geleidelijk af na inkuilen in tegenstelling tot de temperatuur in de rijkuil bij IBOGEM-Indaver waar de temperatuur de eerste weken lichtjes steeg wat gepaard gaat met een minder goede bewaring. Door het kleinere volume is de temperatuursvariatie in de rijkuil bij IBOGEM-Indaver ook groter want deze volgt sneller de temperatuursvariatie met de omgeving. Composteringsresultaten EcoWerf worden in een aanvulling op het huidige rapport gerapporteerd (zie hoger).
IBOGEM-Indaver:
Elke compost bleek conform met de wettelijke richtlijnen voor compost. Het koolstofgehalte en het fosforgehalte van de compost blijven nagenoeg onveranderd naargelang de bijmenging met bremgras toeneemt. Anderzijds stijgt de C/N verhouding van de resulterende compost naarmate bermgrasbijmenging toeneemt. Voor eenzelfde hoeveelheid compost die in de landbouw wordt toegepast, gespreid, wordt dan ook in verhouding minder stikstof aangebracht naarmate meer compost werd bijgemengd. Wanneer bermgras in een compostering wordt gebracht acht de verwerker het gebruik van een portaalomzetter essentieel om een vlotte compostering te voorzien. Bijmenging met fracties hoger dan 30 % lijkt moeilijk vanwege de vezelachtige structuur.
20.2.3
Sleufsilo t.o.v. rijkuil De investeringskost voor een rijkuil is duidelijk lager dan deze voor een sleufsilo. Bovendien is voor de aanleg van een rijkuil geen bouwvergunning nodig. De stapeling kan in een rijkuil minder hoog waardoor een groter oppervlak nodig is om deze aan te leggen. De sleufsilo laat een hogere compactatie toe waardoor anaerobe condities beter gegarandeerd worden. De sleufsilo is technisch gezien dan ook beter geschikt voor de stockage van bermmaaisel. 232
20.2.4
Uitzuivering van zwerfvuil Op de site van IBOGEM-Indaver werd onderzocht hoe efficiënt zwerfvuil uit bermmaaisel kon gezuiverd worden met behulp van een sterrenzeef en een windshifter. De efficiëntie van beide technieken bleek niet hoog genoeg om een rendabele zuivering te voorzien. Een derde van het maaisel kwam na zuivering door de sterrenzeef bij het restproduct terecht. Bij de windshifter liep dit aandeel op tot 90 procent.
20.3
Invloed van verschillende maaicondities van bermmaaisel op de vergistbaarheid Gezien het potentieel van vergisting als mogelijke hoogwaardige verwerkingstechnologie, wordt in dit verband de kwaliteit van het aangeleverde bermgras vermoedelijk belangrijk. De invloed van 4 maai- en beheercondities op de biogasproductie wordt in de volgende proef gekwantificeerd: het maaimoment, de bermvegetatie, de tussentijdse stockageduur en het type maaitoestel. Hierbij wordt ook getracht een uitspraak te doen over de impact van de weerscondities. Doelstelling is de formulering van aanbevelingen die moeten toelaten het gaspotentieel van het bermmaaisel optimaal te benutten.
20.3.1
Proefopzet Tussen Boom en Rumst werd een berm langs de Rupel gemaaid met enerzijds een cirkelmaaier en anderzijds met een klepelmaaier. Van beide oogsten werd onmiddellijk na maaien een staal genomen om het verschil tussen de twee maaimethodes te onderzoeken. Na het maaien met de cirkelmaaier werd eveneens een staal genomen na een veldperiode van vijf dagen om ook het effect van deze veldperiode op het biogaspotentieel te bekijken. Het vergistingspotentieel werd gekwantificeerd aan de hand van een batch-test van het biogas labo. Om het effect van tussentijdse opslag na te gaan werd tweemaal een staal genomen van bermmaaisel dat tijdelijk werd opgeslagen op een hoop. Een eerste staal werd vers genomen, een tweede na één week tussentijdse opslag, een derde staal na drie weken opslag. Het biogaspotentieel van de stalen werd geanalyseerd met de Easy-Gas-rekenmodule. Vier verschillende vegatietypes: het zevenblad-ridderzuring-type (type 6), het witte klaver- engels raaigras-type (type 18), het vlasbekje-sint-janskruid-type (type 25) en het gewoon biggekruid-schapezuring-type (type 34) werden handmatig met een sikkel gemaaid enkele dagen voor de eerste maaibeurt. Voor elk type werd met het rekenprogramma Easy-Gas het biogaspotentieel gesimuleerd. Om het verschil tussen de eerste en de tweede maaibeurt na te gaan werden de vier vegetatietypes opnieuw bemonsterd enkele dagen voor de tweede maaibeurt.
233
20.3.2
Proefresultaten Vers gecirkelmaaid bermgras gaf een biogaspotentieel aan dat 17 % hoger ligt dan dat van geklepeld bermgras (batch-test). Het biogaspotentieel nam bovendien nog toe wanneer het gecirkelmaaid bermgras vijf dagen lang op de berm bleef liggen. Deze resultaten werden sterk beïnvloed door de weersomstandigheden. Het geklepeld bermgras werd gemaaid in nattere omstandigheden waardoor het droge stofgehalte een factor twee lager lag dan het droge stofgehalte van het gecirkelmaaid bermgras. De toename in biogaspotentieel van het gecirkelmaaid bermgras na de veldperiode van vijf dagen is vermoedelijk te wijten aan droog weer waardoor een deel van de bestanddelen van het gras beter beschikbaar werd voor vergisting. De zandfractie van het geklepeld gras lag in deze proef in de lijn van het gecirkelmaaid gras doordat het geklepeld gras gemaaid werd op 10 à 15 cm hoogte vanwege de aanwezigheid van breuksteen in de bermen. De tussentijdse stockage had na één week een negatief effect op het biogaspotentieel, na drie weken nam het totale biogaspotieel daarentegen toe ten opzichte van het biogaspotentieel van het verse bermmaaisel. De tussentijdse opslag had geen invloed op de snelheid waarmee het biogas wordt vrijgesteld. Deze resultaten spreken andere onderzoeksresultaten tegen (Leenknecht, 2004). De condities waarin de tussentijdse opslag gebeurde zijn hierin uiteraard bepalend. Bij nat weer zal de concentratie aan voedingstoffen voor de vergister dalen en omgekeerd bij droog weer. Bij de verschillende vegetatietypen bleek het zevenblad-ridderzuring type het laagste biogaspotentieel te bezitten volgens de Easy-Gas-simulatie. De andere drie vegetatietypes gaven een gelijkaardig biogaspotentieel volgens de testen. Dit verschil in biogaspotentieel wordt bepaald door een verschil in ruwe vezelgehalte. Wanneer in plaats van het totale biogaspotentieel het biogaspotentieel na 45 dagen reactortijd bekeken wordt, is er een minder groot verschil tussen de vegetatietypen. Het gehalte ruwe vezels bleek in de tweede maaibeurt lager voor de vier vegetatietypen vergeleken met de eerste maaibeurt. Het totale biogaspotentieel was voor de tweede maaibeurt lager dan voor de eerste maaibeurt. Na 45 dagen reactortijd was er bijna geen verschil in hoeveelheid biogas vrijgekomen van e e e maaisel van de 1 of 2 maaibeurt. Dit is te verklaren doordat het maaisel van de 2 maaibeurt een lager gehalte ruwe vezels bevat waardoor de vertering reeds verder gevorderd is na 45 dagen.
20.3.3
Evaluatie en aanbevelingen Geklepeld bermgras bevat een hogere asrest waardoor het minder geschikt is voor een natte vergister vergeleken met gecirkelmaaid bermgras. De asrest sedimenteert in de natte vergister waardoor deze geregeld dient te worden stilgelegd. In een droge vergister stelt dit probleem zich niet.
234
Geklepeld bermgras is fijner dan cirkelgemaaid bermgras. Cirkelgemaaid bermgras moeten worden verhakseld voordat het in de vergister kan worden gebracht. Cirkelgemaaid bermgras levert meer biogas op dan geklepeld bermgras. De financiële meerwaarde die voortvloeit uit deze hogere gasopbrengst vergoedt in dit geval echter niet de bijkomende kost van het nodige hakselen. Anderzijds leidt gebruik van geklepeld gras tot sediment in de vergister waaraan dan kosten verbonden zijn aan de procesonderbreking voor reiniging van de vergister. Ongecontroleerde opslag had in deze proef een positief effect op de biogasproductie. Dit is duidelijk te verklaren door de weersomstandigheden en indrogen, de verhoging van het droge stofgehalte. Andere onderzoekers (Leenknecht, 2004) in andere weersomstandigheden vinden geen positief effect. Voor de inkuiling is tussentijdse opslag geen optie vermits rotting de kuilfermentatie hypothekeert. Op basis van de proeven wordt een licht verschil in biogaspotentieel verwacht tussen de verschillende vegetatietypen. Dit verschil wordt voornamelijk bepaald door een verschil in droge stofgehalte. De verschillen zijn niet van dien aard dat een gespreide ophaling aan de orde is. De tweede maaibeurt, in september, is voor vergisting de beste partij aangezien het gehalte aan ruwe vezels lager is. Omdat de tweede maaibeurt relatief snel volgt op de eerst maaibeurt van de maand juni is de kans op de aanwezigheid van zwerfvuil eveneens lager. Bermgras dat slechts éénmaal per jaar gemaaid wordt, is de minst goede partij aangezien dit gras het sterkste verhout is.
235
Geraadpleegde bronnen, literatuur
Aerts, L., De Blaere, B., Flaba, J., Lunn, F., Sonck, B., Vervaeke, V. & Weckx, B. (1999). Sleufilo’s en kuilplaten. Agri Beton. 24p. Bakker, J., van Huet Lindeman, E. & Koopman, W. (2000). Kuilen met kwaliteit. Handboek voor een optimale graskuil.80 p. Biogas-E (2006). Vergisting – Omzetting van biomassa in een energierijk gas. In opdracht van Vlaams ministerie van Leefmilieu, Natuur en Energie – Vlaams Energieagentschap. 68 p. Biogas-E (2007a). Eindproducten. Beschikbaar op http://www.biogase.be/Wetgeving/Eindproducten/Default.asp Biogas-E (2007b). Voortgangsrapport anaerobe vergisting. 22 p. De Baerdemaeker, J., Locus, E., Colson, L., Vervaeke, F. & Meire, R. (1993). Optimalisatie van de groenvoederwinning. Beheersing van de fysische processen en evaluatie van het machinegebruik. Studie medegefinancierd door I.W.O.N.L. 108 p. De Baere, L, Dierick, B. & Six, W. (niet gedateerd). Het DRANCO proces. Een unieke vergistingstechnologie voor organisch afval en energiegewassen. 7 p. Beschikbaar op http://www.ows.be/pub/Algemeen%20artikel%20OWS_DRANCO_%20DRANCOFARM_m&s.14876.pdf De Brabander, D.L., Sonck, B., De Boever, J.L., Vervaeke, V., Fiems L.O. & Boucqué, C.V. (1999). Invloedsfactoren op de bewaring en de kwaliteit van kuilvoeder. Artikel verschenen in het kader van de internationale graslanddemonstratie (Tongerlo, 03/06/1999). De Groene Ruimte (1996). Analyse en verwerkingsmogelijkheden bermgras Noord-Brabant. De Jong, J.A. (1988). Modern graslandgebruik. 232 p. De Wilde, M. & Hermy, M. (2000). Natuurtechnische verwerking van bermmaaisel. In opdracht van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, afdeling Algemeen Milieu- en Natuurbeleid. 152 p. Drenckhan, A. (2005). Parameter der Biomethanisierbarkeit von Landschaftspflegeaufwuchs im Jahresverlauf (Seasonal pattern of parameters of biomethanisation of landscape management grass). M.S. Thesis, HumboldtUniversity of Berlin. In: Prochnow et al. (2005) Europese Commissie (2006). Reference document on the best available techniques for waste incineration. 638 p.
236
Faaij, A., Van Wijk, A., Turkenburg, W., Oudhuis, A. & Olsson, E. D. (1997). Gasification of biomass wastes and residues for electricity production. Biomass and Bioenergy 12 (6): 387-407. Gallert, C. & Winter J. (1997). Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of source-sorted organic wastes: effect of ammonia on glucose degradation and methane production. Applied Microbiology and Biotechnology (48): 405-410. Geypens, M. (jaartal onbekend). Notities bij de cursus graasland en voederteelt. Deel 1. Graasland. Cursus gedoceerd aan de Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, KULeuven. 180 p. Ghekiere, G. (2008). De grondstoffenmarkt voor vergisting. Presentatie tijdens de studiedag ‘Vergisting, rendabel of niet?’ op 06/03/2008. Govaert (2002). Het bermbesluit en de verwerking van het bermmaaisel, licentiaatsverhandeling, EHSAL Groenwerk – Praktijkboek voor bos, natuur en stedelijk groen (1994): Bermbeheer Gunaseelan, V.N. (1997). Anaerobic digestion of biomass for methane production: A review. Biomass Bioenergy (13): 83-114. Hills, D.J. & Roberts, D.W. (1981). Anaerobic digestion of dairy manure and field crop residues. Agricultural Wastes (3): 179-189. Hobson, P.N. & Wheatley, A.D. (1993). Anaerobic digestion: Modern theory and practice. 269 p. In: Lehtomäki, A. (2006). HOBU-project Platform voor implementatie van anaerobe vergisting in Vlaanderen (2002): “Batch-testen bermmaaisel”, verslag vergadering van 29.10.02 Huizing, H.J. & Hillebrand, J.H.A. (2005). Grasol – een haalbaarheidsstudie. InnovatieNetwerk Groene Ruimte en Agrocluster. 55 p. Huybrechts, D. & Vrancken, K. (2005). Beste Beschikbare Technieken (BBT) voor composteer- en vergistingsinstallaties. In opdracht van het Vlaamse gewest. 283 p. http://www.kompostanlagen.de http://www.gore.com/en_xx/products/fabrics/swt/index.html http://www.ecn.nl/phyllis Jacobs, E. Hooyberghs, K. Vrancken, J. Van Dessel en W. Adams. Beste Beschikbare Technieken voor recyclage van bouw- en slooppuin. Gent, Academia Press, 2005, xi + 113 pp. Kaparaju, P., Luostarinen, S., Kalmari, E., Kalmari, J. & Rintala, J. (2002). Codigestion of energy crops and industrial confectionery by-products with cow manure: Batch scale and farm-scale evaluation. Water Science and Technology (45): 275–280. In: Lehtomäki, A. (2006). Kasper, H. (2004). Grootschalige mestvergisting De Scharlebelt. Eindrapport ROB Scharlebelt. 48 p.
237
Koppejan, J., Zeevalkink, J.A., Hesseling, W.F.M. (2001). De haalbaarheid van energieopwekking uit bermgras. EWAB rapport. 53 p. Kung, L., Stokes, M. R. & Lin, C. J. (2003.) Silage additives. In: Al-Amoodi, L., Barbarick, K. A., Volenec, J. J. & Dick, W. A. Silage science and technology: 305– 360. American Society for Agronomy, Madison USA. In: Lehtomäki, A. (2006) Leenknegt, J. (2004). Onderzoek naar de haalbaarheid van anaerobe vergisting als verwerkingstechniek voor bermmaaisel. Eindwerk voor het behalen van de graad industrieel ingenieur milieukunde, Hogeschool West-Vlaanderen. 114 p. Lehtomäki, A., Huttunen, S. & Rintala, J.A. (2007) Laboratory investigations on codigestion of energy crops and crop residues with cow manure for methane production: Effect of crop to manure ratio. Resources, Conservation and Recycling (51): 591-609. Lehtomäki, A. (2006). Biogas production from energy crops and crop residues. University of Jyväskylä. 91 p. Beschikbaar op: http://dissertations.jyu.fi/studbiol/9513925595.pdf Lemmens, B. Ceulemans, J. Elslander, H. Vanassche, S., Brauns E. & Vrancken, K. (2007). Beste Beschikbare Technieken (BBT) voor mestverwerking. 359 p. Lemmer, A. & Oechsner, H. (2001). Kofermentation von Gras und Silomais. Landtechnik 56 (6): 412 – 413. In: van Dooren et al. (2005). Ligthart, F. (1996). Bedagglomeratie en asafzetting tijdens wervelbedvergassing en -verbranding van biomassa. Rapportage van een literatuurstudie naar de achtergronden (confidential, in Dutch), Petten, ECN: 44 p. In: http://www.ecn.nl/phyllis/datatable.asp (29/08/08). Magielse, P. (2007). Co-vergisting van bermmaaisel met GFT-afval. Presentatie tijdens de studiedag ‘Maaisel, samen naar een oplossing’ op 27/03/2007. Beschikbaar op http://www.ovam.be/jahia/Jahia/pid/1595 Mähnert, P., Heiermann, M. & Linke, B. (2005). Batch- and semi-continuous biogas production from different grass species. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE 05 010 (7): 11 p. Mata-Alvarez, J., Macé, S. & Llabres, P. (2000). Solid wastes. An overview of research achievements and perspectives. Bioresource Technology (74): 3-16. Mattig, H.W. (1990). Maβsilage in umweltfreundlichen Foliensilos. Landtechnik 45 (2): 63-65. In: De Baerdemaeker et al. (1993). Mertens, D. (jaartal onbekend). Warmtekrachtcertificaten in Vlaanderen. Uitgave Cogen Vlaanderen vzw. Beschikbaar op http://www.cogenvlaanderen.be/website/cogen.nsf/Files/CertificatenVlaanderen.pdf /$FILE/CertificatenVlaanderen.pdf Middelkoop, J. (2007). Pas op met nitreuze dampen. Artikel verschenen in Nieuwe Oogst, 20 oktober 2007. Ministerie van Landbouw (1989). Ons grasland – graskuil. 67 p. Monnet, F. (2003). An introduction to anaerobic digestion of organic wastes. 48 p.
238
Naber J.E., Goudriaan F. Zeevalkink J.A. (2005), Promising results from the ongoing development of the HTU process Nordberg, A. & Edstrom, M. (1997). Co-digestion of ley crop silage, straw and manure. In: Holm-Nielsen, J.B. (1997). Proc. Workshop on the Future of Biogas in Europe: 74-81. In: Lehtomäki, A. (2006). ODE-Vlaanderen vzw (Organisatie voor Duurzame Energie Vlaanderen) (niet gedateerd). Biomassa. 36 p. Beschikbaar op http://ode.be/index.php?page=brochures OVAM (2003). Actieplan maaisel. 47 p. OVAM (2004). Van afvalstof tot meststof of bodemverbeterend middel. 79 p. Beschikbaar op http://www.ovam.be/jahia/Jahia/cache/offonce/pid/176?actionReq=actionPubDetail &fileItem=356. OVAM (2006). Inventaris van de Vlaamse afvalverbrandingssector. 170 p. OVAM (2007). Evaluatierapportage 2006: Uitvoeringsplan huishoudelijke afvalstoffen 2003-2007. 225 p. Palmowski, L. & Müller, J. (1999). Influence of the size reduction of organic waste on their anaerobic digestion. In: Mata-Alvarez, J., Cecchi, F. & Tilche, A. Proc. 2nd International Symposium on Anaerobic Digestion of Solid Waste: 137-144. In: Lehtomäki, A. (2006). Pouech, P., Fruteau, H. & Bewa, H. (1998). Agricultural crops for biogas production on anaerobic digestion plants. In: Kopetz, H., Weber, T., Palz,W., Chartier, P. & Ferrero, G. L. Proceedings 10th European Conference Biomass for Energy and Industry: 163–165. Carmen, Straubing Germany. In: Lehtomäki, A. (2006). POVLT (2007). Vergisting op boerderijschaal – techniek, grondstoffen en eindproducten. 32 p. Prochnow, A. (2000). Bewertung von Technik und Verfahren für die großflächige integrierte Landschaftspflege in Brandenburg. Habil-Schrift, Humboldt- Universität zu Berlin. (Assessment of techniques and procedures for large-scale integrated landscape management in Brandenburg State. Habilitation –thesis). In: Prochnow et al. (2005) Prochnow, A., Heiermann, M., Drenckhan, A. & Schelle, H. (2005). Seasonal pattern of biomethanisation of grass from landscape management. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE05 011 (3). Rijkswaterstaat, Dienst weg- en waterbouwkunde (1994). De chemische kwaliteit van bermgras. DWW wijzer, nummer 62. 4 p. Rooke, J. A. & Hatfield, R. D. (2003). Biochemistry of ensiling. In: Al-Amoodi, L., Barbarick, K. A., Volenec, J. J. & Dick, W. A. (eds), Silage science and technology: 95–140. American Society for Agronomy, Madison USA. In: Lehtomäki, A. (2006). Sánchez, E., Borja, R., Weiland, P., Travieso, L. & Martín, A. (2000). Effect of temperature and pH on the kinetics of methane production, organic nitrogen and phosphorus removal in the batch anaerobic digestion process of cattle manure. Bioprocess and Biosystems Engineering (22): 247-252. 239
Savoie, P., Pattey, E. & Dupuis, G. (1984). Interactions between grass maturity and swath width during hay drying. American Society of Agricultural Engineers 27 (6): 1679-1683. Uit: De Baerdemaeker, J., Locus, E., Colson, L., Vervaeke, F. & Meire, R. (1993). Schrade, S., Oechsner, H., Pekrun, C. & Claupein, W. (2003) Einfluss des Biogasprozesses auf die Kiemfähigkeit von Samen, Landtechnik 58 (2):. 90-91. In: van Dooren et al. (2005). SenterNovem (niet gedateerd). Voorbeeldproject bio-energie. Scharlebelt – Vergisting. Beschikbaar op: http://www.mestverwerken.wur.nl/Info/Bibliotheek/pdf/ScharlebeltVergisting.pdf SenterNovem (niet gedateerd). Banddroger met luchtherverhitting en recirculatie voor het drogen van gras. Beschikbaar op: http://www.senternovem.nl/mja/projecten/projecten_energieefficiency/Banddroger_met_luchtherverhitting_en_recirculatie.asp Steffen, R. Szolar, O. & Braun, R. (1998). Feedstocks for Anaerobic Digestion. Institute for Agrobiotechnology Tulln .University of Agricultural Sciences Vienna. 29p. Beschikbaar op: http://homepage2.nifty.com/biogas/cnt/refdoc/whrefdoc/d8feed.pdf Stevens, E. (1999). Gewikkelde balen schieten als paddestoelen uit de grond. Techniek en plastiek even van dichtbij bekeken. Artikel verschenen in het kader van de internationale graslanddemonstratie (Tongerlo, 03/06/1999). Tas, M., Boersma, T.T., Zanstra, G.J. (2001). Onderzoek naar de haalbaarheid van een co-vergistingsinstallatie voor de verwerking van mest, bermgras en energierijke additieven. NOVEM programma. 35 p. Vanallemeersch, R. & Zwaenepoel., A. (1996). Beheer van kanaalbermen in functie van hun natuurwaarden met studie van de afvoer en verwerking van bermmaaisel: een case-study langs het kanaal Gent-Brugge. 138p. Uit: De Wilde, M. & Hermy, M. (2000). Vande Ginste, L. (1999). Harken: vooral aandacht voor capaciteit en kwaliteit. Artikel verschenen in het kader van de internationale graslanddemonstratie (Tongerlo, 03/06/1999). Van Dale, G. (1993). Haalbaarheidsonderzoek naar de verwerkingsmogelijkheden van bermmaaisel afkomstig van gemeentelijke wegen. In opdracht van OVAM. 90p. Van Dale, G. (1994). Handboek verwerking wegbermmaaisel. In opdracht van OVAM. 52 p. Van den Berg, D & Meuleman, B. (2003). Verkennend onderzoek naar mogelijkheden voor de inzet van bermgras in Overijssel voor duurzame energieopwekking. In opdracht van Energiebureau Overijssel. 24 p. Beschikbaar op http://provincie.overijssel.nl/contents/pages/6035/eindrapport_bermgras_btg.pdf Van der Drift, A., Boersma, A.R., Hieleman, D.E., van Drooge, B., Hooiveld, L. & Martens J.A.M. (2004). Van natte biomassa naar productgas. Evaluatie van twee droogtechnieken en drie vergassers. Studie in opdracht van het Nederlandse ministerie van economische zaken. 85 p. 240
Van Dooren, H.J.C., Biewenga, G. & Zonderland, J.L. (2005). Vergisting van gras uit natuurgebieden in combinatie met runderdrijfmest. Praktijkrapport Rundvee 62. Animal Sciences Group Wageningen. 22 p. Beschikbaar op: http://library.wur.nl/way/bestanden/clc/1814520.pdf Van Lieshout, L. (2008). De groene energiemarkt. Presentatie tijdens de studiedag ‘Vergisting, rendabel of niet?’ op 06/03/2008. Veeken, A.H.M., de Wilde, V. & Hamelers, H.V.M. (2003). OxiTop measuring system for standardised determination of the respiration rate and N-mineralisation rate of organic matter in waste material, compost and soil. Wageningen University. 13 p. Beschikbaar op http://www.nmi-agro.nl/_Public/artikel/oxitop/Oxitop.pdf Velghe, F. (2008). Invloed van diverse parameters op de rendabiliteit. Presentatie tijdens de studiedag ‘Vergisting, rendabel of niet?’ op 06/03/2008. Verbruggen, D. (2008). EcoWerf. Interne publicatie. Verstrynge, B. (2008). Afzet digestaat. Presentatie tijdens de studiedag ‘Vergisting, rendabel of niet?’ op 06/03/2008. Vlaamse Overheid (2006). Vademecum bermmaaisel – beperking en verwerking van bermmaaisel. VITO (2001a). BBT-kenniscentrum: anaerobe digestie met nacompostering. 8 p. Beschikbaar op http://www.emis.vito.be/AFSS/fiches/Technieken/Anaerobe_digestie_met_nacomp ostering.pdf (26/03/2008). VITO (2001b). BBT-kenniscentrum: compostering. 7 p. Beschikbaar op http://www.emis.vito.be/AFSS/fiches/Technieken/Compostering.pdf. VLACO vzw (1996). VLACO’s praktijkgids compost. 2-delig. Weiland, P. (2003) Production and energetic use of biogas from energy crops and wastes in Germany. Weiland, P. (2001). Grundlagen der Methangärung – Biologie und Substrate. VIDBerichte Nr. 1620, 19-32. Uit: Prochnow et al. (2005) Willems, B. (2008). Analyserapport BDHI001, Biogas Labo. p. 1-8. Yu, H. W., Samani, Z., Hanson, A. & Smith, G. (2002). Energy recovery from grass using two-phase anaerobic digestion. Waste Management (22): 1-5. Zeevalkink et al. (1999). Overzicht verwerkingstechnieken voor bermgras anno 1999, TNO rapport Zwaenepoel, A. & De Clercq, H. (1995). Sleutel tot vegetatietypes in Vlaamse wegbermen en beheersindicaties. 78 p.
241
Bijlage 1: Analyseresultaten slurfsilo’s kuilkwaliteit (Bodemkundige Dienst van België)
242
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022317 Partijnaam : BERMGRAS & FRUITPULP & MZB
Monsternummer : 69736 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
304
1000
Ruw eiwit
24
78
Ruwe celstof
77
253
-
< 15
110
363
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
4
ANALYSERESULTATEN : 4.4
Vrije vetzuren: Boterzuur : niet aantoonbaar Azijnzuur : 0.537 % op product Melkzuur : 0.981 % op product Propionzuur : 0.044 % op product
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 69735 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Onderzoeknummer : R0022316 Partijnaam : BERMGRAS EN FRUITPULP
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
301
1000
Ruw eiwit
23
78
Ruwe celstof
86
286
-
< 15
97
321
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
4
ANALYSERESULTATEN : 4.2
Vrije vetzuren: Boterzuur : niet aantoonbaar Azijnzuur : 0.582 % op product Melkzuur : 1.190 % op product Propionzuur : 0.036 % op product
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022319 Monsternummer : 69738 Partijnaam : BERMGRAS & KALVERDRIJFMEST & MZB Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008 Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
354
1000
Ruw eiwit
24
68
Ruwe celstof
72
204
-
< 15
160
452
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
10
ANALYSERESULTATEN : 2.9
Vrije vetzuren: Boterzuur : 0.008 Azijnzuur : 0.710 Melkzuur : 0.645 Propionzuur : 0.064
% % % %
op op op op
product product product product
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022318 Partijnaam : BERMGRAS & KALVERDRIJFMEST
Monsternummer : 69737 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
345
1000
Ruw eiwit
25
71
Ruwe celstof
83
241
-
< 15
135
390
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
10
ANALYSERESULTATEN : 4.9
Vrije vetzuren: Boterzuur : 0.042 Azijnzuur : 0.603 Melkzuur : 0.999 Propionzuur : 0.063
% % % %
op op op op
product product product product
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022315 Partijnaam : BERMGRAS & MELKERIJSLIB
Monsternummer : 69734 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
311
1000
Ruw eiwit
32
104
Ruwe celstof
87
280
-
< 15
107
345
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
6
ANALYSERESULTATEN : 4.9
Vrije vetzuren: Boterzuur : 0.032 Azijnzuur : 0.692 Melkzuur : 0.820 Propionzuur : 0.060
% % % %
op op op op
product product product product
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 69733 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Onderzoeknummer : R0022314 Partijnaam : MONOKUIL BERMGRAS
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
354
1000
Ruw eiwit
25
70
Ruwe celstof
87
244
-
< 15
144
407
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
5
ANALYSERESULTATEN : 4.9
Vrije vetzuren: Boterzuur : 0.039 Azijnzuur : 0.775 Melkzuur : 0.386 Propionzuur : 0.075
% % % %
op op op op
product product product product
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 999 BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016/310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 30/ 7/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 69739 Datum monstername: 15/ 7/2008 Datum aankomst : 16/ 7/2008
Onderzoeknummer : R0022320 Partijnaam : BERMGRAS & MZB
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
411
1000
Ruw eiwit
21
52
Ruwe celstof
71
173
-
< 15
213
518
Suikers Ruw as Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
5
ANALYSERESULTATEN : 5.0
Vrije vetzuren: Boterzuur : 0.016 Azijnzuur : 0.786 Melkzuur : 0.707 Propionzuur : 0.074
% % % %
op op op op
product product product product
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022502 Monsternummer : 4 Partijnaam : BERMGRAS+FRUITPULP+MELKZUURBACT. Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008 Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
318
1000
Ruw eiwit
25
80
Ruwe celstof
94
296
Suikers
6.9
21.6
Ruw as
111
351
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
5
ANALYSERESULTATEN : 4.6
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 3 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Onderzoeknummer : R0022501 Partijnaam : BERMGRAS EN FRUITPULP
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
313
1000
26
82
Ruwe celstof
130
416
Suikers
1.9
6.0
Ruw as
102
325
Ruw eiwit
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
5
ANALYSERESULTATEN : 4.4
Bewaring :
zeer goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022504 Partijnaam : BERMGRAS+KALVERDR.+MELKZUURB.
Monsternummer : 6 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
375
1000
Ruw eiwit
26
68
Ruwe celstof
74
198
Suikers
6.6
17.6
Ruw as
222
592
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
10
ANALYSERESULTATEN : 5.5
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022503 Partijnaam : BERMGRAS EN KALVERDRIJFMEST
Monsternummer : 5 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
331
1000
Ruw eiwit
27
83
Ruwe celstof
95
287
Suikers
6.4
19.5
Ruw as
136
413
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
10
ANALYSERESULTATEN : 5.1
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 2 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Onderzoeknummer : R0022500 Partijnaam : BERMGRAS EN MELKSLIB
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
317
1000
34
106
Ruwe celstof
109
343
Suikers
2.5
7.9
Ruw as
122
386
Ruw eiwit
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
10
ANALYSERESULTATEN : 5.2
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Monsternummer : 1 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Onderzoeknummer : R0022499 Partijnaam : MONOKUIL BERMGRAS
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
356
1000
30
85
Ruwe celstof
130
366
Suikers
2.8
7.9
Ruw as
137
386
Ruw eiwit
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
7
ANALYSERESULTATEN : 5.5
Bewaring :
goed.
BODEMKUNDIGE DIENST VAN BELGIE v.z.w. W. de Croylaan 48 B-3001 Heverlee Tel.: 016-31 09 22 – Fax: 016-22 42 06 E-mail: [email protected]
KLANTNUMMER:
Leliestraat 63 B-8800 Roeselare Tel.: 051-20 54 00 – Fax: 051 20 54 20 E-mail: [email protected]
Bankrekening: P.R.: B.T.W.:
736-4030300-14 000-0499123-58 BE 0420.415.024
72604
Staalnemer : 876 B.D.B.-ONDERZOEK WILLEM DE CROYLAAN 48 3001 HEVERLEE 016310922
M. BDB ONDERZOEK EN STUDIES HAMELENDREEF 85 B 3300 TIENEN
V O E D E R O N D E R Z O E K
Heverlee, 16/ 9/2008 PARTIJGEGEVENS : Onderzoeknummer : R0022505 Partijnaam : BERMGRAS EN MELKZUURBACTERIEN
Monsternummer : 7 Datum monstername: 25/ 8/2008 Datum aankomst : 25/ 8/2008
Product: -
ANALYSERESULTATEN : Bepaling
g/kg PRODUCT
Droge stof
g/kg DROGE STOF
386
1000
Ruw eiwit
25
64
Ruwe celstof
77
199
Suikers
3.8
9.7
Ruw as
204
529
Ammoniakgetal
AANVULLENDE pH
5
ANALYSERESULTATEN : 4.9
Bewaring :
zeer goed.
Bijlage 2: Analyseresultaten slurfsilo’s VLAREA 4.2.1 (Eurofin-ERC)
Tabel 50: VLAREA waarden [mg/kg DS] van 4 verschillende kuilbehandelingen. De laatste kolom geeft de norm weer. Waarden die de norm overschrijden zijn gemarkeerd in vet. (Analyse Eurofin-ERC 06/11/2008) Monokuil
gras & melkslib
gras & fruitpulp
gras & KDM
Norm
Zware Metalen (8) + 3Z destr Destructie (3Z) Arseen (As) Cadmium (Cd) Chroom (Cr) Koper (Cu) Kwik (Hg) Lood (Pb) Nikkel (Ni) Zink (Zn)
< 3,0 0,291 < 15,0 10 < 0,27 16 < 4,0 65
< 3,0 0,273 < 15,0 13 < 0,27 13 4,5 95
< 3,0 0,296 < 15,0 49 < 0,27 11 < 4,0 70
4 0,313 < 15,0 15 < 0,27 23 < 4,0 89
150 6 250 375 5 300 50 900
PAK (16) Naftaleen Benzo(a)pyreen Fenantreen Fluorantheen Benzo(a)anthraceen Chryseen Benzo(b)fluorantheen Benzo(k)fluorantheen Benzo(g,h,i)peryleen Indeno(1,2,3-c,d)pyreen Acenaftyleen Acenafteen Fluoreen Antraceen Pyreen Dibenz(a,h)antraceen Som (6 Borneff) Som (10) Som (VROM) Som (16)
0.39 0.19 0.21 0.26 0.19 0.25 0.2 0.1 < 0,10 0.13 < 0,090 < 0,070 < 0,070 0.059 0.22 0.14 0.97 2 1.9 2.4
0.31 < 0,10 0.2 0.15 0.15 < 0,20 0.15 0.077 < 0,11 < 0,14 < 0,10 0.079 0.089 0.05 0.14 0.17 0.46 1.1 1 1.6
0.74 0.12 0.23 0.19 0.15 < 0,22 0.13 0.066 < 0,12 < 0,15 < 0,11 0.089 0.11 0.056 0.14 0.16 0.57 1.7 1.6 2.2
< 0,17 0.11 0.23 0.19 0.15 < 0,21 0.15 0.075 < 0,12 < 0,14 < 0,10 0.16 0.15 0.062 0.15 0.14 0.59 0.98 0.85 1.6
2,3 1,1 0,9 2,3 0,68 1,7 2,3 2,3 1,1 1,1 / / / / / /
8 14 619 630 1271
47 104 703 609 1462
65 82 901 645 1693
<5 7 641 480 1131
560
16
<2.0
15
5,2
20
< 0,0067
< 0,0037
< 0,0036
< 0,0035
Minerale olie GC (4Fr) fractie C10-C12 fractie C12-C20 fractie C20-C30 fractie C30-C40 Som EOX (mg Cl/DS) PCB (7) PCB 28
257
< 0,0067 < 0,0067 < 0,0067 < 0,0067 < 0,0067 < 0,010
gras & melkslib < 0,0037 < 0,0037 < 0,0037 < 0,0037 < 0,0037 < 0,0055
gras & fruitpulp < 0,0036 < 0,0036 < 0,0036 < 0,0036 < 0,0036 < 0,0053
gras & KDM < 0,0035 < 0,0035 < 0,0035 < 0,0035 < 0,0035 < 0,0052
Benzeen Ethylbenzeen Tolueen (m+p)-Xyleen o-Xyleen Som Xylenen Styreen
0,03 < 0,02 0,02 < 0,10 < 0,10 < 0,20 < 0,10
0,02 < 0,02 0,02 < 0,10 < 0,10 < 0,20 < 0,10
0,02 < 0,02 0,02 < 0,10 < 0,10 < 0,20 < 0,10
0,02 < 0,02 0,02 < 0,10 < 0,10 < 0,20 < 0,10
1,1 1,1
Hexaan Heptaan Octaan
< 0,1 < 0,10 < 0,10
< 0,1 < 0,10 < 0,10
< 0,1 < 0,10 < 0,10
< 0,1 < 0,10 < 0,10
5,5 5,5 5,5
VOCl (16) 1.1-dichloorethaan 1.2-dichloorethaan dichloormethaan tetrachloormethaan tetrachlooretheen trichloormethaan (chloroform) trichlooretheen Vinylchloride monochloorbenzeen 1.3-dichloorbenzeen 1.4-dichloorbenzeen 1.2-dichloorbenzeen trans-1.2-dichlooretheen cis-1.2-dichlooretheen 1,1,1-trichloorethaan 1,1,2-trichloorethaan
< 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,50 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
< 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,50 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
< 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,50 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
< 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,50 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,10 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02
0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 / / / / / 0,23 0,23
Niet Vluchtige Chloorbenzenen 1,3,5-trichloorbenzeen 1,2,4-trichloorbenzeen 1,2,3-trichloorbenzeen 1,2,4,5+1,2,3,5-tetrachloorbenzeen 1,2,3,4-tetrachloorbenzeen Pentachloorbenzeen hexachloorbenzeen
< 0,067 < 0,10 < 0,067 < 0,30 < 0,20 < 0,034 < 0,034
< 0,037 < 0,055 < 0,037 < 0,17 < 0,11 < 0,018 < 0,018
< 0,035 < 0,053 < 0,035 < 0,16 < 0,11 < 0,018 < 0,018
< 0,035 < 0,052 < 0,035 < 0,16 < 0,10 < 0,017 < 0,017
0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23
Monokuil PCB 52 PCB 101 PCB 118 PCB 138 PCB 153 PCB 180
Norm
som: 0,8
BETXS 1,1 1,1 1,1
Alkanen
258
Bijlage 3: analyseresultaten bermgras op verkeersrelevante parameters (Eurofin-ERC)
Tabel 51: VLAREA analyseresultaten van ‘verkeersrelevante parameters’ van twee stalen bermgras afkomstig van bermen langs drukke wegen
St Janbergsestwg
E 19 Zemst
Norm
Arseen (As)
< 3,00
< 3,00
150
Cadmium (Cd)
< 0,200
< 0,200
6
Chroom (Cr)
Zware Metalen (8) + 3Z destr Destructie (3Z)
< 15,0
< 15,0
250
Koper (Cu)
68
11
375
Kwik (Hg)
< 0,27
< 0,27
5
Lood (Pb)
< 9,0
< 9,0
300
Nikkel (Ni)
< 4,00
< 4,0
50
34
32
900
Zink (Zn) PAK (16) Naftaleen
< 0,25
< 0,22
2,3
Benzo(a)pyreen
< 0,15
< 0,13
1,1
Fenantreen
< 0,20
< 0,18
0,9
Fluorantheen
< 0,19
< 0,16
2,3
Benzo(a)anthraceen
0,081
< 0,045
0,68
Chryseen
< 0,30
< 0,27
1,7
Benzo(b)fluorantheen
0,043
< 0,15
2,3
Benzo(k)fluorantheen
0,021
< 0,075
2,3
Benzo(g,h,i)peryleen
< 0,17
< 0,15
1,1
Indeno(1,2,3-c,d)pyreen
< 0,20
< 0,18
1,1
Acenaftyleen
< 0,15
< 0,13
/
Acenafteen
< 0,12
< 0,10
/
Fluoreen
< 0,12
< 0,10
/
Antraceen
0,054
< 0,045
/
Pyreen
< 0,085
< 0,075
/
Dibenz(a,h)antraceen
< 0,15
< 0,13
/
Som (6 Borneff)
0,09
-
Som (10)
0,17
-
Som (VROM)
0,22
-
Som (16)
0,22
-
Alkanen Hexaan
< 0,1
< 0,1
5,5
Heptaan
< 0,10
< 0,10
5,5
Octaan
< 0,10
< 0,10
5,5 259
Bijlage 4: rapport Biogas Labo
260
Vergistingstesten BATCHTEST Klant: Bodemkundige Dienst van België Referentienummer: BDHI001 Testsubstraat: Berm- en natuurgras
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
1 Beschrijving van de testen
1.1
Doel van de uitgebreide batchtest
Met de batchtest wordt de invloed van het testsubstraat op het biogaspotentieel van berm- en natuurgras bepaald onder anaerobe omstandigheden en bij 37°C. Soms kunnen inhibities uit de test worden afgeleid.
1.2
Monstervoorbehandeling
Er wordt van het testsubstraat een zo representatief en vers mogelijk staal genomen. Elk testsubstraat wordt, indien nodig, voldoende verkleind en gehomogeniseerd alvorens er analyses en testen op uitgevoerd worden.
1.3
Analyses van de monsters
Op elk monster worden volgende basisparameters gemeten: -
1.4
pH : zuurtegraad (voor vast materiaal wordt er 5 of 10 maal verdund) Droge stofgehalte (DS) : % droge stof t.o.v. de totale (natte) massa Vluchtige stofgehalte (VS) : % vluchtige stof t.o.v. de totale droge massa
Uitvoering van de batchtest
Er wordt gebruik gemaakt van reactoren van 5 liter inhoud met een aflaat voor het biogas. De aflaat wordt verbonden met een biogasopvangkolf (waterkolom). In deze waterkolom wordt water verdrongen door het biogas. Het water in de opvangkolf is aangezuurd tot een pH van 2 om absorptie van CO2 uit te sluiten. Het biogasvolume wordt dagelijks gemeten. De biogasreactoren zijn opgesteld in een ruimte waar er een constante temperatuur heerst van 37 C °, dit wil zeggen mesofiele gisting. De menging gebeurt manueel en minstens één keer per werkdag. De reactoren worden gevuld met een gekende hoeveelheid anaeroob entslib. Het entslib zorgt voor de aanwezigheid van de nodige micro-organismen, nutriënten, mineralen en een goede pH en buffercapaciteit. De reactor wordt éénmalig gevoed met een gekende hoeveelheid monster. Vanaf dan wordt de biogasproductie opgevolgd tot de biogasproductie quasi stilvalt. Naast de dagelijkse biogasproductie wordt nagegaan of er zich eventuele zichtbare problemen voordoen met schuimvorming of inhibitie. De batchtesten worden altijd minimum in het dubbel, en samen met twee blanco’s uitgevoerd. De blanco’s bevatten enkel en alleen dezelfde hoeveelheid entslib. De nettoproductie van het testsubstraat wordt berekend door het verschil te nemen van de biogasproducties van de testreactoren en de blanco’s. De biogasvolumes worden steeds omgerekend naar normaalomstandigheden. Om eventuele inhibities na te gaan worden, na de batchtest, op het uitgegiste digestaat eventueel volgende parameters bepaald: -
pH TAC : totale alkaliteit of buffercapaciteit van het systeem t.o.v. zuren FOS : bepaling van de concentratie totale vetzuren d.m.v. titratie Vetzuren: azijn- , propion- en boterzuurconcentratie
Merk op dat de FOS bepaling sterk afwijkend kan zijn van de GC analyses. De FOS waarde is slechts een benaderende empirische bepaling. De afwijking van de FOS is des te groter als de
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
1
vetzuurconcentraties, gemeten met GC, klein zijn. Merk ook op dat de pH-waarde zeer snel kan stijgen door het ontsnappen van CO2 uit het digestaat. 1.5
Verwerking van de resultaten
Uit de analyses van het inputmateriaal kunnen al bepaalde veronderstellingen gemaakt worden in verband met de vergistingscapaciteit of te verwachten inhibitie. Er wordt een gecumuleerde grafiek van de netto biogasproductie per massa-eenheid monster in functie van de tijd uitgezet. Hieruit wordt het biogaspotentieel gehaald en kan een minimale HRT vastgesteld worden, dit is de minimaal aanbevolen gemiddelde verblijftijd van het geteste substraat in een full scale installatie. Het biogaspotentieel kan teruggerekend worden per ton nat inputmateriaal in functie van de verblijftijd. Uit het biogaspotentieel kan een inschatting gemaakt worden van het elektrisch potentieel van de afvalstroom. De eindanalyses van het digestaat duiden ook aan of het materiaal volledig uitgegist is.
2 Resultaten verwerking 2.1
Analyses van het inputmateriaal
Van elk van de inputstromen wordt de pH, het droge stofgehalte en organisch droge stofgehalte bepaald. 08069928
200192486
Ingekuild natuurgras J. Renders
Ingekuild bermgras W. Laeremans
4,23 53,47 88,76
4,43 37,81 57,24
pH Droge stof (%) Organisch droge stof (%)
pH Droge stof (%) Organisch droge stof (%)
08069917
08069918
08069919
Cirkelmaaier vers
Cirkelmaaier voor persen
Klepelmaaier
7,19 46,61 90,18
7,45 45,89 92,99
8,90 25,21 89,34
Opmerkelijk is hier dat de pH van het staal gras van de klepelmaaier zeer hoog is. Dit wordt meestal veroorzaakt door aerobe afbraak. Dit heeft dan in bijna alle gevallen tot gevolg dat het biogaspotentieel aanzienlijk daalt. De pH van de stalen van cirkelmaaier is ook iets hoger dan normaal. Het ingekuild bermgras heeft een zeer laag organisch droge stofgehalte, slechts 57 %. Dit wil zeggen dat er heel wat onafbreekbaar materiaal in aanwezig is. Dit was ook duidelijk zichtbaar: het gras bevat een groot aandeel zand.
2.2
Het gebruikte entslib
Het mesofiel entslib was afkomstig van stabiel werkende reactor. Entslib 37 C ° pH TAC (mg CaCO3/l) FOS (mg CH3COOH/l)
8,01 10600 3660
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
2
Entslib 37 C ° Azijnzuur (ppm) Propionzuur (ppm) Iso-boterzuur (ppm) Boterzuur (ppm) Iso-valeriaanzuur (ppm) Valeriaanzuur (ppm)
2 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
De pH van dit slib is normaal. Ook de FOS/TAC-verhouding is goed, met een waarde van 0,35 duidt ze een stabiel proces aan. Het slib heeft een goede stabiliteit omdat het bijna volledig uitgegist is, daardoor zijn de vetzuurconcentraties ook zo laag.
2.3
Analyses van het uitgegist materiaal
Op elk digestaat werd na het experiment de pH, buffercapaciteit, vetzuurconcentratie (via titratie), azijnzuur- , propionzuur- , boterzuur- en valeriaanzuurconcentraties gemeten.
pH TAC FOS FOS/TAC Azijnzuur (ppm) Propionzuur (ppm) Iso-boterzuur (ppm) Boterzuur (ppm) Isovaleriaanzuur (ppm) Valeriaanzuur (ppm)
pH TAC FOS FOS/TAC Azijnzuur (ppm) Propionzuur (ppm) Iso-boterzuur (ppm) Boterzuur (ppm) Isovaleriaanzuur (ppm) Valeriaanzuur (ppm)
08069928
200192486
Ingekuild natuurgras J. Renders
Ingekuild bermgras W. Laeremans
7,69 9825 1419 0,14 15 14 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
7,57 10275 3992 0,39 17 15 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
08069917
08069918
08069919
Cirkelmaaier vers
Cirkelmaaier voor persen
Klepelmaaier
7,68 10325 2830 0,27 10 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
7,62 10437 1959 0,19 8 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
7,56 9913 2249 0,23 17 Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected Not Detected
We kunnen stellen dat alle testen al redelijk ver uitgegist zijn. De pH-waarden zijn al tamelijk hoog en er zijn bijna geen vetzuren meer aanwezig. De stabiliteit van de processen is redelijk verschillend: bij bijna alle testen is de FOS/TAC al laag (= hoge stabiliteit) behalve voor deze van het ingekuild bermgras. Dit duidt aan dat er ofwel nog wat biogas kan geproduceerd worden uit dit substraat, wat slechts een kleine hoeveelheid kan zijn als we naar de vetzuurconcentraties kijken, ofwel dat er een lichte inhibitie heeft plaatsgevonden gedurende de testperiode.
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
3
2.4
Resultaten en bespreking van de batchtest
Er werd 3 l mesofiel entslib gebruikt. Er werd vervolgens een gekende hoeveelheid monster toegevoegd. Dagelijks werd de biogasproductie gecontroleerd, in de weekends werd de biogasproductie geïnterpoleerd. In onderstaande tabellen worden de resultaten weergegeven.
Biogaspotentieel (Nm³/Ton) HRT (dagen) Methaangehalte (%)
Biogaspotentieel (Nm³/Ton ) HRT (dagen) Methaangehalte (%)
08069928
200192486
Ingekuild natuurgras J. Renders
Ingekuild bermgras W. Laeremans
188,0 23 79
83,3 23 77
08069917
08069918
08069919
Cirkelmaaier vers
Cirkelmaaier voor persen
Klepelmaaier
100,0 27 82
109,4 27 86
82,9 23 81
Het ingekuild natuurgras heeft veruit het hoogste biogaspotentieel van de geteste grasstalen, de goede bewaring van het gras, de kleinere structuur en de lagere pH door inkuiling zijn daar mede de oorzaak van. De stalen “Cirkelmaaier” hebben een biogaspotentieel van dezelfde orde en dit is bereikt bij eenzelfde verblijftijd. Het staal “Klepelmaaier” heeft een laag biogaspotentieel, dit was al af te leiden uit de hoge pH van het staal. Deze wees op aerobe afbraak van dit gras. Ook het ingekuild bermgras heeft een laag biogaspotentieel. Het lage organische droge stofgehalte veroorzaakt dit. Het methaangehalte wordt buiten beschouwing gelaten en heeft hier enkel een vergelijkende functie. Normaal gezien wordt dit bij batchtesten niet gemeten omdat het steeds hoger ligt dan in reële situaties. We zien hier geen grote verschillen tussen de meeste waarden. Enkel het staal “Cirkelmaaier voor persen” heeft een iets hoger methaangehalte. In de onderstaande grafieken is de cumulatieve biogasproductie per toegevoegde hoeveelheid monster uitgezet in functie van de tijd. 08069917/BDH/I/001 200 180
Biogaspotentieel (Nm³/ton)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
25
Tijd (dagen)
Grafiek 1 : De cumulatieve biogasproductie uit “Cirkelmaaier vers”
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
4
08069918/BDH/I/002 200 180
Biogaspotentieel (Nm³/ton)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
25
Tijd (dagen)
Grafiek 2 : De cumulatieve biogasproductie uit “Cirkelmaaier voor persen”
08069919/BDH/I/003 200 180
Biogaspotentieel (Nm³/ton)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
Tijd (dagen)
Grafiek 3 : De cumulatieve biogasproductie uit “Klepelmaaier”
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
5
08069928/BDH/I/004 200 180
Biogaspotentieel (Nm³/ton)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
Tijd (dagen)
Grafiek 4 : De cumulatieve biogasproductie uit “Ingekuild natuurgras J. Renders”
200192486/BDH/I/005 200 180
Biogaspotentieel (Nm³/ton)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
5
10
15
20
Tijd (dagen)
Grafiek 5 : De cumulatieve biogasproductie uit “Ingekuild bermgras W. Laeremans”
Er is duidelijk te zien dat de stalen van “cirkelmaaier” een zelfde biogasproductieverloop kennen. Gedurende de eerste 10 dagen is het verloop van staal “klepelmaaier” ook sterk gelijkend met deze van de stalen “Cirkelmaaier”. Daarna buigt de grafiek van “Klepelmaaier” vlugger af.
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
6
In grafiek 4 zien we dat het ingekuilde natuurgras een zeer sterke gasproductie heeft gedurende de eerste acht dagen. Er is dan gemiddeld 16 Nm³/ton geproduceerd. Daarna vlakt de grafiek af en de gasproductie is dan bijna constant tot het einde van de test. Het ingekuild bermgras kent een sterkere gasproductie gedurende de eerste 10 dagen dan de stalen “Cirkelmaaier” en “Klepelmaaier”. Na die periode neemt de gasproductie sterk af. Merk op dat de testen stopgezet zijn bij de eerste sterke afbuiging in de gasproductie, dus na 23 of 27 dagen. Dit wil zeggen dat er nog gas geproduceerd werd, hierdoor kunnen we stellen dat het biogaspotentieel van de grassen in werkelijkheid nog iets hoger zal liggen.
2.5
Potentiële energieopbrengsten
Uit het biogaspotentieel en het volumeprocent methaan in het biogas kan er per ton monster berekend worden welke hoeveelheden warmte en elektriciteit kunnen geproduceerd worden uit het ontstane biogas. Er wordt gerekend met een WKK die een elektrisch rendement heeft van 35 % en een thermisch rendement van 44 %. Er wordt gerekend met een methaangehalte van 65 % in het biogas. Volgende tabel geeft een overzicht van de haalbare energie per ton input:
Biogaspotentieel (Nm³/Ton) Energiepotentieel (MJ/Ton) Warmtepotentieel (MJ/Ton) Elektrisch potentieel (kWh/Ton)
Biogaspotentieel (Nm³/Ton) Energiepotentieel (MJ/Ton) Warmtepotentieel (MJ/Ton) Elektrisch potentieel (kWh/Ton)
2.6
08069928
200192486
Ingekuild natuurgras J. Renders
Ingekuild bermgras W. Laeremans
188 4350 1914 423
83,3 1928 848 187
08069917
08069918
08069919
Cirkelmaaier vers
Cirkelmaaier voor persen
Klepelmaaier
100 2314 1018 225
109,4 2532 1114 246
82,9 1918 844 186
Besluit
Het biogaspotentieel van de vijf grasstalen is bepaald bij 37 C ° . Gedurende de testperiode is er geen schuimvorming of inhibitie waargenomen. De testen zijn opgestart met 3 liter uitgegist slib van een stabiel werkende reactor. De parameters van het entslib waren goed. Uit de analyses van het inputmateriaal is gebleken dat het staal “Klepelmaaier” een hoge pH heeft. Dit wijst op aerobe aantasting - afbraak. Het staal ingekuild bermgras heeft een lage organische droge stofgehalte. In het staal en het digestaat was er dan ook veel zand terug te vinden. Op het einde van de batchtesten is het digestaat geanalyseerd. Uit de resultaten is af te leiden dat alle stalen al redelijk ver uitgegist zijn bij een HRT van 23 of 27 dagen. Er was één uitschieter: de hoge FOS/TAC-waarde van ingekuild bermgras. Dat kan wijzen op het feit dat er nog wat gas geproduceerd kan worden of dat er gedurende de test een lichte inhibitie heeft plaatsgevonden. De laatste mogelijkheid is de meest waarschijnlijke.
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
7
Het ingekuild natuurgras heeft met 188 Nm³/ton veruit het hoogste biogaspotentieel. Gedurende de eerste 8 dagen kende deze test een zeer sterke gasproductie. Het hoge biogaspotentieel wordt mede veroorzaakt door de korte grasstructuur, een lage pH en een goede bewaring door inkuiling. Het biogaspotentieel van de stalen “Cirkelmaaier” ligt niet ver uit elkaar bij eenzelfde HRT van 27 dagen. Het bedraagt voor “Cirkelmaaier vers” 100 Nm³/ton en voor “Cirkelmaaier voor persen” 109 Nm³/ton. Ook het gasproductieverloop is bijna identiek. Het staal “Klepelmaaier” bereikt sneller een maximum dan de stalen “Cirkelmaaier” maar heeft met 83 Nm³/ton een aanzienlijk lager biogaspotentieel. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat een deel van het materiaal al aeroob is afgebroken. “Ingekuild bermgras” heeft ook een biogaspotentieel van om en bij de 83 Nm³/ton, dit is laag voor een ingekuild product” maar wel normaal voor een inputstroom met dergelijk laag organisch droge stofgehalte. Gedurende de eerste 10 dagen was er een hoge gasproductie die daarna snel afvlakte. De grote asrest (= zand) kan bij het voeden van grote hoeveelheden van dit product het reactorvolume verkleinen en schade toebrengen aan leidingen en pompen. Het methaangehalte wordt hier niet besproken omdat normaal niet gemeten wordt bij batchtesten en omdat het representatief is met reële situaties. Het heeft in het rapport enkel een vergelijkende functie. Merk nogmaals op dat de testen stopgezet zijn bij de eerste sterke afbuiging in de gasproductie, dus na 23 of 27 dagen. Dit wil zeggen dat er nog een kleine hoeveelheid gas geproduceerd werd. Hierdoor kunnen we stellen dat het biogaspotentieel van de grassen in werkelijkheid nog iets hoger zal liggen.
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
8
Bij staalname door de klant is het laboratorium niet verantwoordelijk voor staalname, representativiteit en kwaliteitsbeïnvloeding ten gevolge van een onjuiste behandeling en bewaring voor de afgifte van het staal. Het analyserapport mag niet worden gereproduceerd, behalve in volledige vorm, zonder schriftelijke toestemming van het laboratorium.
Biogas Labo - Graaf Karel de Goedelaan 5, B 8500 Kortrijk Tel: +32(0)56 24 12 56, Fax: +32(0)56 24 12 57
9
Bijlage 5: Easy-Gas rapporten (DLV)
Easy-Gas Beoordeling ingekuild bermgras
Easy-Gas Beoordeling bermgras vegetatietypes
270
ȱ
Rijkelstraat 28, B-3550 Heusden-Zolder T. 011/60.90.60 – F. 011/60.90.69
ȱ ȱ
Rapport Beoordeling Bermgras 2008 : easyGAS
DLV Belgium nv – Rijkelstraat 28 – 3550 Heusden-Zolder T. 011/60.90.60 – F. 011/60.90.69 – E. [email protected] - URL. www.dlv.be BTWnr BE 0457.580.078 – Bank 235-0518335-76
Bodemkundige dienst België
ȱȱDZȱȱ·ȱ ȱDZȱŗȦŖŚȦŘŖŖşȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
1 Inleiding 1.1 Administratieve gegevens ȱ ȱȱDZȱȱȱȱºȱ ȱDZȱȱȱ ȱȱºȱ ȱ ȱ ȱȱ ȱ ȱ řŖŖŗȱȱ ȱ ¡ȱDZȱ ȱȱȱȱ ȱ ȱ ȱDZȱ ȱ ȱ ȱ ȱ £DZȱȱşȬŗŝȱ ȱ ȱ
ȱ ȱ
ȱȱ
2 Voedingswaarde 2.1 Opzet van de test ȱȱȱȱ ǰȱȃ¢Ȭ Ȅǰȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ ǰȱȱȱȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱȱȃ¢Ȭ Ȅȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȬ ȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ £ȱȱȱȱȱǯȱ
2.2 Test OBA-producten ȱ
ȱȱ ȱȱȱȱ¡Ȧǯȱ
ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȱ¢Ȭ ȱȱȱ£ȱȱŷȦȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ŚǯŘǯŗȱȱȱǻȱ£ȱȱȱȱŗśŖȱǧȦǼǯȱ ȱȱȱȱȱȱǰȱǯȱȱȱǰȱȱȱ ȱȱȱȬ¢ȱǯȱ ǯȱ
ȱȱȱȱŘŖŖŞǰȱȱȱȱȱȱȱǰȱȱ ȱ£DZȱ ȱ
ȱ ȱƸȱȱ ȱƸȱȱ ȱƸȱȱŗȱ ȱƸȱȱŗȱ ȱƸȱȱ
ȱƸȱȱŗȱ ȱƸȱȱŗȱ ȱȱŗȱ ȱƸȱȱƸȱȱŗȱ ȱƸȱȱƸȱȱ ŗȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ ȱŘśǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱ£ºȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
22,0
asrest (%)
11,8
C/N
26,6
m³/ton
129
% CH4
53,4
Slecht
Redelijk
Goed
ȱ řřǰŞŖȱ śŞŚȱ
Zeer Goed X
X X X X
ȱ ȱ
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞřȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŝȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŞŝȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŞŖȱ ŗǰŜȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ ȱ ȱ
ȱ
ȱƸȱ£ºȱŞȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱ£ºȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Vers product
OS (%)
19,5
asrest (%)
18,7
C/N
27,2
m³/ton
115
% CH4
53,6
140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120 100
X
m³/ton VS
Parameter
ȱ řŞǰŘȱ śŞŝȱ
80
X
60
X X
40
X
20 verblijftijd
ȱ 0
řǼ ȱ
0
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱȱȱŘȱȱȱǵȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞřȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŜȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝśȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŗŜȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱ ȱ ȱ
ȱ
Ř ś ȱ ȱȱŞȱ ȱ
ŗǰŜŖȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
20,1
asrest (%)
16,3
C/N
25,2
m³/ton
117
% CH4
53,7
140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ řŜǰŚȱ śŞŚȱ
100
X
80
X X
60
X
40
X
20 verblijftijd
ȱ
0
řǼ ȱ
0
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱȱȱŘȱȱȱǵȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŗȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝŗȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŜŚȱ ŗǰŜŖȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
2.3 Bespreking resultaten monokuil ȱ
m³/ton VerseStof
ȱȱȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ£ºȱǻǼȱȱȱ ȱ£ȱȱȱ£ȱǯȱ ȱ ȱDZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱ ȱŞȱ DZȱȱ ȱ ȱǯȱ ȱ ȱŞȱ ȱƸȱDZȱ ȬȬȱ ȱ ȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȬ£ºȱǻǼȱȱȱǯȱ ȱȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻǯȱȱ£ȱȱȱ ȱȱǼǯȱ
140 120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70 ȱ
ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŷȦǯȱ
ȱȱ ȱ ȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ£ȱȱ£ȱȱŘşȱƖȱȱȱȱȱ£ȱ£ȱȱȱȱ ÊȱǻǯȱȬǼǯȱ ȱ£ȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ŗŖȱƖȱȱǯȱȱȱȱȱŗŖȱƖȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱ ȱ£ȱǻŞȱȮȱŝǰřȮȱŜǰŞǼȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱȱǯȱ £ȱȱȱśȱƖȱȱȱȱȱȱ£ȱŜȱŷȱȱŚśȱȱ¡ȱȱȱȱȱ ȱ ȱǰȱȱȱȱȂȱ£ȱ£ȱȱȱǯȱ
ȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱȱ ȱ £ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱ
ȱ
ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ ȱŘśǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
Slecht
Redelijk
C/N
9,3
X
21,87
m³/ton
X
106
% CH4
54,1
Zeer Goed
X
18,1
Asrest (%)
Goed
ȱ ŘŝǰŚȱ śŞŚȱ
X X
ȱ
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱ¢ȱȱŞŖȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱŜşȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝřȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŞȱ ŘǰŚȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱŞȱ ȱ
ȱ ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
20,9
Asrest (%)
11,3
C/N
20,4
m³/ton
122
% CH4
140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
X
100
X
54,6
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ řŘǰŘȱ śŞŝȱ
80
X
60
X
40
X
20 verblijftijd
ȱ
0
řǼ ȱ
0
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱ ȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱ¢ȱȱŝŝȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱŜşȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŞŚȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ śǰşŘȱ řǰŗŖȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
2.4 Bespreking resultaten met melkslib ȱ
m³/ton VerseStof
ȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱDZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱ ȱŞȱ DZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱŞȱ ȱƸȱDZȱ ȱȱȱ£ȱȱȱ£ºȱȱȱȱȱ £ǯȱ 140 120 100 80 60 40 20 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ
ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱŗȱȱȱȱŝȱȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱŷȦȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱśȱƖȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱȱ ȱȱȱºȱȱŗśȱŷȦǯȱ ȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱ£ȱǻȱǵǰȱȱȱǯǯǯȱǼǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱȱ ȱ £ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱ Ȃȱȱȱ ȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȂȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ ȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱ ȱřŚȱǯȱȱ ȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȂȱ£ȱȱǻ řŞǼȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȂȱȱŗŖŖȱƖȱȱ£ȱ£ȱȱȱȱ ȱ£ȱ ȱȱǻȱȱȱǼȱȱȱȱȱȱȱȱŗŖŖȱƖȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱ Ȧȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱ
ȱ
ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ ȱŘśǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŗǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
17,4
asrest (%)
8,72
C/N
30,0
m³/ton
102
% CH4
53,2
Slecht
Redelijk
Goed
ȱ ŘŜǰŗȱ śŞŜȱ
Zeer Goed
X X X X X
ȱ
ŘǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱǯȱȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŚȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŝȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŜŞȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ řǰřŜȱ ŗǰŘŖȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱŞȱ ȱ
ȱ ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
21,3
asrest (%)
10,2
C/N
32,2
m³/ton
125
% CH4
53,1
ȱ řŗǰśȱ śŞŝȱ 140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
X
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
100
X
80
X
60
X
40
X
20
ȱ
ve rblijftijd
řǼ ȱ
0 0
ȱ
10
20
30
40
50
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǰȱȱŗȦřȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱȱȱȱ ȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻŗŖȱƖȱȱŗŞȱƖǼǯȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼǯȱȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞśȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜŚȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŞŗȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ řǰŞŚȱ ŗǰŘŖȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱƸȱȱȱŞȱ ȱ
ȱ
ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
20,1
asrest (%)
12,9
C/N
31,6
m³/ton
118
% CH4
53,1
ȱ řřǰŖȱ śŞŝȱ 140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
X
100
X
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
80
X
60
X
40 20
X
ve rblijftijd
ȱ
0 0
řǼ ȱ
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǰȱȱŗȦřȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼǯȱȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞśȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŝȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝşȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ řǰŜŞȱ ŗǰřŖȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
2.5 Bespreking resultaten met fruit ȱ
m³/ton VerseStof
£ȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱ£ȱǯȱ ȱ ȱDZȱ ȱ ȱȬȱǯȱ ȱ ȱŞȱ DZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱ ȱŞȱ ȱƸȱDZȱ ȱȱǯȱ ȱ
140 120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70 ȱ
ȱ ȱȱȱȱȱȱ£ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱ£ȱ ǯȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱřŖȱƖǯȱ ȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱŘŖȱƖȱȱȱȱǻǰȱȱȱǼȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱŗȱDZȱŘǯȱ ȱ ȱȱȱȱǰȱ£ȱȱȱǰȱ £ȱ£ȱȱȱȱ ȱ£ȱ ȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ£ȱȱȱȱ ȱ£ȱȱȱ ȱȱȱ ȱǯȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱȱŜŖȱȱ ȱȱȱǰȱȱ£ȱǯȱ ȱȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱǻ£ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱ Ǽǰȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱȱȱȱȱǻǯȱŜŚȱƖȱȱŜŝȱƖȱȱŚśȱȱȱǼǰȱȱȱ ȱȱŚśȱȱȱŞŖȱŷȦȱ£ȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱȱ ȱ £ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱ
ȱ
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ ȱŘśǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
17,3
asrest (%)
11,6
C/N
25,0
m³/ton
101
% CH4
53,6
Slecht
Redelijk Goed
ȱ ŘŞǰŞȱ śŞŚȱ
Zeer Goed
X X X X X
ȱ
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱȱ £ȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŞȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŜŞȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŖȱ ŗǰŜȱ
ȱ
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱŞȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
18,7
asrest (%)
14,9
C/N
25,0
m³/ton
109
% CH4
53,7
ȱ řřǰŜȱ śŞśȱ 120
Slecht
Redelijk Goed
Zeer Goed
100
X
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
80
X 60
X
40
X
20
X
verblijftijd
ȱ
0
řǼ ȱ
0
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱȱ ȱȱȱȱȱȦȱȱŞȱ ȱȱȱ£ȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŘȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŜŞȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
Ȧȱȱ ŚǰřŘȱ ŗǰŚȱ
ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱƸȱȱƸȱȱŞȱ ȱ
ȱ ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ
ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Vers product
OS (%)
19,2
asrest (%)
17,4
C/N
26,8
m³/ton
112
120
Slecht
Redelijk Goed
Zeer Goed
100
X
m³/ton VS
Parameter
ȱ řŜǰŜȱ śŞŚȱ
80
% CH4
53,4
X 60
X
40
X X
20 verblijftijd
ȱ
0
řǼ ȱ
0
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻƸŘŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱȱ ȱȱȱȱřȱƖȱȱȱȱ£ȱºǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞřȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱŜŜȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝŚȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŗŜȱ ŗǰŜŖȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
2.6 Bespreking resultaten met gier ȱ
m³/ton VerseStof
ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ¡ȱ£¢ȱȱ ǯȱ¡ȱ ȱȱȱȱ£¢ȱȱȱȱ ȱȱ ȱǯȱȱȱǻ Ǽȱ ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱDZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱ ȱŞȱ DZȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱ ȱŞȱ ȱƸȱDZȱ ȱǯȱ
120 100 80 60 40 20
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70 ȱ
ȱȱ ȱȱȱȱȱȱŗDZşȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱ ǯȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȂȱ ǻǼǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱǻ ȱȱǼȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱ£ȱȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ £ȱ ȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱ£ȱȃ ȱƸȱ Ȅȱȱȱ£ȱȱȱ ȱȱŞȱ ȱȱȃ Ȅǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱŚȱƖȱȱȱȱŚśȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱǻ ȱśǰśǼȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱ£ǰȱ ȱȱȱȬ£ǯȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȬȱȱ ȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱ£ȱȱȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱȱȱȱ ȱ £ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ
ȱ
2.7 Inputstromen ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱDZȱ ȱ
Bermgras + melkzuurbact Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + melkslib 8w Bermgras + fruitpulp + MZB 8w Bermgras monokuil 8w Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + kalverdrijfmest + MZB 8w Bermgras + kalverdrijfmest 8w Bermgras + melkslib Bermgras + fruitpulp Bermgras + kalverdrijfmest
m³/ton 129 125 123 118 117 115 112 109 106 102 101
DS 33,8 31,5 32,2 33 36,4 38,2 36,6 33,6 27,4 26,1 28,8
C/N 26,6 32,2 20,44 31,62 25,16 27,2 26,77 25,05 21,87 30 25,01
OS 22 21,3 20,9 20,1 20,1 19,5 19,2 18,7 18,1 17,4 17,3
% CH4 53,4 53,1 54,6 53,1 53,6 53,6 53,4 53,7 54,1 53,2 53,6
KH/OS 83% 85% 78% 85% 82% 83% 83% 81% 80% 83% 82%
kj-N m³/ton DS 4,80 584 3,84 587 5,92 587 3,68 587 4,64 584 4,16 587 4,16 584 4,32 585 4,80 584 3,36 586 4,00 584
KH/OS 83% 85% 78% 85% 83% 81% 83% 82% 83% 82% 80%
kj-N 4,16 3,68 5,92 3,84 3,36 4,32 4,16 4,64 4,80 4,00 4,80
ȱȱȱŷȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDZȱ ȱ Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + fruitpulp + MZB 8w Bermgras + melkslib 8w Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + fruitpulp Bermgras + kalverdrijfmest 8w Bermgras + kalverdrijfmest + MZB 8w Bermgras monokuil 8w Bermgras + melkzuurbact Bermgras + kalverdrijfmest Bermgras + melkslib
m³/ton DS 587 587 587 587 586 585 584 584 584 584 584
DS 38,2 33 32,2 31,5 26,1 33,6 36,6 36,4 33,8 28,8 27,4
C/N 27,2 31,62 20,44 32,2 30 25,05 26,77 25,16 26,6 25,01 21,87
OS 19,5 20,1 20,9 21,3 17,4 18,7 19,2 20,1 22 17,3 18,1
% CH4 53,6 53,1 54,6 53,1 53,2 53,7 53,4 53,6 53,4 53,6 54,1
m³/ton 115 118 123 125 102 109 112 117 129 101 106
ȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ¢ȱȱǻ Ǽȱȱȱ ȱǻȱȱ ǰȱȱȱȱȱǼǯȱ ȱȱȱȦȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱŘŖȱȮȱŚŖȱ£ȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱ£ȱǯȱ
Bermgras + melkslib 8w Bermgras + melkslib Bermgras + kalverdrijfmest 8w Bermgras + kalverdrijfmest Bermgras monokuil 8w Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + melkzuurbact Bermgras + kalverdrijfmest + MZB 8w Bermgras + fruitpulp Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + fruitpulp + MZB 8w
KH/OS 78% 80% 81% 82% 82% 83% 83% 83% 83% 85% 85%
¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
% CH4 54,6 54,1 53,7 53,6 53,6 53,6 53,4 53,4 53,2 53,1 53,1
DS 32,2 27,4 33,6 28,8 36,4 38,2 33,8 36,6 26,1 31,5 33
OS m³/ton DS 20,9 587 18,1 584 18,7 585 17,3 584 20,1 584 19,5 587 22 584 19,2 584 17,4 586 21,3 587 20,1 587 ȱ
kj-N 5,92 4,80 4,32 4,00 4,64 4,16 4,80 4,16 3,36 3,84 3,68
m³/ton 123 106 109 101 117 115 129 112 102 125 118
C/N 20,44 21,87 25,05 25,01 25,16 27,2 26,6 26,77 30 32,2 31,62
ȱ
2.8 Tijdseffect ȱ
140 120 100
m³/ton VS
ȱ ȱȱȱȱȂȱȱȱȱȱȱȱŞȱ ȱȱ ȱȱȱ ȱ£ȱȱȱȱȱȱȬǯȱ ȱ ȱȱȱ ȱ mono melkslib fruit KDM
80 60 40 20 verblijftijd 0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ºǯȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱ ǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱ £ȱ£ȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ ȱŞȱ ȱ ȱ
120 100
fruit melk mono
m³/ton VS
140
KDM
80 60 40 20 verblijftijd 0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱŘŘȱƖǯȱ ȱȱȱȱȱǻƸŗŜȱƖǼȱȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ
ȱȱȱȱȱȱȱ£ǯȱȱȱȱŞȱƖȱȱȱȱȱ ȱȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȬȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱşȱƖǯȱ ȱ ȱ
¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
2.9 Conclusies ȱ
ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱ ȱȱȱřȱ£ǰȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱǯȱ ȱ
m³/ton Bermgras + melkzuurbact Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + melkslib 8w
m³/ton DS
KH/OS
Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + fruitpulp + MZB 8w Bermgras + melkslib 8w
Bermgras + melkslib 8w Bermgras + melkslib Bermgras + kalverdrijfmest 8w
ȱ ȱ ȱ ȱȱȱ£ȱşȱȃȄȱȱ ȱȱȱǰȱȱŘȱDZȱ ȱȱ¢ȱȬȱ ȱȱȱ£ȱ£ºȱ ȱ ȱ Śȱ ȱ ȱȱ Ŝȱ ȱ ȱ ȱ Řȱ ȱȱ řȱ ȱ Řȱ ȱ ȱ
ȱ ȱ ŗȱ ȱ ȱ ȱ
ȱȱȱȱºȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ £ºǯȱ£ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱ£ǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱǰȱȱȱȱȱ£ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱŷȦǯȱ Bermgras + melkslib 8w Bermgras + melkslib Bermgras + kalverdrijfmest Bermgras + melkzuurbact Bermgras + fruitpulp Bermgras + fruitpulp + MZB 8w Bermgras + kalverdrijfmest + MZB 8w Bermgras + melkzuurbact 8w Bermgras + fruitpulp 8w Bermgras + kalverdrijfmest 8w Bermgras monokuil 8w
VZ/OS 31,6% 32,0% 32,9% 33,2% 33,3% 33,3% 34,9% 34,9% 36,6% 38,5% 39,8%
Vezel 6,6 5,8 5,7 7,3 5,8 6,7 6,7 6,8 7,8 7,2 8
KH/OS 78% 80% 82% 83% 83% 85% 83% 83% 85% 81% 82%
% CH4 54,6 54,1 53,6 53,4 53,2 53,1 53,4 53,6 53,1 53,7 53,6
DS 32,2 27,4 28,8 33,8 26,1 33 36,6 38,2 31,5 33,6 36,4
OS m³/ton DS 20,9 587 18,1 584 17,3 584 22 584 17,4 586 20,1 587 19,2 584 19,5 587 21,3 587 18,7 585 20,1 584
ȱ ȱȱȱȱȱŞȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱ ȱ£ȱȱ ȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱǯȱ ȱ DZȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱşȱDZȱŗȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ŗŗŖȱ¥ȱŗŘŖȱŷȱȱȱǯȱ ǯȱȱ·ȱ ȱȱ ȱȱȱ ȱDZȱŖŚşśȱȦȱŘşǯȱŘśǯȱŗŖȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
C/N 20,44 21,87 25,01 26,6 30 31,62 26,77 27,2 32,2 25,05 25,16
ȱ
Rijkelstraat 28, B-3550 Heusden-Zolder T. 011/60.90.60 – F. 011/60.90.69
ȱ ȱ
Rapport Beoordeling Bermgras vegetatietypes 2008 : easyGAS
DLV Belgium nv – Rijkelstraat 28 – 3550 Heusden-Zolder T. 011/60.90.60 – F. 011/60.90.69 – E. [email protected] - URL. www.dlv.be BTWnr BE 0457.580.078 – Bank 235-0518335-76
Bodemkundige dienst België
ȱȱDZȱȱ·ȱ ȱDZȱřŗȦŖřȦŘŖŖşȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
1 Inleiding 1.1 Administratieve gegevens ȱ ȱȱDZȱȱȱȱºȱ ȱDZȱȱȱ ȱȱºȱ ȱ ȱ ȱȱ ȱ ȱ řŖŖŗȱȱ ȱ ¡ȱDZȱ ȱȱȱȱȱ ȱDZȱ ȱ ȱ ȱ £DZȱȱşȬŗŝȱ ȱ ȱ
ȱȱ
2 Voedingswaarde 2.1 Opzet van de test ȱȱȱȱ ǰȱȃ¢ Ȅǰȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ ǰȱȱȱȱ ȱ ȱȱǯȱ ȱȱȃ¢ Ȅȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȬ ȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ £ȱȱȱȱȱǯȱ
2.2 Test OBA-producten ȱ
ȱȱ ȱȱȱȱ¡Ȧǯȱ
ȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱ£ǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȱ¢ ȱȱȱ£ȱȱŷȦȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱŘŖŖŞȱȱ ȱ£DZȱ ȱ
ȱ ȱ ȱ ȱȱ ¢ȱŜȱ ȱ ¢ȱŗŞȱ ȱ ¢ȱŘśȱ ȱ ¢ȱřŚȱ ȱ
ȱ ŗȱ ȱ řȱ ȱ ȱ ȱ řȱ ȱ ŗǚȱȱ Řǚȱȱ ŗǚȱȱ Řǚȱȱ ŗǚȱȱ Řǚȱȱ ŗǚȱȱ Řǚȱȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱȱ
ȱȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ
ȱ řŚǰŝȱ śŞŘȱ 180 160
Parameter
Vers product
OS (%)
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
140
X
120
26,5
asrest (%)
8,2
C/N
27,4
m³/ton
154
% CH4
53
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
100
X X X X
80 60 40 20
ȱ ȱ
verblijftijd
0 0
10
20
30
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŚȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜśȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŖŖȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ śǰŜȱ ŘǰŘȱ
40
50
60
70
ȱ
ȱ
ȱ
ȱŗȱ ȱȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
20,3
asrest (%)
8,2
120 100
X
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ ŘŞǰśȱ śŝŞȱ
80
X
C/N
20,4
m³/ton
117
X
% CH4
54
X
60
X
40 20 verblijftijd 0
ȱ ȱ
0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱŗȱ ȱȱȱȱȱȱȱŜȱƖȱȱ£ȱȱȱ¢ȱȱǻȱǯǯǼǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŖȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜśȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŝŜȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ śǰŝŜȱ ŘǰŚȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱřȱ ȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
250
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
32,7
200
X
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ řŞǰřȱ śŞśȱ
150
asrest (%)
5,6
X
C/N
37
X
m³/ton
191
X
% CH4
52
100
50
X
verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
řǼ ȱ
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱǯȱȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱřȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱřŖȱƖǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŝȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜśȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŘśȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ śǰŗŘȱ ȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱȱȱ ȱ ȱȱ ȱȱȱȱ£ȱȱ £ȱȱǯȱ ȱ
250 200
m³/ton VS
Sinaai
3 weken vers 1 week
150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ ȱ
ȱ ȱȱºȱȱȱȱºȱȱ ȱȱȱȱřȱ ȱȱŷȦȱȱȱȱ ŘśȱƖȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱřŚȱƖȱȱřŞȱƖǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱ£ȱǻȱȱȱǼȱřśȱƖȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱ£ȱȱŗȱ Dzȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ£ºȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȱȱȱřȱ ǰȱ£ȱȱ ȱ£ȱȱȱřśȱƖȱ ǯȱ £ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ ȱȱ ȱ ȱȱȱȱ£ȱ£ǰȱȱȱȱ ȱȱȱǯȱ ȱȱºȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱ¡ȱ£¢ȱ ȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱ¢¢ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱ ȱŗȱȱ ȱŘȱȱŚȱ ǯȱ ȱ ȱȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱ Ȃȱ ȱ £ºȱȱ£ǯȱ ȱ ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱ£ȱ ȱȱȬ ǯȱ ȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
300
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
42,1
asrest (%)
ȱ ŚśǰŜȱ śŞŘȱ
X
3,5
250
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
200
X 150
C/N
45,5
X
m³/ton
245
X
% CH4
52
X
100 50 verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
řǼ ȱ
10
20
30
40
ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱ ȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱ ȱ£ȱȱȱȱ¡ȱȱȱȱǯȱȱȱȬȱ£ȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŝȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜŘȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗśŘȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ ŜǰŞŞȱ Řǰřȱ
50
60
70
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱȱŗȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
300
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
250
X
200
44,4
asrest (%)
4,8
X
C/N
25
X
m³/ton
259
X
% CH4
53
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ ŚşǰŘȱ śŞřȱ
150 100 50
X
verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱ£ ȱȱȱȱȱȱȱȬǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜśȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŜŞȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŗŖǰŖŞȱ ȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱȱȱ
300 250
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱȱ£ȱȱ £ȱȱǯȱ ȱ natuur 1m natuur
200 150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ ȱ ȱȱȱ£ȱȱȱȱ£ȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱ£ȱǯȱ ȱ ȱ ȱřŚȱȱȬ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱ ȱ£ȱȱȱȱ £ȱȱȱ ȱȱȱǯȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱǯȱ ȱŗȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱǯȱ Ȭ ȱȱȱ ȱȱȱȱȱǰȱ£ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ ȱŗȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱŚȱƖȱǻȱŚşȱƖȱǼǯȱ
ȱȱ ȱ£ȱȱřśȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱ ȱ£ȱȱȱȱȱȱ
ǯȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
¢ȱŜȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱǯȱ ȱȱ
ȱ
ȱ ŘŞǰŞȱ śŞŗȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ
160 140
Parameter
Vers product
OS (%)
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
26,2
X
2,6
X
80
C/N
25,6
X
60
m³/ton
152
% CH4
53
asrest (%)
X
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
100
40 20
X
verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
10
20
30
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŚȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜşȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŖŚȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
ȱ
Ȧȱȱ śǰşŘȱ Řǰśȱ
40
50
60
70
ȱ ȱ
ȱ
¢ȱŜȱ ȱ
ȱ
Řǚȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
140
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
X
100
21,8
asrest (%)
2,2
C/N
20
X
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ ŘŚǰŖȱ śŞŜȱ
80
X
60
m³/ton
128
X
40
% CH4
55
X
20
ȱ ȱ
verblijftijd 0 0
řǼ ȱ
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱǯǯǯȱȱŗǚȱǰȱȱȱȱǻ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǼǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ£ǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŝŝȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŝśȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱşśȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŜǰŘŚȱ ȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
¢ȱŗŞȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱǯȱ ȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
ȱ řşȱ śŞŘȱ 250
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
35,5
200
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
X 150
asrest (%)
3,5
X
C/N
33,0
X
m³/ton
207
X
% CH4
53
100
50
X
verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŝȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜŖȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŘřȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŜǰŘŚȱ ŘǰŞȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
¢ȱŗŞȱ
ȱ
ȱ
Řǚȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
ȱ ŘŜǰŝȱ śŞŞȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ
160 140
Parameter
Vers product
OS (%)
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
120
X
100
23,8
asrest (%)
2,9
C/N
28
X
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
80
X
60
m³/ton
140
X
40
% CH4
54
X
20 verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱǯǯǯȱȱŗǚȱǰȱȱȱȱǻ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǼǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ£ȱǻȬśŖȱƖǼǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞřȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŝŖȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱşŞȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŚǰşŜȱ ȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
ȱ
¢ȱŘśȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱǯȱ ȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
250
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
36,6
asrest (%)
ȱ řşǰŜȱ śŞŖȱ
X
3,0
200
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
150
X
C/N
23,7
X
100
m³/ton
212
X
50
% CH4
53
X
verblijftijd 0
ȱ ȱ
0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŜřȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗřřȱŷȦǼǯȱ ȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŞǰşŜȱ ŘǰŚȱ ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ ȱ
ȱ
¢ȱŘśȱ
ȱ
ȱ
Řǚȱȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
Vers product
OS (%)
100
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
15,5
X
asrest (%)
2,2
X
C/N
16
X
m³/ton
93
% CH4
57
90 80 70
m³/ton VS
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
ȱ ŗŝǰŝȱ ŜŖŖȱ
60 50 40 30
X
20
X
10
ȱ ȱ
verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱǯǯǯȱȱŗǚȱǰȱȱȱȱǻ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ǼǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱ ȱǻ ȱǯȱȱÊǼǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ£ȱǻȬŜŜȱƖǼǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱǯȱ ȱ¢ȱȱŜŞȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŝŘȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŜŝȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
Ȧȱȱ śǰŜȱ ȱ
ȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱ
¢ȱřŚȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱŘşȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱǯȱ ȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ Parameter
Vers product
OS (%)
250
Slecht
Redelijk
Goed
Zeer Goed
38,1
X
2,5
X
C/N
29,3
X
m³/ton
221
X
% CH4
53
asrest (%)
ȱ ŚŖǰśȱ śŞŖȱ
200
m³/ton VS
ȱ ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
150
100
50
X
verblijftijd
ȱ ȱ
0 0
10
20
30
40
50
řǼ ȱ ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ¢ȱȱŞśȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱśŞȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱŗŘŞȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
Ȧȱȱ ŝǰśŘȱ ŘǰŞȱ
ȱ
¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
ȱ
¢ȱřŚȱ
ȱ
Řǚȱȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱºȱȱȱȱȱ¢ ȱ ȱ ȱ
ŗǼ ȱ ȱȱ ȱȱ ȱřŞȱ£ȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ¡ȱȱȱ£ȱȱȱ ǯȱ ȱ
ȱ
ȱ ŗŚǰŖȱ śŞŝȱ
ȱȱ ȱȱȱDZȱŷȦȱȱ
ȱȱ ŘǼ ȱȱ
Zeer Goed
70
12,6
X
60
asrest (%)
1,4
X
C/N
16
m³/ton
74
% CH4
56
Parameter
Vers product
OS (%)
Slecht
Redelijk
Goed
m³/ton VS
80
50 40
X
30
X
20
X
10
ȱ ȱ
verblijftijd 0 0
řǼ ȱ
10
20
30
40
50
ȱ
ȱȱȱȱȱȱȱǯǯǯȱȱŗǚȱǰȱȱȱȱǻ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ DZȱȬŜŜȱƖǼǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱ£ȱȱ£ǰȱǰȱǰȱdzȱ ȱ
ȱȦȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻŘŖȬŚŖǼȱȱȱȱȱȱȱ ȱǻ ȱǯȱȱÊǼǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱ£ȱǻȬŞśȱƖǼǰȱ ȱ ȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱȱǯȱ ȱ¢ȱȱŝŘȱƖȱȱȱȱȱȱȱȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱȱȱȱŞŗȱƖȱȱȱȱȱȱŚśȱȱȱȱȱǻƽȱśşȱŷȦǼǯȱ ȱ
ȱ ȱǻ ȬǼȱ Ř ś ȱ
¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
Ȧȱȱ ŚǰŚŞȱ ȱ
ȱ
ȱȱȱ
60
70
ȱ
2.3 Vegetatietypes ȱ
160 140 120
m³/ton VS
ȱȱȱ ȱȱȱȱ¢ȱ £ȱȱŗǚȱȱ Řǚȱǯȱ 6 m1 6 m2
100 80 60 40 20 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
250 200
m³/ton VS
ȱ
18 m1 18 m2
150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ m³/ton VS
250
ȱ ȱ
200
25 m1
ȱ ȱ
150
25 m2
100
ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ
50 verblijftijd
0
250 200
10
20
30
40
50
60
70
m³/ton VS
0
34 m1
150 100
34 m2 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ
ȱ
ȱ
ȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱºȱȱȱŘǚȱȱȱ ȱȱ£ȱȱȱȱǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱ¢ȱŜȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱŘǚȱȱȱȱȱȱȱǻȱȱ¢ȱřŚȱȱŗŚȱƖȱǼǯȱ ȱ ȱȱȱǰȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱDzȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǻ£ǼȱȱȱȱȱȱȱřŖȱ ȱŚśȱȱȱǯȱ ȱ¢ȱŘśȱȱřŚȱȱȱ£ȱȱ£ȱȱŝśȱȱŞŖȱƖȱȱȱȱŘǚȱȱȱ ȱŜŖȱƖȱȱȱȱȱǯȱȱȱȱŗśȱƖȱȱŘŖȱƖȱȱȱȱȱ ǯȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȬȱȱȱȱȱśŞśȱŷȦȱȱ ǰȱȱȱǯȱ ȱȱ ȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱŘǚȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱǯȱ ȱȱ ȱȱȱȱȬȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱǰȱȱºȱȱȱŘǚȱȱȱȱ£ȱ£ȱǻ£ȱȱ ȱ£ȱǼȱȱȱȱȱȱŗȦřȱȱȱȱȱȱȱ ¢ȱȱȱȱȱȱȱŚŖȱǯȱ ¢ȱ 1° maaibeurt
200
34 25 18
m³/ton VS
250
6
150 100 50 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ
160 140 120
m³/ton VS
2° maaibeurt
18 6
100
25 34
80 60 40 20 verblijftijd
0 0
10
20
30
40
50
60
70
ȱ ȱ ȱȱȱȱŗǚȱȱȱȱŚȱ¢ȱ£ȱȱȱȱǰȱȱ£ȱȱȱŘǚȱ ǯȱȱ ȱȱȱȱȱǻśŞśȱŷȦȱǼǯȱ ȱȱȱȱȱŘǚȱȱȱȱȱȱǯȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
ȱ
ȱ
2.4 Inputstromen ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱ ǯȱȱȱ£ȱȱȱȱȱȱŚśȱǰȱȱȱȱȱȱ ȱ£ǯȱ ȱ Benaming Natuurgras Renders 1 m Natuurgras Renders Vegetatietype 25 Vegetatietype 34 Vegetatietype 18 Sinaai 3 weken oud Vegetatietype 6 Sinaai vers Vegetatietype 18 2° Vegetatietype 6 2° Sinaai 1 week oud Vegetatietype 25 2° Vegetatietype 34 2°
m³/ton 259 245 212 221 207 191 152 154 140 128 117 93 74
DS 49,2 45,6 39,6 40,5 39,0 39,3 28,8 34,7 26,7 24,0 28,5 17,7 14,0
C/N 25,5 35,5 23,7 29,3 33,0 37,0 25,6 27,4 27,8 20,2 20,4 16,0 16,3
OS 44,4 42,1 36,6 38,1 35,5 32,7 26,2 26,5 23,8 21,8 20,3 15,5 12,6
m³/ton 45d 168 152 133 128 123 125 104 100 98 95 76 67 59
ȱ ȱȱ ȱȱȱŘǚȱȱ£ȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ • ȱȬȱȱȱŗǚȱȱȱřŜǰşȱƖǯȱ • ȱȬȱȱȱŘǚȱȱȱŘŖǰŜȱƖǰȱȱȱŚśƖȱȱȱȱ ȱȬȱȱȱȱǯȱ ȱȱȱ ȱ£ȱȱȱǯǯǯȱȱȱȱȱȱ • ȱȱȱ řŞǰŘȱƖǰȱ • ȱ ȱȱ ŘŜǰśȱƖǯȱ ȱȱȱ ȱ£ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱ
ȱȱDZȱȱ • ȱȱȱȱȱȱȱȱŗşŞȱŷȦǰȱ • ȱȱ ȱȱȱȱȱǯȱŗŖşȱŷȦǯȱȱȱ £ȱȱ£ȱȱȱȱȱȱ ȱDZȱ ŗŖşȱŷȦȱƸȱǻŗŖşȱŷȦȱ¡ȱŚśȱƖǼȱƽȱŗŜŖȱŷȦǯȱ ȱŚśȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱǯȱȱŚśȱȱȱȱȱȱȱŜŘǯśȱƖȱȱȱȱȱ ȱǻŜŘǯśȱƖȱ¡ȱŗşŞȱŷȦȱƽȱŗŘŚȱŷȦǼǯȱȱȱ ȱȱȱȱŝśȱƖȱȬ ȱȱŚśȱȱǻŝśȱƖȱ¡ȱŗŜŖȱŷȦȱƽȱŗŘŖȱŷȦǼǯȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱŚśȱȱǻŗŘŚȱŷȦȱȱȱȱȱǯǯǯȱ ŗŘŖȱŷȦȱȱȱ ȱǯǼǯȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱ ȱǯȱ £ȱȱȱȱȱȱ ȱȱŚśȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ǯȱ ǯȱȱ·ȱ ȱȱ ¢Ȭ ȱȱȱ¢ºȱȱ ȱ
ȱ
Bijlage 6: Groencompostanalyses (Bodemkundige Dienst van België)
311
Bijlage 7: Aanbevelingen voor de bermbeheerders
Volgende aanbevelingen voor de bermbeheerders zijn voortgevloeid uit de studie 'Geïntegreerde verwerkingsmogelijkheden (inclusief energetische valorisatie) voor bermmaaisel’. Deze studie werd uitgevoerd in opdracht van de OVAM door de Bodemkundige Dienst van België en DLV. Voor meer details wordt verwezen naar de voorafgaande studie, die gebaseerd is op literatuuronderzoek enerzijds, een aantal proefopzetten en veldonderzoek, en ervaringen van de verwerkingssector anderzijds. Deze studie is eveneens te raadplegen op www.ovam.be Het is zonder meer duidelijk dat een zeer sterke uitbreiding van de verwerkingscapaciteit voor bermmaaisel in Vlaanderen noodzakelijk is. Algemeen kan gesteld worden dat de afzetmarkt voor bermmaaisel in Vlaanderen voorlopig nog een zeer speculatief karakter heeft. Dit blijkt uit de variatie in de afzetprijzen. Gemiddeld zijn deze prijzen de laatste 8 jaar niet gestegen. Ze zijn steeds negatief maar kunnen met een factor 2 tot 3 verschillen naargelang de plaats en de verwerkingsmethode. Naargelang de verwerkingsmogelijkheden toenemen, kan verwacht worden dat deze prijzen zich geleidelijk zullen stabiliseren. Bermbeheerders dienen er daarom mee rekening te houden dat onderstaande aanbevelingen niet zonder meer kunnen toegepast worden in hun werkgebied.
1
De chemische kwaliteit
Noch uit de literatuurstudie noch uit eigen onderzoek blijkt dat chemische verontreiniging van bermmaaisel voorkomt en een hinderpaal vormt voor één of meerdere vormen van verwerking. Wel blijkt er bij de landbouwers nog steeds een zeker wantrouwen te bestaan tegenover bermmaaisel omwille van een vermoeden van mogelijke verontreiniging. Gebruik van bermmaaisel in de veevoeding biedt sowieso weinig perspectieven, hoofdzakelijk omwille van het risico op zwerfvuil (vooral blik en kroonkurken), de minder voorspelbare en lagere voederwaarde en ontbreken van traceerbaarheid.
2
De aanwezigheid van zwerfvuil
De aanwezigheid van zwerfvuil bepaalt in grote mate de mogelijkheden voor verwerking. De aanwezigheid van zwerfvuil heeft geen of nauwelijks invloed op de keuze van de methode voor opslag van bermgras. De aanwezigheid van zwerfvuil, hoe minimaal ook, maakt dat bermmaaisel in de praktijk niet in te zetten zal zijn in de dierenvoeding, enkele uitzonderingen niet te na gesproken. Kant en klare kostefficiënte technieken om bermgras op te zuiveren van stoormaterialen zoals zwerfvuil bestaan momenteel niet. Technieken zoals trommelzeef, sterrenzeef, windshifter of pulpen hebben hun kostenefficiëntie niet altijd voldoende bewezen of zijn nog in ontwikkeling. Voorlopig blijven voorafgaande inzameling van zwerfvuil en sensibiliseringscampagnes de enige methoden om de hoeveelheid zwerfvuil in het maaisel te verminderen. Maaisel van de tweede maaibeurt (september) bevat doorgaans minder zwerfvuil. De opslag van bermmaaisel in sleufsilo's en rijkuilen ondervindt weinig last van de aanwezigheid van zwerfvuil. Slurfkuilen en gewikkelde balen kunnen beschadigd worden door blik en andere scherpe voorwerpen waardoor het inkuilproces kan verstoord worden. Het inkuilprocedé op zich wordt niet beïnvloed door de aanwezigheid van zwerfvuil. 317
3
De maaimethode
Bij de keuze van de maaimethode dient, naast de randvoorwaarden gesteld door het terrein zelf, best voldoende rekening gehouden te worden met de voorziene opslag en met de verwerkingsmethode.
Cirkelmaaiers hebben de volgende voordelen: Mits goed weer en op geschikt terrein kan het gras ter plaatse voorgedroogd worden. Dit kan de transportkost tot een vierde herleiden. Bovendien kan dit gewenst zijn door de afnemer of opdrachtgever. Enkel gecirkelmaaid gras kan in balen worden geperst en ook op die manier worden opgeslagen. Cirkelmaaien, inclusief keren en persen tot balen, vereist tot 40 % minder arbeid dan klepelmaaien waar grote terreinen zonder hindernissen kunnen gemaaid worden. Het gras komt in aanmerking zowel voor vergisting als voor compostering en kan zonder veel problemen worden ingekuild; voorwaarde voor vergisting is echter dat het vooraf voldoende verkleind is. Gecirkelmaaid gras bevat een relatief laag percentage aan asrest. Gecirkelmaaid gras geeft een hogere biogasopbrengst. Een belangrijk nadeel is evenwel dat gecirkelmaaid gras nog dient gehakseld te worden vooraleer het in de vergister kan worden gevoed.
Geklepeld gras heeft de volgende voordelen: Het gras kan zonder bijzondere voorbehandeling worden ingekuild. Het gras kan zonder verdere voorbehandeling gevoed worden in een vergister. Geklepelmaaid gras wordt doorgaans echter opgezogen en bevat vaak grote hoeveelheden grond. Bij vergisting heeft dit een negatief effect op de gasproductie en dient de reactor vaker te worden geledigd.
Weersomstandigheden: De kwaliteit van het maaisel en de mogelijkheden voor bewaring en verdere verwerking winnen duidelijk indien het gras niet in te natte omstandigheden wordt gemaaid en opgeraapt of opgezogen. In de praktijk bestaat echter momenteel nauwelijks een incentive om rekening te houden met de weersomstandigheden bij maaien en oprapen van het maaisel. De innameprijs voor verwerking wordt anderzijds meer en meer bepaald door de kwaliteit van het maaisel. Dit zal nog toenemen in de mate dat de afzetmarkt van bermmaaisel meer stabiel wordt, en naarmate de afzet- en verwerkingsmogelijkheden verder ontwikkelen.
318
4
De tussentijdse opslag
Vermits geen enkel verwerkingsprocedé in staat is om de massale hoeveelheden bermmaaisel in de piekperiode in Vlaanderen te verwerken, is tussentijdse gecontroleerde opslag van een groot deel van het maaisel in elk geval nodig. Gecirkelmaaid gras kan men ter plekke gedurende maximaal 5 à 6 dagen tot hooi laten indrogen: indien de weersomstandigheden dit toelaten, en indien afnemer of de verdere verwerking dit vraagt, bv. groencompostering. In alle andere gevallen, bij geklepeld gras en gecirkelmaaid nat gras, dient het maaisel in de regel zo snel mogelijk afgevoerd te worden. Door composteerders opgelegde termijnen variëren van dagvers tot een ongecontroleerde tussentijdse stockage van maximaal een drietal dagen. Er bestaan verschillende technieken voor een gecontroleerde tussentijdse opslag:
Bewaring in geperste balen zonder gesloten folie: Enkel voor gecirkelmaaid gras, voor hooi na droging op terrein. De vereiste oppervlakte voor bewaring is gering. Voldoende gedroogd gras kan vrijwel onbeperkt worden bewaard. Cirkelmaaien kan kostefficiënter zijn op grotere oppervlaktes t.o.v. klepelen. Nadelen zijn de minder goede hanteerbaarheid en het arbeidsintensieve karakter van het openen en uit elkaar halen van de balen bij de verdere verwerking. Indien de persing toch in regenachtige omstandigheden moet doorgaan, zal het droge stofgehalte van het hooi veelal lager liggen dan 82 %. De temperatuur in de baal kan dan flink oplopen. Er zijn gevallen gemeld van zelfontbranding in de eerste weken of wanneer een geopende baal niet onmiddellijk werd verwerkt. De aanvoerder van dit bermmaaisel dient aan de verwerker dan ook expliciet te melden wanneer het gras niet voldoende droog werd geperst. Snelle verwerking van de balen is dan aangewezen. En de opslagruimte dient goed geventileerd te worden om vocht en warmte af te voeren. Inkuiling laat opslag toe met redelijk tot goed behoud van de oorspronkelijke kwaliteit van het maaisel: Bermmaaisel kan worden ingekuild met andere stromen die rijk zijn aan fermenteerbare bestanddelen en/of de kuilkwaliteit kunnen verhogen bv. door aanzuren. Mogelijkheden zijn nanofiltraten, mest, paprikaloof, erwtenpulp, spuiwater, melkerijslib,…. In onderzoek werden positieve resultaten bekomen (stabiele kuil) na inkuilen met fruitpulp. De keuze voor bijmenging wordt bepaald in mindere mate door de gewenste stockageduur en in hoofdzaak door de innameprijs voor verwerking. Op de markt worden additieven voor een hogere slaagkans van de inkuiling aangeboden. In het uitgevoerde onderzoek had toevoegen van 319
melkzuurbacteriën aan een monokuil (enkel vers geklepelmaaid maaisel) een meer stabiele kuil tot gevolg na 10 dagen inkuiling. Wanneer ook andere stromen werden toegevoegd (melkslib, fruitpulp of kalverdrijfmest) resulteerde toevoeging van melkzuurbacteriën niet in een meer stabiele kuil. Bij aanleg van een rijkuil, een sleuf- of een slurfsilo is een milieuvergunning vereist. Bewaring in gewikkelde balen: Bewaring in balen met afsluitende folie kost tot 4 maal meer dan de andere methodes. Het is slechts verantwoord in uitzonderlijke gevallen, bv. bij beperkte hoeveelheden. Bewaring in een rijkuil: De rijkuil is meest kostenefficiënt indien de inkuilkwaliteit niet zeer belangrijk is. De rijkuil neemt een grotere oppervlakte in dan bij de alternatieven. Een rijkuil is moeilijk te compacteren zeker bij lage drogestofgehaltes waardoor de kuilkwaliteit lager kan liggen. Daarom vraagt de aanleg en afdekking extra zorg: meer dan een laag folie met voldoende drukkracht langs de zijkanten (met bv. autobanden). Bij aanleg op een verharde ondergrond wordt best gebruik gemaakt van een grondzeil. Bewaring in sleufsilo: De aanleg van een sleufsilo vereist een bouwvergunning. De sleufsilo vereist een investeringskost. De methode wordt kostenefficiënt bij inkuiling van grote hoeveelheden. Materiaal kan beter gecompacteerd worden in vergelijking met de rijkuil, met als gevolg een hogere kuilkwaliteit. Bij grotere volumes wordt de kans op heterogene silo’s groter. Bewaring in slurfsilo: Technisch zijn diameters voorhanden van 1,5 m, 1,8 m of 2,4 m. Een slurf van 1,5 m diameter laat zich vlot en compact vullen. Bij grotere diameters is dit minder makkelijk realiseerbaar. De slurfsilo wordt zeer kostenefficiënt in de mate dat grotere hoeveelheden kunnen ingekuild worden of indien toch met grotere diameters kan worden gewerkt. Een slurfsilo kan eveneens een zeer goede afdichting mogelijk maken. Er is geen investeringskost noodzakelijk. Dit is volledig in loonwerk mogelijk. De nodige ruimte is niet veel groter dan deze van de sleufsilo.
320
5
Gebruik als veevoeder
Gebruik van bermmaaisel als veevoeder is in de praktijk een weinig haalbare kaart. Alhoewel voedertechnisch in principe mogelijk, is het weinig gegeerd door de landbouwsector om de volgende redenen: in vergelijking met productiegras is bermmaaisel variabel van samenstelling, met een doorgaans beperkte voederwaarde en aanwezigheid van soms toxische kruiden; de mogelijke aanwezigheid van zwerfvuil vormt een onaanvaardbaar risico voor de gezondheid van de dieren; wettelijke plicht van kennis van oorsprong en kwaliteit van voeder (traceerbaarheid). Enkel waar grote hoeveelheden bermgras vrijkomen met een gekende en betrouwbare samenstelling zijn er mogelijkheden voor afzet aan de landbouwsector. Rechtstreekse begrazing zal nooit betekenisvol zijn om de hoeveelheid bermmaaisel terug te dringen.
6
Verwerking in composteerinstallaties
Uit praktijk en onderzoek blijkt dat compostering via GFT- of groencomposteringsinstallaties een duidelijk haalbare optie is. De kwaliteit van het bermmaaisel heeft weinig invloed op de compostering. Zowel vers, ingebaald als ingekuild maaisel kan op deze manier worden verwerkt. Aanwezig zwerfvuil is niet hinderlijk voor het composteringsproces zelf en wordt in principe efficiënt uit het eindproduct gezeefd. De bestaande composteerinstallaties hebben een voldoende capaciteit om naar schatting 30 à 50 % van het in Vlaanderen geproduceerde bermmaaisel te aanvaarden wanneer dit gecontroleerd kan worden opgeslagen en stapsgewijs kan worden verwerkt. Bovendien kan in de toekomst mogelijk nog meer capaciteit beschikbaar komen, bijvoorbeeld indien de aanvoer van GFT-afval zou afnemen. Het aantal composteerinstallaties is eerder beperkt, waardoor soms grote afstanden dienen afgelegd te worden om het maaisel ter plaatse te brengen. Het product van de compostering is onderworpen aan een keuring door VLACO vzw.
7
Verwerking via vergisting
Onderzoek heeft aangetoond dat vergisting als procedé potentieel heeft om bermgras hoogwaardig te verwerken. Er kan tot 105 à 390 Nm³ biogas per ton maaisel gehaald worden met een zeer gunstig financieel rendement in een WKKinstallatie. Algemeen neemt de installatiecapaciteit in Vlaanderen sterk toe. Bepalend is in welke mate bermmaaisel kan concurreren met energiegewassen en diverse andere afvalstromen als invoermateriaal. 321
Er is reeds praktijkervaring in de verwerking van bermgras in een natte vergister. De rendabiliteit van een dergelijke installatie werd doorgerekend. De terugverdientijd van de investering wordt geraamd op 7 jaar. Het haalbare percentage bijmenging in een covergisting ligt nog zeer laag en vraagt nog verder onderzoek of praktijkervaring. Het haalbare percentage ligt hoger bij de droge covergisting. Uit onderzoek bleek een vrijstelling van 87 Nm³ biogas/ton vers gemaaid bermgras na een reactortijd van 45 dagen. Na voorafgaande bewaring in een slurfkuil voor een duur van 10 weken, daalde het biogaspotentieel van dit bermgras met 18%. Deze daling in biogaspotentieel kan tegengegaan worden door toevoegen van sommige additieven of andere materialen (bv. melkzuurbacteriën, fruitpulp of melkslib) aan de kuil. Doch een financiële afweging leert dat stockage van bermgras gedurende 10 weken het meest rendabel is voor vergisting wanneer dit wordt ingekuild zonder andere materialen of additieven. Vergisting van geklepeld bermgras zorgt voor meer asrest in de vergister waardoor deze mogelijk sneller dient te worden stilgelegd voor reiniging. Natte vergisting van gecirkelmaaid bermgras is minder rendabel gezien het gras vooraf gehakseld dient te worden. Bermgras uit de tweede maaibeurt is meest interessant voor de vergisting daar dit minst verhout is en doorgaans minder zwerfvuil bevat. Gras dat slechts éénmaal gemaaid wordt is meer verhout en levert minder biogas voor een standaardreactortijd. Verschillende vegetaties leveren een verschillend biogaspotentieel, maar niet in die mate dat een gespreide ophaling aan de orde is. Zwerfvuil beschadigt mechanische onderdelen van de vergister. Na onderzoek blijkt geen techniek kostefficiënt om zwerfvuil uit maaisel te verwijderen. De verwerker zal bermmaaisel verkiezen met laag risico op zwerfvuil: maaisel van landelijke of verkavelingswegen of van grote oppervlaktes. Ook droge anaerobe covergisting werd in de praktijk reeds uitgevoerd (bv. met GFT-afval, niet recycleerbaar papier, wegwerpluiers). De biogasopbrengst ligt minstens in dezelfde grootteorde als bij de natte vergisting. Bermmaaisel moet niet vooraf worden gehakseld. Gecirkelmaaid gras kan een hogere gasopbrengst leveren. Bermmaaisel met hoog droge stofgehalte, bv. gecirkelmaaid, voorgedroogd gras, dient niet eerst te worden bevochtigd en na het proces ontwaterd zoals in de natte vergisting. Zwerfvuil, zand en te vezelige structuur vormen zeer weinig hinder. Digestaten worden gescheiden in een droge en een natte fractie. Het digestaat valt onder het mestdecreet bij toepassing op landbouwgrond en vereist een keuringsattest (VLACO vzw). Digestaat uit covergisting met dierlijk mest wordt beschouwd als dierlijke mest.
322
8
Verwerking via biothermisch drogen
Biothermisch drogen wordt in Vlaanderen in slechts enkele bedrijven toegepast. Hierbij wordt dierlijke mest, opgemengd met ander organisch materiaal. Het is een snel, zeer robuust en eenvoudig procedé. Er bestaat nog geen ervaring met opmenging met bermmaaisel. Nochtans wordt verwacht dat zowel vers als ingekuild maaisel goed voldoen aan de criteria voor deze verwerking. Geklepeld gras kan als dusdanig mee worden opgemengd. Gecirkelmaaid gras dient vooraf verkleind te worden. Verwacht wordt dat het percentage bijmenging eerder hoog kan liggen, tot 50 %. Zwerfvuil vormt de meest beperkende factor. Kansen voor deze verwerking liggen in de toenemende druk in Vlaanderen om mest te verwerken en te exporteren.
9
Andere verwerkingsmethoden
De overige verwerkingsmethoden die werden bestudeerd (bioraffinage, vergassing, verbranding, HTU, pyrolyse) bevinden zich in een experimenteel stadium of vergen dermate hoge investeringen dat men er van uit kan gaan dat zij voor de nabije toekomst in Vlaanderen geen reële perspectieven bieden voor de verwerking van bermmaaisel.
323