Ontwikkelingen in mestverwerking Wetsus, 27 juni 2012
Nico Verdoes Wageningen UR Livestock Research
kkelingen in mestverwerking Wetsus, 27 juni 2012
does
gen UR Livestock Research
Inhoud presentatie
Waarom mestverwerken? Wat is mest? Mestscheiden Mineralenconcentraten Verbranden, pyrolyse N en P terugwinnen (De)nitrificatie Initiatieven in ontwikkeling Mogelijkheden samenwerking
Verleden: golfbeweging Geen doorontwikkeling techniek Kennis wordt slecht benut Onduidelijk beleid Overheden wachten af ‘Free riders’ problematiek Grote initiatieven failliet Huiver bij investeerders
Mestverwerking Drijvende krachten:
● EU-nitraat richtlijn, 50 mg N/liter grondwater ● Fosfaatnormen aangescherpt t/m 2013-2015 ● Subsidie voor duurzame energie (biogas / verbranding / warmtebenutting)
● Hoge mestafzetkosten, 6-7 maanden opslag ● Plannen Bleker voor verplichte mestverwerking en afzetcontracten, 30 % van overschot? concentratiegebieden ?
Veel initiatieven voor mestverwerking
Mestproductie in Nederland Vaste pluimveemest 1.400.000 ton, verbranden, korrelen, export Varkensdrijfmest 12.400.000 ton, grotendeels overschotmest Rundveedrijfmest 54.800.000 ton, grotendeels grondgebonden Niet plaatsbaar mestoverschot: ca. 60 miljoen kg fosfaat in 2015
Potentiële waarde van mest*
Stikstof anorganisch (N) Kalium (K2O) Fosfaat (P2O5) Organische stof (vaste fase)
gehalte (kg/m3) 3 8
1)
prijs (€/kg) 0.340 0.213
2)
waarde (€/m3) € 1.02 € 1.70
3.7 40
0.390 0.104
€ 1.44 € 4.16 € 8.32
1)
Römkens and Rietra (2008);
2)
LEI land- en tuinbouwcijfers 2009; 25% van de kunstmestmarktprijs: KAS (N), TSP( P2O5) en K60 (K2O) *: Gemiddelde samenstelling van 80 monsters dunne varkensmest (BLGG)
Bron: Schoumans et al. (2011)
Producten na mestbe-/verwerken
energie ingedikte mest (10-35% ds)
compost (50-60% ds) mestkorrels (>85% ds) minerale as (10 % P) mineralenconcentraten (N, NK, NPK) ammoniumsulfaat (N,S), -nitraat struviet (veel P !) effluenten (‘loosbaar water’) special products
Gemiddelde samenstelling drijfmest
Droge stof (%)
Org. stof (%)
N-totaal (g/kg)
N-NH3 (g/kg)
P2O5 (g/kg)
K2O (g/kg)
Vleesvarkensdrijfmest
9,0
6,0
7,2
4,2
4,2
7,2
Zeugendrijfmest
5,5
3,4
4,2
2,5
3,0
4,2
Rundveedrijfmest
9,0
6,8
4,9
2,6
1,8
6,8
Vergelijking mest en digestaat Droge stof (%)
Org. stof (%)
Rundveedrijfmest
9,3
7,4
4,3
Digestaat van rundveedrijfmest met coproducten
5,4
3,7
3,9
N-totaal N-NH4+ (g/kg) (g/kg)
P2O5 (g/kg)
K2O (g/kg)
1,8
1,5
5,6
2,4
1,0
5,8
• Drijfmest 20 -27 m3 biogas per ton • Door toevoegen coproducten toename mesthoeveelheid
• Kleinschalige installaties vaak niet rendabel • Warmtebenutting WKK noodzakelijk
Kenmerken mestscheiders
Algemeen schema pilots mineralenconcentraat
Drijfmest
Scheiding
Dikke fractie
Liquid fraction Verwijdering zwevende deeltjes
Reverse osmosis
RO concentraat (NK-meststof)
RO permeaat (water)
Kunstmestvervanging door stikstof uit mest Huidige situatie
Toekomstige situatie
Stikstofopname door gewas
Kunstmest Kunstmest
Stikstof uit verwerkte mest
Stikstof uit mest (170 of 250 kg/ha)
Mest
Mest
Drijfmest, zeefbandpers, flotatie unit, omgekeerde osmose
Covergisten, centrifuge, ultrafiltratie, omgekeerde osmose
Gemiddelde samenstelling RO concentraat Gehalte (g/kg) N totaal
7,11
NH4
6,40
NH4 / N totaal
0,91
P
0,19
K
7,61
Mineralenbalans Output
Input Mest
Dikke fractie
Concentraat RO
Permeaat RO
Ntotaal
100
43
51
2
NH4
100
28
70
3
P
100
96
5
0
K
100
19
78
2 lozen
Mest
Warmte
DekaStripp CO2 stripper
Warmte NH3 stripper & ontsluiting van de Ca(OH organische )2 stof
CO2
NH3
Warmte
H2SO4 Vergister
Bioga s
Scheider 1
H2SO4
Spui
Dun 1
Dikke fractie Aanzuren
Scheider 2 Zeefbandpers
Dikke fractie NH3 / MgO / MgCl2
Dunne fractie 2 Scheider 3 Bezinktank
Struviet NH3MgP
Dun 3
Warmtewisselaar
WKK aggregaat
Elektriciteit
Warmte
N en P terugwinning
Evaporatie en mechanische damprecompressie
Met stripper: N-concentraat 13 % N ! Lastig vanwege corrosieve aard ammoniak en scaling op warmtewisselaars
Geur problemen Hoge energiekosten €17/ton drijfmest excl. afzet producten (2002, 14.000 ton/jr)
LGL-stripper technologie die ammoniumstikstof stript uit afvalwater naar een (loosbaar) effluent Effluent NH3
Dunne Mest
Zuur Manure Manure Manure Manure
+ + + +
0.2 M NaOH 0.1 M NaOH 0.075 M NaOH 0.05 M NaOH
Experimental K = 0.008 (no NaOH)
100
Vloeibare Kunstmest
N-removal efficiency (%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80
Time (hr)
100
120
140
STOWA studies 2011, LeAF en LR
Synergie RWZI en mestverwerking ● op waterlijn verwerken van RO-permeaat ● gescheiden vergisten mest en slib met of zonder gezamenlijke rejectiewaterbehandeling
2012, Tauw, LeAF en LR
Evaluatie innovatieve technieken voor N-terugwinning ● direct en indirect energiegebruik (chemicaliën) t.o.v. N-kunstmestproductie
● eindproducten: ammoniumsulfaat, -nitraat, -
lactaat, -citraat, -chloride, struviet, ammoniakwater
Processchema Magnesium
Biogas
Dunne fractie mest
Groen gas
Struviet vergister
Loog scrubber
Elektrodialyse
Zuur scrubber
Concentraat Uurverse mest Diluaat
Dikke fractie mest
Organisch bodemverbeteraar
Struviet kristallen
Beregeningswater Ammonium& Kaliumcarbonaat
(Vloeibare) meststoffen
Ammoniumsulfaat
P terugwinning Stedelijk afvalwater
varkensmest
RWZI (waterzuivering)
Voorzuivering (N,K & P)
Korte termijn
dunne fractie
Biogas / WKK
natte dikke fractie
Drogen SNB (slibverwerking) (verbranding & energiewinnig)
Langere termijn
droge dikke fractie
Biomassa centrale (verbranding & energiewinnig)
Kunstmestindustrie ICL e.a.)
Kunstmest fosfaat
Kunstmest fosfaatas
Fosforproducent (THERMPHOS)
PYROLYSE Installatie BTG, … ism ECN
Fosfor
P-Biochar
Pluimveemestverbranding BMC Moerdijk (2008) 150 M€ investering, 400.000 ton/jaar, 36 MWe
Pluimveemest >60 % droge stof Organische stof omgezet in groene energie
Subsidie Rookgasreiniging Stikstof ‘vernietigd’ As gaat naar Engeland als grondstof voor kunstmest
Stichting Mestverwerking Gelderland: biologische zuivering voor kalvergier
Aanvoer van kalvergier via pijpleidingen !
Kenmerken verwerking kalvermest Sinds 1970 4 locaties (Elspeet, Stroe, Ede, Putten) Totale capaciteit: >660.000 ton / jr. Eind product: 95.000 ton slib / jr.
Ook veel in Belgie !!
In ontwikkeling ........... AgriModem mestraffinage, pilot Aqua Purga mestverwerking, pilot Hydro Thermal Upgrading (330 oC, 180 bar), met TNO Super Critical Water Gasification (600 oC, 300 bar) Wervelbedvergassing pluimveemest, HoSt, hoge kosten Mestverwerking bij Twence Algen en eendenkroos op dunne mest .........
Mogelijkheden samenwerking Terugwinning mineralen N en P uit slib en mest
Beide sectoren passen vergisting toe. De geproduceerde
elektriciteit en warmte kunnen gebruikt worden in het proces
Dezelfde technieken zijn toepasbaar bij zuiveringsslib en mest RWZI-slib en dikke mestfractie hebben vergelijkbare eigenschappen
Duurzaamheid en innovatie Meerwaarde uit mest / markt
Sluiten van kringlopen Bodemvruchtbaarheid Imago naar maatschappij Duurzame energie Vermijden emissies Innovaties bij samenwerking tussen sectoren
Dank u voor uw aandacht Contact:
[email protected] 0320-293520
